系统电源分析
智能探头设计的主要挑战是如何实现功耗和性能的平衡。AFE5832LP 在20MSPS 下可实现每通道18.5mW
和4nV/rtHz，TX7332 在±70V和0.1% 的运行和休眠比情况下可实现每通道16mW 。两种芯片均通过灵
活、快速的上电和断电管理来降低平均功耗和延长电池寿命。
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版权© 2019, Texas Instruments Incorporated
适用于智能超声波探头的高度集成信号链解决方案TX7332 和AFE5832LP
图8. 收发板俯视图图9. 收发板仰视图
图8 和图9 均以图6 的架构为基础。收发板尺寸<5×10cm，包含128 通道发射电路、64 通道接收电路和
FPGA 的完整路径。具有盲孔的12 层PCB 用于在顶层和底层堆叠TX7332。通过分析FPGA 时钟分布网
络的性能，得出该网络适用于超声波应用中10 至12 位ADC 的结论。这些措施可最大程度地降低设计的
功耗和尺寸。收发板还用于匹配其他具有USB type-C 通信协议的电源管理板。表1 显示了在工作模式和睡
眠模式下测量的功耗值。
在临床用例中，系统运行及休眠比在25% 至75% 范围内。可通过调节整体运行及休眠比来实现约2W 的平
均功耗。因此，传感器表面温度控制在45°C 以下。在某些性能驱动型的超便携系统中，当使用较大的探头
尺寸或主动冷却方法时，可接受4W 至5W 的平均功耗。在这种情况下，设计人员可以使用具有128 通道
发射电路和接收电路的高级智能探头。需要高性能CW 模式时，设计人员可添加更高品质的时钟分配网络和
低噪声音频放大器。
表1. 备选器件建议
块工作模式(W) 睡眠模式(mW) 功能
2 个AFE5832LP 1.64 64 Fs = 50MHz，10 位
4 个TX7332 1.32 26
64 个TX 通道和64 个Rx 通道
±70V，5MHz，0.1% 运行和休
眠比，具有2K//110pF 负载
CLK 晶振0.05 50
FPGA 通用0.83 150 Rx 数据解串、时钟、静态和开
关功耗。
FPGA DBF 0.6 0 为实现数字波束成形而预留
USB 0.28 20
总功耗4.76W ~410mW
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图10. 收发器测量结果：在10MHz 输入下的SNR 和交流性能测量值
图11. 收发器测量结果：连接传感器时的发送器响应（粉色：3.3μH 调谐电感前的TX7332 侧；蓝色：电感后的传
感器侧）
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