摘要：ADI公司的AD9271是8路超声接收通道的模拟前端（AFE）解决方案，在8通道的每一通道中，都包含一个低噪声放大器（LNA）、用于连续波（CW）多普勒的8 × 6差分交叉点开关、可变增益放大器（VGA）、抗混叠滤波器（AAF）和12位模数转换器（ADC）。

本文介绍了AD9271的主要性能，方框图以及评估板的详细电路图。

ADI公司的AD9271是8路超声接收通道的模拟前端（AFE）解决方案，在8通道的每一通道中，都包含一个低噪声放大器（LNA）、用于连续波（CW）多普勒的8 × 6差分交叉点开关、可变增益放大器（VGA）、抗混叠滤波器（AAF）和12位模数转换器（ADC）。本文介绍了AD9271的主要性能，方框图以及评估板的详细电路图。

集成的模拟前端(AFE)，在单芯片内包含8路超声接收通道

AD9271为车载和便携式超声诊断设备的设计工程师提供了空前的高集成度。在8通道的每一通道中，都包含一个低噪声放大器（LNA）、用于连续波（CW）多普勒的8 × 6差分交叉点开关、可变增益放大器（VGA）、抗混叠滤波器（AAF）和12位模数转换器（ADC）。AD9271工作电压为1.8 V，以50 MSPS采样速率工作时每通道功耗仅为150mW。AD9271将8通道集成在一个16 mm × 16 mm的100引脚TQFP封装内，可使超声诊断系统设计工程师增加通道数量并增强图像质量，而设备的尺寸和功耗则不会增大。

The AD9271 is designed for low cost, low power, small size, and ease of use. It contains eight channels of a variable gain amp-lifier (VGA) with low noise preamplifier (LNA); an antialiasing filter (AAF); and a 12-bit, 10 MSPS to 50 MSPS analog-to-digital converter (ADC).

Each channel features a variable gain range of 30 dB, a fully differential signal path, an active input preamplifier termination, a maximum gain of up to 40 dB, and an ADC with a conversion rate of up to 50 MSPS. The channel is optimized for dynamic performance and low power in applications where a small package size is critical.

主要特性：

8 channels of LNA, VGA, AAF, and ADC

Low noise preamplifier (LNA)

Input-referred noise = 1.1 nV/√Hz @ 5 MHz typical,

gain = 18 dB

SPI-programmable gain = 14 dB/15.6 dB/18 dB

Single-ended input; VIN maximum = 400 mV p-p/ 333 mV p-p/250 mV p-p

Dual-mode active input impedance matching

Bandwidth (BW) > 70 MHz

Full-scale (FS) output = 2 V p-p differential

Variable gain amplifier (VGA)

Gain range = −6 dB to +24 dB

Linear-in-dB gain control

Antialiasing filter (AAF)

3rd-order Butterworth cutoff

Programmable from 8 MHz to 18 MHz

Analog-to-digital converter (ADC)

12 bits at 10 MSPS to 50 MSPS

SNR = 70 dB

SFDR = 80 dB

Serial LVDS (ANSI-644, IEEE 1596.3 reduced range link)

Data and frame clock outputs

Includes crosspoint switch to support continuous wave (CW) Doppler

Low power, 150 mW per channel at 12 bits/40 MSPS (TGC)

90 mW per channel in CW Doppler

Single 1.8 V supply (3.3 V supply for CW Doppler output bias)

Flexible power-down modes

Overload recovery in <10 ns

Fast recovery from low power standby mode, <2 μs

100-lead TQFP

应用：

Medical imaging/ultrasound

Automotive radar

图1. AD9271方框图

图2.单通道方框图

由于将许多高性能单元集成到单芯片内，因此采用AD9271能为急诊室、医生办公室和门诊所使用的便携式和车载超声系统提供优异的图像质量。AD9271的每一通道都具有30 dB可变增益范围，1.2nV/√Hz @ 5 MHz折合到输入端噪声典型值、157 dB/√Hz的输入动态范围、一个可编程三阶巴特沃斯（Butterworth）抗混叠滤波器、一个具有70 dB 信噪比（SNR）和80 dB无杂散动态范围（SFDR）的12位 ADC。如仅工作在显示模式下，可以关闭个别通道以延长电池寿命；或者在连续波模式下使用低噪声放大器时可以关闭ADC通道。

双核、同步采样、14位、1 MSPS、低功耗、逐次逼近型ADC，适合马达控制

全球大约70%的发电量是用于马达运行的。更高效的马达驱动器可以降低功耗——从而节省大量能源。ADI公司推出的一系列产品可以用来保证马达更高效地运行。我们的产品包括AD7264，这是一款真正的差分、双核、1 MSPS、14 位、双通道ADC，能够从轴编码器获得马达轴位置信息。这个系统芯片在单芯片上集成了2个SAR（逐次逼近型）ADC、1个可编增益放大器（PGA）和4个比较器，从而简化了工业马达控制设计。这款最新ADC解决方案提供了一个适合多种类型传感器的直接接口，只需一个标准的数据采集卡即可用于工业马达驱动，可以取代以前要求的3个分立数据采集卡。这种集成度允许设计工程师开发更简单、性价比更高以及更高效的马达控制设备。

图3.典型系统连接电路图

集成的可变增益放大器可以在1 ～ 128范围内灵活地设置增益，它可以直接同各种编码器进行接口，无需额外电路。同时片上还具有4个比较器，其中3个比较器监视磁编码器的霍尔效应单极传感或光编码器的内部路径；1个比较器用作基准或“Z”标记。

失调与增益校准寄存器可以用于器件或系统失调与增益校正。这款ADC具有多种省电模式选择，允许用户为不同的系统需求而优化功耗。可以通过专用引脚或直接写入的方式选择省电模式以及设置可变增益放大器的增益。推荐使用ADI公司的AD8132与ADA4941-1实现单端至差分转换。

下面是评估板的主要电路图：