Supertex公司公司。
MD3872DB1
MD3872前端超声接收器演示板
介绍
该MD3872是一款低功耗，低噪音八通道
前端接收器，医学超声成像。其excel-
借低功耗的动态性能，特别适用
便携式超声应用。每个信道的电路是
一个14分贝/ 18分贝低噪声前置放大器（ LNA ）组成，一
电压控制衰减器（VCA或TGC ） ，一个可编程
均衡器增益放大器（PGA） ，抗混叠滤波器（AAF ）和一个
模 - 数（ADC）转换器。增益和增益范围
VGA的可以分开的数字构成。增益
PGA的可设定的四个离散值之一： 23.5分贝，
29分贝， 34.5分贝或40分贝。 VCA的可连续变化
通过从-47dB的控制电压，最高为0dB 。
在CW模式下，集成的跨导放大器
由低噪声放大器驱动以产生差动输出电流。
每个信道的所得的信号电流再连接
至可以是亲一个8 × 8差分交叉点开关
编程通过SPI 。该12位ADC是基于一个
流水线结构，以提供高静电的线性度。的数据，
时钟和帧同步信号输出在串行LVDS
二进制格式为每个信道。
概述
该MD3872DB1提供了一个非常有用的平台，以便评估
这种低功耗和低噪音的12位分辨率ADC超声
前端接收器。只需连接一个5V的电源供应，
电路板和USB电缆连接到您的计算机。
板载MD3872和T / R开关IC ， TGC ， DAC ，
FPGA ，解串行LVDS ，时钟发生器， DDR2的数据
内存，隔离型USB接口， JTAG SPI接口，
RS232串行接口和低噪声的DC / DC电源
做一个独立的，桌面的8通道超声接收器
数据采集评估系统。
该MD3872DB1包包括演示板
电源线，USB线，软件驱动程序和PC
用户接口软件的文件。所有的软件，文件，包括
EEPROM中的文件， FPGA配置文件和PC用户
接口软件文件的网络下载更新
如果需要的话。
此数据表中描述了内置的硬件的细节
功能和PC接口软件的安装和一步
董事会步操作..
框图
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MD3872DB1
MD3872DB1硬件设计
八个通道的MD3872 LNA的输入端被连接
通过发送八个输入信号SMA连接器/接收
开关电路， TRSW ，如下图所示。在T / R开关
这里使用的是两个Supertex公司MD0105s ，4通道， ± 130V ，
15Ω设备。它们是二端器件。一对背景的
到后端二极管， D24 ，都存在保护LNA输入
从高压输电脉冲电压电路
尖峰换能器和长电缆线。在T / R
开关提供低导通电阻（正常导通状态），在
接收时间和高阻抗（关断状态）高时
电压脉冲出现。这些输入电路使
用户可以直接使用评估其回波信号处理
的MD3872前端接收在其超声系统。
电阻R的反式阻抗LNA增益设置
f1
(R125)
是249Ω时， LNA的SW为OFF 。由于第r
f2
(R124)
是590Ω ，即当低噪声放大器SW为ON时，有效
电阻为R
f1
//R
f2
= 175Ω 。看到MD3872数据表
在LNA的输入阻抗计算和LNA SW SPI
控制位。
为了简化对CW交叉点开关的测试
电流源输出， 1路CW1 ±管脚
连接到一个紧密耦合，中心录音的，风波段RF
变压器T2和到SMA连接器J21 。
有一个SPI串行接口的12位精度的DAC
板MD3872的TGC功能的快速评估。
它可以生成0 1.8V与0.44mV步进分辨率。 R45
和R34构成一个简单的DAC输出电压分压器文件
缩放TGC信号。增益定标控制引脚GSC
已被上拉到1.8V AVDD由R 30 ，这意味着
GSC设置至50dB / V TGC增益在这个演示板。一
可以很容易地安装在电阻R36合适的值（如开放
默认设置）来重置TGC增益。注意， VGSC最小
电压为1.44V ，这台TGC增益约66分贝/ V 。
虽然有一个内置的ADC的参考电压源
在MD3872 ，用于评估外部引用选项，
还有一个额外的片上精密1.024V参考
设备， U9 ，其可与跳线J24工作来选择
内部或外部参考。当选择外部
参考， EXT跳线应该是喜。
该MD3872基准销“的顶部和底部的电压
ADC的不仅是用于测试的电压，而且对于
差分旁路电容器（ C135 & C146 ），以及
作为共模到地（ C153 & C154 ） 。当IC
是工作在40或50MSPS的速度，所有八个通道的
的ADL需要移入或移出的一个非常大的峰值电流
参考电压引脚。它保持了ADC是重要
参考滤波的电流波动特别是在
差分模式。
用户应离开EBC引脚断开。它是用于
制造商的测试而已。 AVDD引脚连接到
低噪声+ 1.8V隔离电源。 AVDD电源
标签需要被彻底地去耦，以确保低噪声放大器
正在低EMI / RFI的条件。
所有数字输出，特别是8信道的LVDS ，
在480bit / s的数据速率工作消耗大量的
力。人们可以通过1.90小幅增加电压DVDD
以1.95V为更好的LVDS输出波形在300MHz DCLK
当50MSPS的最大采样速率变得必要。
DVDD的功率轨是由一个单独的LDO U11供给。
这些AVDD和DVDD监管机构反馈检测引脚
直接连接到铁氧体磁珠向下流和
分别对应电源引脚。该方法
将提供精确的电压和更低的噪音。
该MD3872 + 3.3V CVDD它连接到一个CW交叉点
开关电路。敌人是那些不需要CW应用
信号，可以在CVDD简单地连接到1.8为好。
PCB板的设计
的MD3872采样时钟输入信号是40或50MHz的
从两个低抖动LVDS的晶体振荡器，经由共享
差分时钟总线，它的一端是100Ω
差是负载电阻。公交线路必须由
两个紧密耦合，长度匹配， 50Ω阻抗为
地面上。在100Ω负载电阻必须放在非常靠近
在MD3872 CLK ±引脚。
除了时钟输入管脚，所有其他对的LVDS
输出引脚FPGA反序列化输入对还需要
是相同类型的传输线，其设计
在PCB上。终端电阻，但是，不
由于需要内置的LVDS端接功能
的Spartan- 6 FPGA电路。但长度匹配的LVDS的
线是ADC输出数据对OUTn的±对比非常关键
DCLK和± FCLK ±对。精密迹线阻抗
由PCB制造内部控制，强烈推荐，
虽然MD3872具有内置的可编程LVDS输出
倾斜调整功能。
在对PCB设计的最重要的事情
MD3872接收机前端IC ，除了线路阻抗
控制，是地平面的选择和地面的完整性。
Supertex公司建议，如果MD3872是在顶层
在PCB叠层，然后在地面必须是第二
层。 IC的散热焊盘的中心底部应
以及连接到接地平面电性以及
热。对热焊盘的过孔应使用有关
一个直径0.3毫米钻头的通孔矩阵的
1.0mm间距。但是，不要让焊盘，电CON-
NECT到PCB叠层的其他层，即使它们是
命名为GND ，但热它可以连接到许多
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层尽可能地降低热的热阻
下沉。中的所有去耦电容的接地过孔
MD3872的电源引脚也应该连接到节
OND层用迹线是尽可能地短，甚至
无踪。 GND层不应有分裂，长
狭槽或大孔。确保顶级信号的返回电流
自由地选择最佳路径，就像上面的信号
路径的阴影图像投影到接地平面
最大限度地减少了磁环，从而降低ERI /
RFI 。 PCB布线设计人员必须确保不归路
电流路径靠近，路口，或者相互重叠
其他在接地平面上。电源走线通常
第三层为电源走线阻抗的选择
和去耦合。
在FPGA中，用户界面的正确配置后win-
陶氏出现，如图所示。 2 ：
USB驱动程序的安装
该MD3872DB1演示板采用的Spartan - 6 FPGA为
MD3782 LVDS解串器和数据采集器
接口到DDR存储器和USB控制器。该USB
在通过CY7C68913A端口是20Mbit / s的USB隔离器CON-
可连接到PC的USB端口。安装USB驱动程序，堵塞
USB线插入电脑，打开演示板电源支持
层，然后通过单击新的USB设备安装驱动程序
并选择其设置在所述SupertexWinUsb.inf文件
在演示软件的Supertex的子目录。后
在安装驱动程序时，你会看到在控制新项目
面板/设备管理器叫做“ SupertexUsb / USB SAM-
PLE “ 。点击“ Supertex.exe ”文件开始运行演示
软件。
图。 2
为了获得8通道MD3872数据中的一个，选择
“文件/获取数据” 。选择所需的“采样时间” ，
从三OP- “样本点”和“样品通道”
提供系统蒸发散，然后点击“开始按钮” 。
演示板软件
运行Supertex.exe文件会自动下载
FPGA “ SuperTexFPGA.bin ”文件到了Spartan - 6 FPGA第一。
此过程大约需要20秒。见下图：
图。 3
一种新的时域波形窗口会出现，如果
输入是正弦波，然后屏幕看起来像这样：
图。 1
运行“ SuperTex.exe ” ，一些Windows XP或7美中之前
ERS可能需要安装“ .NET运行库” 。它可以是
发现，在“驱动程序”子目录中的“ Supertex的”文件夹
“ Dotnetfx.exe的” 。
图。 4
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要放大/缩小在时间或幅度轴，使用（按Ctrl + /
- ）或（ Ctrl键] / [ ） 。或者使用“水平缩放”和“垂直
缩放“下拉菜单。
在频域和谐波分析可
通过点击“傅立叶变换”选项卡上的波形以上
窗口。如果RF频率峰顶不位于0分贝
或者，你希望它是作为参考点，你可以
简单地使用（按Ctrl <分之> ） ，以抵消FFT结果。
要保存的采集分辨率使用数据文件“文件/
另存为（ * .spd ）文件供以后查看，或“另存为CSV ”文件
Excel数据基础或MATLAB的MathCAD或评价。
控制TGC DAC
为了控制TGC电压的SPI串行输出
介接的DAC ，在顶层中选择“文件/ TGC DAC写入”
演示软件窗口的画面，然后使用默认
地址输入值3 ，输入任何数量的范围内000
FFF十六进制。对应于紧靠0至1.8V的电压
在TGC销MD3872的，并且对应于-47dB到
0分贝为TGC衰减。在TGC呈线性控制日志
从0到1.7V的曲线如下所示。
图。五
配置MD3872 SIP注册
图。 7
0
使用演示板软件，您可以轻松地配置
MD3872 SPI寄存器，通过选择“ MD3872 CFG ”菜单。
配置窗口如下所示：
TGC衰减量（dB ）
最大斜率
最小坡度
-47
0
TGC电压（V）
1.7
图。 6
在左侧，的MD3872 SPI寄存器的表中示出
二。 ADDR列是十六进制0到F的寄存器数据
现场帮助台是在右侧。帮助内容将亲
gressively变化作为所选择的ADDR行被改变。
当您输入想要的号码的页面，选择
“保存/以硬件”或“保存/以（ * .md ）文件供以后调用。
图。 8
这意味着设置TGC DAC超过0xF1C会
让所有的通道都具有衰减约0分贝。
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低功耗MD3872运行凉爽
在MD3872的低功耗特点是supe-
rior它的竞争力。右边是一个红外热图像
在演示板的芯片。它
节目
S左右， 52 ℃，外加
当8通道在40MHz的运行，与AVDD =脸
+ 1.80V ， DVDD = + 1.97V CVDD = + 3.3V 。的发射率
封装为约0.95。该演示板PCB堆栈
8层，并使用0.5盎司铜厚
演示板电路原理图
AVDD1V8
AVDD2
AVDD1V8
2
2
FB1
DVDD1V8
DVDD1
FB3
C63 C64 C65 C66
1.0 1n 1.0 1n
1
FB4
6.3V 470uF的
C46
+
C47 C48 C49 C50 C51 C52 C53 C54 C55 C56 C57 C58 C59 C60 C61 C62
1.0 1n 1.0 1n 1.0 1n 1.0 1n 1.0 1n 1.0 1n 1.0 1n 1.0 1n
AVDD1V8
AVDD1
FB10
C69 C70
1.0 1n
C71 C72
1.0 1n
2
CVDD3V3
1
C28 C29
1.0 1n
1
2
2
6.3V 470uF的
J5
R126
0
R127
2K
U20-1
C94
+
AVDD3
6
VDD
C120
1.0
C125 C126
1.0 1n
1
RX输入
C95 C96 C97 C98 C99 C100C101C102C103C104C105C106C107C108C109C110
1.0 1n 1.0 1n 1.0 1n 1.0 1n 1.0 1n 1.0 1n 1.0 1n 1.0 1n
FB12
6.3V 470uF的
C119
+
C26
10n
VDD3V3
1
C116 C117 C118
1n
1.0
1n
X1
ADC CLK 50MHz的
FOX-LC735R-30
1
2
19
NCA NCB
A
B
GND
MD0105K6
18
17
AVDD1V8
1
2
MD_PDWN
MD_STBY
OSC_FRE2
EN
NC
OUT2
OUT1
5
4
LVDS_CLKN
LVDS_CLKP
2
FB15
C127 C128
1.0 1n
J6
R166
0
R167
2K
U20-2
3
4
20
NCA NCB
A
B
GND
MD0105K6
124
114
33
36
62
99
37
58
108
115
3
10
17
24
94
87
80
73
AVDD3
AVDD4
AVDD5
AVDD6
AVDD7
DVDD
DVDD
AVDD0
AVDD1
AVDD1
AVDD1
AVDD1
AVDD1
AVDD1
AVDD1
AVDD1
AVDD2
AVDD2
AVDD2
AVDD2
AVDD2
AVDD2
AVDD2
AVDD2
PDWN
STBY
CVDD
CVDD
100 R28
LVDS_CLKP
LVDS_CLKN
2
9
16
23
95
88
81
74
61
60
16
15
32
31
J7
R171
0
R172
2K
U20-3
CLK +
CLK-
DCLK +
DCLK-
FCLK +
FCLK-
OUT1+
OUT1-
49
48
47
46
57
56
MD_DCLKP
MD_DCLKN
MD_FCLKP
MD_FCLKN
MD_OUTP0
MD_OUTN0
5
6
21
NCA NCB
A
B
GND
MD0105K6
14
13
VDD3V3
C111
10n
3
GND
1
C123
1.0
C124
1n
TRSW1
XDRC
COM
TRSW2
J11
0
R177
2K
OSC_FRE1
MD0105K6
J13
R196
0
R197
2K
U21-1
TRSW4
COM
XDRC
COM
TRSW8
1
2
19
NCA NCB
A
B
GND
MD0105K6
18
17
PASW
纸张
LNA +
LNA-
PASW
纸张
LNA +
LNA-
PASW
纸张
LNA +
LNA-
PASW
纸张
LNA +
LNA-
PASW
纸张
LNA +
LNA-
93
92
91
89
4
5
6
8
11
12
13
15
18
19
20
22
25
26
27
29
126
125
100
101
102
103
104
105
106
107
116
117
118
119
120
121
122
123
SW4
PA4-
IN4+
IN4-
SW5
PA5-
IN5+
IN5-
SW6
PA6-
IN6+
IN6-
SW7
PA7-
IN7+
IN7-
SW8
PA8-
IN8+
IN8-
GSC
TGC
CW1+
CW1-
CW2+
CW2-
CW3+
CW3-
CW4+
CW4-
CW5+
CW5-
CW6+
CW6-
CW7+
CW7-
CW8+
CW8-
OUT4+
OUT4-
51
50
MD_OUTP3
MD_OUTN3
XDRC
COM
16
15
TRSW5
J15
0
R182
2K
NCA NCB
A
B
GND
MD0105K6
XDRC
COM
TRSW6
OUT6+
OUT6-
3
R47
0
VIN
R181
U21-2
3
4
20
MD3872
43
42
U9
2
U7
OUT5+
OUT5-
45
44
CVDD3V3
C157 C158
1.0
1n
R44
1K
MD_OUTP4
MD_OUTN4
3
NCA NCB
B
A
GND
COM
TRSW3
XDRC
PASW
纸张
LNA +
LNA-
86
85
84
82
SW3
PA3-
IN3+
IN3-
OUT3+
OUT3-
53
52
MD_OUTP2
MD_OUTN2
GND
R176
U20-4
XDRC
12
11
7
8
22
PASW
纸张
LNA +
LNA-
79
78
77
75
SW2
PA2-
IN2+
IN2-
OUT2+
OUT2-
55
54
1
MD_OUTP1
MD_OUTN1
VDD
PASW
纸张
LNA +
LNA-
72
71
70
68
SW1
PA1-
IN1+
IN1-
X2
ADC CLK为40MHz
FOX-LC735R-40
6
EN
NC
OUT2
OUT1
5
4
LVDS_CLKN
LVDS_CLKP
2
外部VREF
LM4140
MD_OUTP5
MD_OUTN5
EN
NC
VREF
6
C161
1.0
VREF1V024
XDRC
COM
14
13
TRSW7
J17
R186
0
R187
2K
U21-3
5
6
21
NCA NCB
A
B
GND
MD0105K6
XDRC
AVDD1V8
MD_TGC
R31
50
COM
50
R30
OUT8+
OUT8-
39
38
MD_OUTP7
MD_OUTN7
J19
SMA
R191
0
R192
2K
U21-4
7
8
22
NCA NCB
A
B
GND
MD0105K6
12
11
R34
750
TP19
C131
0.01
INF R36
0.01
C132
SDI
SDO
SCLK
CSB
FLEX
EXT
EBC
NC
NC
NC
NC
64
34
63
65
98
110
128
66
59
35
67
MD_EXT
R39
INF
MD_SDI
MD_SDO
MD_SCLK
MD_CSB
MD_FLEX
DVDD1V8
R37
1K
CVDD3V3
C155 C156
1.0 1n
1
4
7
8
OUT7+
OUT7-
41
40
MD_OUTP6
MD_OUTN6
GND
GND
GND
GND
5
TGC DAC
3
2
1
TGC_SDI
TGC_SCK
TGC_CS_LD
U8
LTC2630-LM12-LCZB
TP20
1
2
3
J24
HEAD3
MD_TGC
R45
249
VCC
4
SDI
SCK
6
VOUT
GND
5
RBIAS
VREF
REF +
REF-
GND
GND
GND
GND
GND
CM0
CM1
CM2
CM3
CM4
CM5
CM6
CM7
CM8
CS- LD
DAC输出0 2.5V
J21
CWD1
CVDD3V3
T2
MCL_T1-6T
CW1+
1
4
127
69
76
83
90
7
14
21
28
1
30
129
96
97
111
112
113
2
SMA
5
6
C159
0.1
CW1-
0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
0.1 0.1 0.1 0.1
C139C140C141C142C143
C149C150C151C152
R43
INF
C144
1.0
C135
0.1
C145
3
C146
R41
4.7
49.9K
0.1 C153
C154
0.1
0.1
VREF1V024
TRSW
R179
590
PASW
R180
249
纸张
C364
C365
18nF
LNA +
XDRC
1
R183 D35
BAS40-04
2K
COM
2
0.01
C367
C366
22pF
109
LNA-
0.01
3
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