ZHCAE83 July 2024 TMUX9832 , TX7516
2 前端架構(gòu)比較
本節(jié)介紹用于創(chuàng)建 64 通道系統(tǒng)的兩種不同的超聲波發(fā)送器前端架構(gòu)（圖 2-1）。這兩種架構(gòu)均采用 TX7516（具有發(fā)送/接收開關(guān)和片上波束形成器的 ±100V 五級(jí) 16 通道發(fā)送器）。后一個(gè)架構(gòu)采用 TMUX9832，這是一款具有閂鎖效應(yīng)抑制的 5V 電源 220V 高壓 1:1、32 通道開關(guān)。
第一個(gè)架構(gòu)由四個(gè)并行的 TX7516 發(fā)送器組成。在此配置中，可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)全部 64 個(gè)通道。每個(gè) TX7516 在發(fā)送接收模式下耗散 77mW/通道，在連續(xù)波 (CW) 模式下耗散高達(dá) 197mW/通道。對(duì)于四個(gè)發(fā)送器，這相當(dāng)于 4.93W 至 12.6W 的功耗范圍。每個(gè)發(fā)送器 IC 均為 100mm^2，IC 總面積為 400mm^2。
第二個(gè)架構(gòu)包含兩個(gè) TX7516 發(fā)送器，它們連接到兩個(gè) TMUX9832 多路復(fù)用器。在此配置中，一次只從兩個(gè)發(fā)送器驅(qū)動(dòng) 32 個(gè)通道。開關(guān)將信號(hào)路由到相應(yīng)的傳感器元件，在每組 32 個(gè)通道之間交替以構(gòu)成全部 64 個(gè)通道。當(dāng)以 50kHz 的頻率切換全部 32 個(gè)通道時(shí)，TMUX9832 的典型動(dòng)態(tài)功耗為 9.5mW。兩個(gè)發(fā)送器和兩個(gè)開關(guān)一起的功耗可以是從 2.47W 到 6.31W 之間的任何功耗。與全部采用發(fā)送器的設(shè)計(jì)相比，這相當(dāng)于功耗降低了近 50%。每個(gè)多路復(fù)用器 IC（采用 BGA 封裝）為 56.25mm^2，IC 總面積為 312.5mm^2，相當(dāng)于尺寸縮減了 22%。
圖 2-1 64 通道超聲波系統(tǒng)的示例前端架構(gòu)表 2-1 總結(jié)了前面概述的兩種架構(gòu)在功耗和尺寸方面的比較情況。
| 四個(gè) 16 通道發(fā)送器 |
兩個(gè) 16 通道發(fā)送器， |
采用多路復(fù)用器實(shí)現(xiàn)的減少量 (%) | |
|---|---|---|---|
| 功耗 — B 模式 (W) | 4.93 | 2.47 | 49.7% |
| 功耗 — CW 模式 (W) | 12.6 | 6.31 | 49.8% |
| IC 面積 (mm^2) | 400 | 312.5 | 21.9% |
另一種潛在的選擇是使用四個(gè) TX7516 器件（無多路復(fù)用器），但一次僅操作兩個(gè) TX7516 IC，總共發(fā)送 32 個(gè)通道。在本例中，對(duì)于 B 模式，此設(shè)計(jì)的總功耗可以為 2.496W，其中發(fā)送通道的功耗為 77mW/通道 ×32，而兩個(gè)不發(fā)送的 TX7516 IC 的總功耗可為 16mW/IC ×2。對(duì)于此配置，兩個(gè) 16 通道 TX7516 發(fā)送器和兩個(gè) 32 通道 TMUX9832 開關(guān)架構(gòu)的功耗改善僅提高 1%。但是，如果電路板上仍有四個(gè)發(fā)送器，IC 面積仍可能按相同的數(shù)量增大，客戶還需要考慮采用四個(gè) TX7516 IC 與兩個(gè) TX7516 IC 和兩個(gè) TMUX9832 IC 的價(jià)格差異。