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MAX2082CXD-: 产品描述Analog Front End - AFE Octal integrated Ultrasound Transceiver; 产品类别半导体模拟混合信号IC; 文件大小2MB，共71页; 制造商Maxim(美信半导体); 官网地址https://www.maximintegrated.com/en.html

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MAX2082CXD-概述

Analog Front End - AFE Octal integrated Ultrasound Transceiver

MAX2082CXD-规格参数

参数名称	属性值
Product Attribute	Attribute Value
制造商 Manufacturer	Maxim(美信半导体)
产品种类 Product Category	Analog Front End - AFE
RoHS	Details
系列 Packaging	Cut Tape
系列 Packaging	Reel
Moisture Sensitive	Yes
工厂包装数量 Factory Pack Quantity	36

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EVALUATION KIT AVAILABLE

MAX2082

Low-Power, High-Performance Octal Ultrasound

Transceiver with Integrated AFE, Pulser,

T/R Switch, and CWD Beamformer

Benefits and Features

● Minimizes PCB Area and Design Cost

• 8 Full Channels of HV Pulser, T/R-Switch, LNA

Input and Feedback Coupling Caps, LNA, VGA,

AAF, CWD Mixers, 12-Bit ADC, and Digital HPF in

a Small 10mm x 23mm CSBGA Package

● Integrated HV Pulser for Simpler System Design

• High-Voltage 3 Level Pulsers (Up to ±105V) with

Active Return to Zero and Internal Power-Supply

Drivers for Reduced External Components

• Programmable Pulser Current Capability from 0.5A

to 2A for Reduced Power Consumption in Lower

Voltage Transmit Modes Like CWD

• Extremely Low Propagation Delay Pulsers (18ns)

with Excellent Rise and Fall Matching for Excellent

THD2 Performance (-43dBc at 5MHz)

● Integrated High-Performance Receiver Improves

System Sensitivity

• Ultra-Low Full-Channel Receiver Noise Figure

of 2.8dB at R

= R

= 200Ω (Without T/R Switch)

• High Dynamic Range Receiver with 76dBFS SNR

at f

= 5MHz and 2MHz Bandwidth

• Ultra-Low Power Receiver (131mW Per Channel)

General Description

The MAX2082 is the world’s first fully-integrated octal

ultrasound transceiver. The device is optimized for high-

channel-count, high-performance portable and cart-based

ultrasound systems. The easy-to-use transceiver allows

the user to achieve high-end 2D and Doppler imaging

capability using substantially less space and power.

The transceiver transmitters are high-performance, 3-level

2A pulsers capable of generating high-voltage pulses up

to ±105V.

The highly compact receiver with T/R switch, LNA, input

coupling and feedback capacitors, variable gain amplifier

(VGA), anti-aliasing filter (AAF), analog-to-digital con-

verter (ADC), and digital highpass filter (HPF) achieves

an ultra-low noise figure with R

= R

= 200Ω at a very

low 131mW per-channel power dissipation at 50Msps.

The receive channel has been optimized for second

harmonic imaging with -66dBFS second harmonic distor-

tion performance at f

= 5MHz over the full gain range.

The full receive channel exhibits an exceptional 76dBFS

SNR at 5MHz with a 2MHz bandwidth.

Separate mixers for each channel are made avail-

able for optimal CWD sensitivity yielding an impressive

149dBc/Hz dynamic range per channel at 1kHz offset

from the 1.25MHz carrier.

The MAX2082 octal ultrasound front-end is available in

a small 10mm x 23mm CSBGA package and is specified

over a 0°C to +70°C temperature range.

Applications

● Ultrasound Imaging

Ordering Information

appears at end of data sheet.

19-6601; Rev 0; 9/14

MAX2082

Low-Power, High-Performance Octal Ultrasound

Transceiver with Integrated AFE, Pulser,

T/R Switch, and CWD Beamformer

TABLE OF CONTENTS

General Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

Benefits and Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

Typical Application Circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

Absolute Maximum Ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

Package Thermal Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

Octal Ultrasound Front-End Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

DC Electrical Characteristics—T/R Switch and Transmitter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

AC Electrical Characteristics—T/R Switch and Transmitter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

DC Electrical Characteristics—LNA, VGA, ADC (CWD Beamformer Off) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

AC Electrical Characteristics—VGA MODE (CWD Beamformer Off) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

DC Electrical Characteristics—CWD MODE (VGA, AAF, and ADC Off) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

AC Electrical Characteristics—CWD MODE (VGA, AAF, and ADC Off) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

Electrical Characteristics——AFE Clock and Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

Timing Diagrams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

Typical Operating Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

Bump Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

Bump Description. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

Functional Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

Detailed Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

Transmit Pulser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

Modes of Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

Shutdown Mode (TMODE0, TMODE1 = 00) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

Octal 3 Level Mode (TMODE0, TMODE1 = 10) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

Disable Transmit Mode (TMODE0, TMODE1 = 11) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

Current Capability Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

Sync Feature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

T/R Switch and Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

Grass Clipping Diodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

Active Damp Circuit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

Independent (Floating) Power-Supply Enable (TEN) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

Thermal Protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

Analog Front End (AFE) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

Modes of Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

Low-Noise Amplifier (LNA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

Variable-Gain Amplifier (VGA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

Overload Recovery . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

Octal Continuous-Wave (CW) Mixer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

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MAX2082

Low-Power, High-Performance Octal Ultrasound

Transceiver with Integrated AFE, Pulser,

T/R Switch, and CWD Beamformer

TABLE OF CONTENTS (continued)

CW Mixer Output Summation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

LO Phase Select . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

VGA and CW Mixer Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

External Voltage Reference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

ADC Clock Input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

Power-Down and Low-Power Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

Programmable, Digital Highpass 2-Pole Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

Digital Highpass Filter Characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

System Timing Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

Clock Output (CLKOUT+, CLKOUT-) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

Frame-Alignment Output (FRAME+, FRAME-) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

Serial-Output Data (OUT_+, OUT_-) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

Differential LVDS Digital Outputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

Output Driver Level Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

Data Output Test Patterns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

Power Management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

Power-On and Reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

Power-Down and Low-Power (Nap) Mode and Channel Selection. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

3-Wire Serial Peripheral Interface (SPI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

SPI Communication Format. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

Output Clock Phase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

Custom Test Pattern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

Clock Input Termination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

CW Doppler Mode Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

Soft Reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

AFE Programming and Data Transfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

CWD Beamformer Programming and Clocking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

Applications Information. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

Layout Concerns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

Power-Supply Sequencing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

Ordering Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

Chip Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

Package Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

Revision History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

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MAX2082

Low-Power, High-Performance Octal Ultrasound

Transceiver with Integrated AFE, Pulser,

T/R Switch, and CWD Beamformer

LIST OF FIGURES

Figure 1. CWD LOON LO Turn-On/Turn-Off Setup Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

Figure 2. HV Burst Test (Three Levels) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

Figure 3. Propagation Delay Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

Figure 4. Output Rise/Fall Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

Figure 5. T/R Switch Turn-On/Off TIme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

Figure 6. Bandwidth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

Figure 7. Jitter Timing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

Figure 8. Simplified Clock Input Schematic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

Figure 9. CWD Analog Front-End Beamformer Simplified Block Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

Figure 10. CWD Output Beamforming Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

Figure 11. Simplified Clock Input Schematic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

Figure 12. Two-Stage Digital Highpass Filter with 1-Stage Multiplier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

Figure 13. Digital HPF Magnitude Frequency Response (1 Stage). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

Figure 15. Digital HPF Phase Response (1 Stage) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

Figure 14. Digital HPF Magnitude Frequency Response (1 Stage) at Corner Frequency. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

Figure 16. Digital HPF Group-Delay Frequency Response (1 Stage) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

Figure 17. Digital HPF Impulse-Time Response (1 Stage) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

Figure 19. Digital HPF Magnitude Frequency Response (2 Stage). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

Figure 18. Digital HPF Impulse-Time Response Detailed Plot (1 Stage) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

Figure 20. Digital HPF Magnitude Frequency Response (2 Stage) at Corner Frequency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

Figure 21. Digital HPF Phase Response (2 Stage) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

Figure 23. Digital HPF Impulse-Time Response (2 Stage) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

Figure 22. Digital HPF Group-Delay Frequency Response (2 Stage). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

Figure 24. Digital HPF Impulse-Time Response Detailed Plot (2 Stage) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

Figure 25. Digital HPF Gain vs. Filter Coefficient . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

Figure 26. ADC Timing (Overall) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

Figure 27. ADC Timing (Detail) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

Figure 28. Serial Output Detailed Timing Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

Figure 29. SPI Timing Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

Figure 30. Output Clock Phase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

Figure 31. Ultrasound-Specific IMD3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

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