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o c t a l l n a / v g a / a a f / a d c a n d c w i / q d e m o d u l a t o r a d 9 2 7 9 r e v . 0 i n f o r m a t i o n f u r n i s h e d b y a n a l o g d e v i c e s i s b e l i e v e d t o b e a c c u r a t e a n d r e l i a b l e . h o w e v e r , n o r e s p o n s i b i l i t y i s a s s u m e d b y a n a l o g d e v i c e s f o r i t s u s e , n o r f o r a n y i n f r i n g e m e n t s o f p a t e n t s o r o t h e r r i g h t s o f t h i r d p a r t i e s t h a t m a y r e s u l t f r o m i t s u s e . s p e c i f i c a t i o n s s u b j e c t t o c h a n g e w i t h o u t n o t i c e . n o l i c e n s e i s g r a n t e d b y i m p l i c a t i o n o r o t h e r w i s e u n d e r a n y p a t e n t o r p a t e n t r i g h t s o f a n a l o g d e v i c e s . t r a d e m a r k s a n d r e g i s t e r e d t r a d e m a r k s a r e t h e p r o p e r t y o f t h e i r r e s p e c t i v e o w n e r s . o n e t e c h n o l o g y w a y , p . o . b o x 9 1 0 6 , n o r w o o d , m a 0 2 0 6 2 - 9 1 0 6 , u . s . a . t e l : 7 8 1 . 3 2 9 . 4 7 0 0 w w w . a n a l o g . c o m f a x : 7 8 1 . 4 6 1 . 3 1 1 3 ? 2 0 1 0 a n a l o g d e v i c e s , i n c . a l l r i g h t s r e s e r v e d . f e a t u r e s 8 c h a n n e l s o f l n a , v g a , a a f , a d c , a n d i / q d e m o d u l a t o r l o w p o w e r : 1 4 1 m w p e r c h a n n e l , t g c m o d e , 4 0 m s p s ; 6 0 m w p e r c h a n n e l , c w m o d e 1 0 m m 1 0 m m , 1 4 4 - b a l l c s p - b g a t g c c h a n n e l i n p u t - r e f e r r e d n o i s e : 0 . 8 n v / h z , m a x g a i n f l e x i b l e p o w e r - d o w n m o d e s f a s t r e c o v e r y f r o m l o w p o w e r s t a n d b y m o d e : < 2 s o v e r l o a d r e c o v e r y : < 1 0 n s l o w n o i s e p r e a m p l i f i e r ( l n a ) i n p u t - r e f e r r e d n o i s e : 0 . 7 5 n v / h z , g a i n = 2 1 . 3 d b p r o g r a m m a b l e g a i n : 1 5 . 6 d b / 1 7 . 9 d b / 2 1 . 3 d b 0 . 1 d b c o m p r e s s i o n : 1 0 0 0 m v p - p / 7 5 0 m v p - p / 4 5 0 m v p - p d u a l - m o d e a c t i v e i n p u t i m p e d a n c e m a t c h i n g b a n d w i d t h ( b w ) : > 1 0 0 m h z v a r i a b l e g a i n a m p l i f i e r ( v g a ) a t t e n u a t o r r a n g e : ? 4 5 d b t o 0 d b p o s t a m p g a i n ( p g a ) : 2 1 d b / 2 4 d b / 2 7 d b / 3 0 d b l i n e a r - i n - d b g a i n c o n t r o l a n t i a l i a s i n g f i l t e r ( a a f ) p r o g r a m m a b l e s e c o n d - o r d e r l p f f r o m 8 m h z t o 1 8 m h z p r o g r a m m a b l e h p f a n a l o g - t o - d i g i t a l c o n v e r t e r ( a d c ) s n r : 7 0 d b , 1 2 b i t s u p t o 8 0 m s p s s e r i a l l v d s ( a n s i - 6 4 4 , l o w p o w e r / r e d u c e d s i g n a l ) c w m o d e i / q d e m o d u l a t o r i n d i v i d u a l p r o g r a m m a b l e p h a s e r o t a t i o n o u t p u t d y n a m i c r a n g e p e r c h a n n e l : > 1 6 0 d b c / h z o u t p u t - r e f e r r e d s n r : 1 5 5 d b c / h z , 1 k h z o f f s e t , ? 3 d b f s g e n e r a l d e s c r i p t i o n t h e a d 9 2 7 9 i s d e s i g n e d f o r l o w c o s t , l o w p o w e r , s m a l l s i z e , a n d e a s e o f u s e f o r m e d i c a l u l t r a s o u n d a n d a u t o m o t i v e r a d a r . i t c o n t a i n s e i g h t c h a n n e l s o f a v a r i a b l e g a i n a m p l i f i e r ( v g a ) w i t h a l o w n o i s e p r e a m p l i f i e r ( l n a ) , a n a n t i a l i a s i n g f i l t e r ( a a f ) , a n a n a l o g - t o - d i g i t a l c o n v e r t e r ( a d c ) , a n d a n i / q d e m o d u l a t o r w i t h p r o g r a m m a b l e p h a s e r o t a t i o n . e a c h c h a n n e l f e a t u r e s a v a r i a b l e g a i n r a n g e o f 4 5 d b , a f u l l y d i f f e r e n t i a l s i g n a l p a t h , a n a c t i v e i n p u t p r e a m p l i f i e r t e r m i n a t i o n , a n d a m a x i m u m g a i n o f u p t o 5 2 d b . t h e c h a n n e l i s o p t i m i z e d f o r h i g h d y n a m i c p e r f o r m a n c e a n d l o w p o w e r i n a p p l i c a t i o n s w h e r e a s m a l l p a c k a g e s i z e i s c r i t i c a l . t h e l n a h a s a s i n g l e - e n d e d - t o - d i f f e r e n t i a l g a i n t h a t i s s e l e c t a b l e t h r o u g h t h e s p i . a s s u m i n g a 1 5 m h z n o i s e b a n d w i d t h ( n b w ) a n d a 2 1 . 3 d b l n a g a i n , t h e l n a i n p u t s n r i s r o u g h l y 9 4 d b . i n c w d o p p l e r m o d e , e a c h l n a o u t p u t d r i v e s a n i / q d e m o d - u l a t o r t h a t h a s i n d e p e n d e n t l y p r o g r a m m a b l e p h a s e r o t a t i o n w i t h 1 6 p h a s e s e t t i n g s . p o w e r - d o w n o f i n d i v i d u a l c h a n n e l s i s s u p p o r t e d t o i n c r e a s e b a t t e r y l i f e f o r p o r t a b l e a p p l i c a t i o n s . s t a n d b y m o d e a l l o w s q u i c k p o w e r - u p f o r p o w e r c y c l i n g . i n c w d o p p l e r o p e r a t i o n , t h e v g a , a a f , a n d a d c a r e p o w e r e d d o w n . t h e a d c c o n t a i n s s e v e r a l f e a t u r e s d e s i g n e d t o m a x i m i z e f l e x i b i l i t y a n d m i n i m i z e s y s t e m c o s t , s u c h a s a p r o g r a m m a b l e c l o c k , d a t a a l i g n m e n t , a n d p r o g r a m m a b l e d i g i t a l t e s t p a t t e r n g e n e r a t i o n . t h e d i g i t a l t e s t p a t t e r n s i n c l u d e b u i l t - i n f i x e d p a t t e r n s , b u i l t - i n p s e u d o r a n d o m p a t t e r n s , a n d c u s t o m u s e r - d e f i n e d t e s t p a t t e r n s e n t e r e d v i a t h e s e r i a l p o r t i n t e r f a c e . f u n c t i o n a l b l o c k d i a g r a m 0 9 4 2 3 - 0 0 1 a a f 1 2 - b i t a d c v g a l n a s e r i a l l v d s i / q d e m o d u l a t o r 8 c h a n n e l s s e r i a l p o r t i n t e r f a c e d a t a r a t e m u l t i p l i e r r e f e r e n c e l o g e n e r a t i o n l o - a t o l o - h l o s w - a t o l o s w - h l i - a t o l i - h l g - a t o l g - h d o u t a + t o d o u t h + d o u t a ? t o d o u t h ? f c o + d r v d d c l k ? c l k + s d i o s c l k c s b g p o [ 0 : 3 ] r b i a s v r e f c w q + c w q ? c w i + c w i ? g a i n ? g a i n + 4 l o ? 4 l o + r e s e t s t b y p d w n a v d d 2 a v d d 1 f c o ? d c o + d c o ? f i g u r e 1 .
a d 9 2 7 9 r e v . 0 | p a g e 2 o f 4 4 t a b l e o f c o n t e n t s f e a t u r e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 g e n e r a l d e s c r i p t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 f u n c t i o n a l b l o c k d i a g r a m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 r e v i s i o n h i s t o r y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 s p e c i f i c a t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 a c s p e c i f i c a t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 d i g i t a l s p e c i f i c a t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 s w i t c h i n g s p e c i f i c a t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 a d c t i m i n g d i a g r a m s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 a b s o l u t e m a x i m u m r a t i n g s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 t h e r m a l i m p e d a n c e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 e s d c a u t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 p i n c o n f i g u r a t i o n a n d f u n c t i o n d e s c r i p t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 t y p i c a l p e r f o r m a n c e c h a r a c t e r i s t i c s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 t g c m o d e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 c w d o p p l e r m o d e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 e q u i v a l e n t c i r c u i t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 u l t r a s o u n d t h e o r y o f o p e r a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 c h a n n e l o v e r v i e w . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 t g c o p e r a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 c w d o p p l e r o p e r a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 s e r i a l p o r t i n t e r f a c e ( s p i ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 7 h a r d w a r e i n t e r f a c e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 7 m e m o r y m a p . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 9 r e a d i n g t h e m e m o r y m a p t a b l e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 9 r e s e r v e d l o c a t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 9 d e f a u l t v a l u e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 9 l o g i c l e v e l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 9 o u t l i n e d i m e n s i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 3 o r d e r i n g g u i d e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 3 r e v i s i o n h i s t o r y 1 0 / 1 0 ? r e v i s i o n 0 : i n i t i a l v e r s i o n
a d 9 2 7 9 r e v . 0 | p a g e 3 o f 4 4 s p e c i f i c a t i o n s a c s p e c i f i c a t i o n s a v d d 1 = 1 . 8 v , a v d d 2 = 3 . 0 v , d r v d d = 1 . 8 v , 1 . 0 v i n t e r n a l a d c r e f e r e n c e , f u l l t e m p e r a t u r e r a n g e ( ? 4 0 c t o + 8 5 c ) , f i n = 5 m h z , r s = 5 0 , r f b = ( u n t e r m i n a t e d ) , l n a g a i n = 2 1 . 3 d b , l n a b i a s = d e f a u l t , p g a g a i n = 2 7 d b , g a i n ? = 0 . 8 v , g a i n + = 0 v , a a f l p f c u t o f f = f s a m p l e / 3 ( m o d e i / i i ) = f s a m p l e / 4 . 5 ( m o d e i i i ) , h p f c u t o f f = l p f c u t o f f / 1 2 , m o d e i = f s a m p l e = 4 0 m s p s , m o d e i i = f s a m p l e = 6 5 m s p s , m o d e i i i = f s a m p l e = 8 0 m s p s , l o w p o w e r l v d s m o d e , u n l e s s o t h e r w i s e n o t e d . t a b l e 1 . p a r a m e t e r 1 t e s t c o n d i t i o n s / c o m m e n t s m i n t y p m a x u n i t l n a c h a r a c t e r i s t i c s g a i n s i n g l e - e n d e d i n p u t t o d i f f e r e n t i a l o u t p u t 1 5 . 6 / 1 7 . 9 / 2 1 . 3 d b s i n g l e - e n d e d i n p u t t o s i n g l e - e n d e d o u t p u t 9 . 6 / 1 1 . 9 / 1 5 . 3 d b 0 . 1 d b i n p u t c o m p r e s s i o n p o i n t l n a g a i n = 1 5 . 6 d b 1 . 0 0 v p - p l n a g a i n = 1 7 . 9 d b 0 . 7 5 v p - p l n a g a i n = 2 1 . 3 d b 0 . 4 5 v p - p 1 d b i n p u t c o m p r e s s i o n p o i n t l n a g a i n = 1 5 . 6 d b 1 . 2 0 v p - p l n a g a i n = 1 7 . 9 d b 0 . 9 0 v p - p l n a g a i n = 2 1 . 3 d b 0 . 6 0 v p - p i n p u t c o m m o n m o d e ( l i - x , l g - x ) 2 . 2 v o u t p u t c o m m o n m o d e ( l o - x ) s w i t c h o f f h i g h - z s w i t c h o n 1 . 5 v o u t p u t c o m m o n m o d e ( l o s w - x ) s w i t c h o f f h i g h - z s w i t c h o n 1 . 5 v i n p u t r e s i s t a n c e ( l i - x ) r f b = 3 5 0 , l n a g a i n = 2 1 . 3 d b 5 0 r f b = 1 4 0 0 , l n a g a i n = 2 1 . 3 d b 2 0 0 r f b = , l n a g a i n = 2 1 . 3 d b 6 k i n p u t c a p a c i t a n c e ( l i - x ) 2 2 p f ? 3 d b b a n d w i d t h l n a g a i n = 1 5 . 6 d b 1 5 0 m h z l n a g a i n = 1 7 . 9 d b 1 3 0 m h z l n a g a i n = 2 1 . 3 d b 1 0 0 m h z i n p u t n o i s e v o l t a g e r s = 0 , r f b = l n a g a i n = 1 5 . 6 d b 0 . 9 5 n v / h z l n a g a i n = 1 7 . 9 d b 0 . 8 5 n v / h z l n a g a i n = 2 1 . 3 d b 0 . 7 5 n v / h z i n p u t n o i s e c u r r e n t r f b = 2 . 5 p a / h z n o i s e f i g u r e r s = 5 0 a c t i v e t e r m i n a t i o n m a t c h e d l n a g a i n = 1 5 . 6 d b , r f b = 2 0 0 4 . 5 d b l n a g a i n = 1 7 . 9 d b , r f b = 2 5 0 3 . 7 d b l n a g a i n = 2 1 . 3 d b , r f b = 3 5 0 2 . 9 d b u n t e r m i n a t e d l n a g a i n = 1 5 . 6 d b , r f b = 3 . 1 d b l n a g a i n = 1 7 . 9 d b , r f b = 2 . 6 d b l n a g a i n = 2 1 . 3 d b , r f b = 2 . 2 d b f u l l - c h a n n e l ( t g c ) c h a r a c t e r i s t i c s a a f l o w - p a s s c u t o f f ? 3 d b , p r o g r a m m a b l e 8 1 8 m h z i n r a n g e a a f b a n d w i d t h t o l e r a n c e 1 0 % g r o u p d e l a y v a r i a t i o n f = 1 m h z t o 1 8 m h z , g a i n + = 0 v t o 1 . 6 v 0 . 3 n s
a d 9 2 7 9 r e v . 0 | p a g e 4 o f 4 4 p a r a m e t e r 1 t e s t c o n d i t i o n s / c o m m e n t s m i n t y p m a x u n i t i n p u t - r e f e r r e d n o i s e v o l t a g e g a i n + = 1 . 6 v , r f b = l n a g a i n = 1 5 . 6 d b 1 . 1 2 n v / h z l n a g a i n = 1 7 . 9 d b 0 . 9 6 n v / h z l n a g a i n = 2 1 . 3 d b 0 . 8 1 n v / h z n o i s e f i g u r e g a i n + = 1 . 6 v , r s = 5 0 a c t i v e t e r m i n a t i o n m a t c h e d l n a g a i n = 1 5 . 6 d b , r f b = 2 0 0 5 . 6 d b l n a g a i n = 1 7 . 9 d b , r f b = 2 5 0 4 . 5 d b l n a g a i n = 2 1 . 3 d b , r f b = 3 5 0 3 . 3 d b u n t e r m i n a t e d l n a g a i n = 1 5 . 6 d b , r f b = 3 . 5 d b l n a g a i n = 1 7 . 9 d b , r f b = 2 . 9 d b l n a g a i n = 2 1 . 3 d b , r f b = 2 . 3 d b c o r r e l a t e d n o i s e r a t i o n o s i g n a l , c o r r e l a t e d / u n c o r r e l a t e d ? 3 0 d b o u t p u t o f f s e t ? 3 5 + 3 5 l s b s i g n a l - t o - n o i s e r a t i o ( s n r ) f i n = 5 m h z a t ? 1 0 d b f s , g a i n + = 0 v , 6 7 d b f s f i n = 5 m h z a t ? 1 d b f s , g a i n + = 1 . 6 v 5 9 d b f s h a r m o n i c d i s t o r t i o n s e c o n d h a r m o n i c f i n = 5 m h z a t ? 1 0 d b f s , g a i n + = 0 v ? 7 2 d b c f i n = 5 m h z a t ? 1 d b f s , g a i n + = 1 . 6 v ? 7 2 d b c t h i r d h a r m o n i c f i n = 5 m h z a t ? 1 0 d b f s , g a i n + = 0 v ? 6 9 d b c f i n = 5 m h z a t ? 1 d b f s , g a i n + = 1 . 6 v ? 5 9 d b c t w o - t o n e i n t e r m o d u l a t i o n ( i m d 3 ) f r f 1 = 5 . 0 1 5 m h z , f r f 2 = 5 . 0 2 0 m h z , a r f 1 = 0 d b , a r f 2 = ? 2 0 d b , g a i n + = 1 . 6 v i m d 3 r e l a t i v e t o a r f 2 ? 7 0 d b c c h a n n e l - t o - c h a n n e l c r o s s t a l k f i n 1 = 5 . 0 m h z a t ? 1 d b f s ? 6 0 d b o v e r r a n g e c o n d i t i o n 2 ? 5 5 d b c h a n n e l - t o - c h a n n e l d e l a y v a r i a t i o n f u l l t g c p a t h , f i n = 5 m h z , g a i n + = 0 v t o 1 . 6 v 0 . 3 d e g r e e s g a i n a c c u r a c y 2 5 c g a i n l a w c o n f o r m a n c e e r r o r 0 < g a i n + < 0 . 1 6 v 0 . 5 d b 0 . 1 6 v < g a i n + < 1 . 4 4 v ? 1 . 6 + 1 . 6 d b 1 . 4 4 v < g a i n + < 1 . 6 v 0 . 5 d b l i n e a r g a i n e r r o r g a i n + = 0 . 8 v , n o r m a l i z e d f o r i d e a l a a f l o s s ? 1 . 6 + 1 . 6 d b c h a n n e l - t o - c h a n n e l m a t c h i n g 0 . 1 6 v < g a i n + < 1 . 4 4 v 0 . 1 d b p g a g a i n 2 1 / 2 4 / 2 7 / 3 0 d b g a i n c o n t r o l i n t e r f a c e c o n t r o l r a n g e d i f f e r e n t i a l ? 0 . 8 + 0 . 8 v s i n g l e - e n d e d 0 1 . 6 v g a i n r a n g e g a i n + = 0 v t o 1 . 6 v 4 5 d b s c a l e f a c t o r 2 8 . 0 d b / v r e s p o n s e t i m e 4 5 d b c h a n g e 7 5 0 n s g a i n + i m p e d a n c e s i n g l e - e n d e d 1 0 m g a i n ? i m p e d a n c e s i n g l e - e n d e d 7 0 k c w d o p p l e r m o d e l o f r e q u e n c y f l o = f 4 l o / 4 1 1 0 m h z p h a s e r e s o l u t i o n p e r c h a n n e l 2 2 . 5 d e g r e e s o u t p u t d c b i a s ( s i n g l e - e n d e d ) c w i + , c w i ? , c w q + , c w q ? 1 . 5 v o u t p u t a c c u r r e n t r a n g e p e r c w i + , c w i ? , c w q + , c w q ? , e a c h c h a n n e l e n a b l e d 1 . 2 5 m a t r a n s c o n d u c t a n c e ( d i f f e r e n t i a l ) d e m o d u l a t e d i o u t / v i n , p e r c w i + , c w i ? , c w q + , c w q ? l n a g a i n = 1 5 . 6 d b 1 . 8 m a / v l n a g a i n = 1 7 . 9 d b 2 . 4 m a / v l n a g a i n = 2 1 . 3 d b 3 . 5 m a / v
a d 9 2 7 9 r e v . 0 | p a g e 5 o f 4 4 p a r a m e t e r 1 t e s t c o n d i t i o n s / c o m m e n t s m i n t y p m a x u n i t i n p u t - r e f e r r e d n o i s e v o l t a g e r s = 0 , r f b = l n a g a i n = 1 5 . 6 d b 1 . 5 n v / h z l n a g a i n = 1 7 . 9 d b 1 . 4 n v / h z l n a g a i n = 2 1 . 3 d b 1 . 3 n v / h z n o i s e f i g u r e r s = 5 0 , r f b = l n a g a i n = 1 5 . 6 d b 5 . 7 d b l n a g a i n = 1 7 . 9 d b 5 . 3 d b l n a g a i n = 2 1 . 3 d b 4 . 8 d b i n p u t - r e f e r r e d d y n a m i c r a n g e r s = 0 , r f b = l n a g a i n = 1 5 . 6 d b 1 6 4 d b f s / h z l n a g a i n = 1 7 . 9 d b 1 6 2 d b f s / h z l n a g a i n = 2 1 . 3 d b 1 6 0 d b f s / h z o u t p u t - r e f e r r e d s n r ? 3 d b f s i n p u t , f r f = 2 . 5 m h z , f 4 l o = 1 0 m h z , 1 k h z o f f s e t 1 5 5 d b c / h z t w o - t o n e i n t e r m o d u l a t i o n ( i m d 3 ) f r f 1 = 5 . 0 1 5 m h z , f r f 2 = 5 . 0 2 0 m h z , f 4 l o = 2 0 m h z , a r f 1 = ? 1 d b f s , a r f 2 = ? 2 1 d b f s , i m d 3 r e l a t i v e t o a r f 2 ? 5 8 d b q u a d r a t u r e p h a s e e r r o r i t o q , a l l p h a s e s , 1 v 0 . 1 5 d e g r e e s i / q a m p l i t u d e i m b a l a n c e i t o q , a l l p h a s e s , 1 v 0 . 0 1 5 d b c h a n n e l - t o - c h a n n e l m a t c h i n g p h a s e i t o i , q t o q , 1 v 0 . 5 d e g r e e s a m p l i t u d e i t o i , q t o q , 1 v 0 . 2 5 d b p o w e r s u p p l y , m o d e i / i i / i i i a v d d 1 1 . 7 1 . 8 1 . 9 v a v d d 2 3 2 . 7 3 . 0 3 . 6 v d r v d d 1 . 7 1 . 8 1 . 9 v i a v d d 1 t g c m o d e 1 9 7 / 2 7 0 / 3 2 8 m a c w d o p p l e r m o d e 3 2 m a i a v d d 2 t g c m o d e , n o s i g n a l 2 4 0 m a c w d o p p l e r m o d e 1 4 4 m a i d r v d d a n s i - 6 4 4 m o d e 4 9 / 5 1 / 5 2 m a l o w p o w e r ( i e e e 1 5 9 6 . 3 s i m i l a r ) m o d e 3 3 / 3 5 / 3 6 t o t a l p o w e r d i s s i p a t i o n ( i n c l u d i n g o u t p u t d r i v e r s ) t g c m o d e , n o s i g n a l 1 1 3 4 / 1 2 6 9 / 1 3 7 5 1 2 7 5 / 1 4 1 0 / 1 5 9 4 m w c w d o p p l e r m o d e 4 9 5 m w p o w e r - d o w n d i s s i p a t i o n 5 m w s t a n d b y p o w e r d i s s i p a t i o n 5 4 2 m w p o w e r s u p p l y r e j e c t i o n r a t i o ( p s r r ) 1 . 6 m v / v a d c r e s o l u t i o n 1 2 b i t s a d c r e f e r e n c e o u t p u t v o l t a g e e r r o r v r e f = 1 v 5 0 m v l o a d r e g u l a t i o n a t 1 . 0 m a v r e f = 1 v 2 m v i n p u t r e s i s t a n c e 6 k 1 s e e t h e a n - 8 3 5 a p p l i c a t i o n n o t e , u n d e r s t a n d i n g h i g h s p e e d a d c t e s t i n g a n d e v a l u a t i o n , f o r a c o m p l e t e s e t o f d e f i n i t i o n s a n d i n f o r m a t i o n a b o u t h o w t h e s e t e s t s w e r e c o m p l e t e d . 2 t h e o v e r r a n g e c o n d i t i o n i s s p e c i f i e d a s 6 d b m o r e t h a n t h e f u l l - s c a l e i n p u t r a n g e . 3 w h e n t h e l n a g a i n i s s e t t o 1 5 . 6 d b , a v d d 2 > 3 . 0 v .
a d 9 2 7 9 r e v . 0 | p a g e 6 o f 4 4 d i g i t a l s p e c i f i c a t i o n s a v d d 1 = 1 . 8 v , a v d d 2 = 3 . 0 v , d r v d d = 1 . 8 v , 1 . 0 v i n t e r n a l a d c r e f e r e n c e , f u l l t e m p e r a t u r e , u n l e s s o t h e r w i s e n o t e d . t a b l e 2 . p a r a m e t e r 1 t e m p e r a t u r e m i n t y p m a x u n i t c l o c k i n p u t s ( c l k + , c l k ? ) l o g i c c o m p l i a n c e c m o s / l v d s / l v p e c l d i f f e r e n t i a l i n p u t v o l t a g e 2 f u l l 2 5 0 m v p - p i n p u t c o m m o n - m o d e v o l t a g e f u l l 1 . 2 v i n p u t r e s i s t a n c e ( d i f f e r e n t i a l ) 2 5 c 2 0 k i n p u t c a p a c i t a n c e 2 5 c 1 . 5 p f c w 4 l o i n p u t s ( 4 l o + , 4 l o ? ) l o g i c c o m p l i a n c e c m o s / l v d s / l v p e c l d i f f e r e n t i a l i n p u t v o l t a g e 2 f u l l 2 5 0 m v p - p i n p u t c o m m o n - m o d e v o l t a g e f u l l 1 . 2 v i n p u t r e s i s t a n c e ( d i f f e r e n t i a l ) 2 5 c 2 0 k i n p u t c a p a c i t a n c e 2 5 c 1 . 5 p f l o g i c i n p u t s ( p d w n , s t b y , s c l k , s d i o ) l o g i c 1 v o l t a g e f u l l 1 . 2 a v d d 1 + 0 . 3 v l o g i c 0 v o l t a g e f u l l 0 . 3 v i n p u t r e s i s t a n c e 2 5 c 3 0 k i n p u t c a p a c i t a n c e 2 5 c 0 . 5 p f l o g i c i n p u t s ( r e s e t ) l o g i c 1 v o l t a g e f u l l 1 . 2 a v d d 2 + 0 . 3 v l o g i c 0 v o l t a g e f u l l 0 . 3 v i n p u t r e s i s t a n c e 2 5 c 3 0 k i n p u t c a p a c i t a n c e 2 5 c 0 . 5 p f l o g i c i n p u t ( c s b ) l o g i c 1 v o l t a g e f u l l 1 . 2 a v d d 1 + 0 . 3 v l o g i c 0 v o l t a g e f u l l 0 . 3 v i n p u t r e s i s t a n c e 2 5 c 7 0 k i n p u t c a p a c i t a n c e 2 5 c 0 . 5 p f l o g i c o u t p u t ( s d i o ) 3 l o g i c 1 v o l t a g e ( i o h = 8 0 0 a ) f u l l 1 . 7 9 v l o g i c 0 v o l t a g e ( i o l = 5 0 a ) f u l l 0 . 0 5 v d i g i t a l o u t p u t s ( d o u t x + , d o u t x ? ) , ( a n s i - 6 4 4 ) l o g i c c o m p l i a n c e l v d s d i f f e r e n t i a l o u t p u t v o l t a g e ( v o d ) f u l l 2 4 7 4 5 4 m v o u t p u t o f f s e t v o l t a g e ( v o s ) f u l l 1 . 1 2 5 1 . 3 7 5 v o u t p u t c o d i n g ( d e f a u l t ) o f f s e t b i n a r y d i g i t a l o u t p u t s ( d o u t x + , d o u t x ? ) , ( l o w p o w e r , r e d u c e d s i g n a l o p t i o n ) l o g i c c o m p l i a n c e l v d s d i f f e r e n t i a l o u t p u t v o l t a g e ( v o d ) f u l l 1 5 0 2 5 0 m v o u t p u t o f f s e t v o l t a g e ( v o s ) f u l l 1 . 1 0 1 . 3 0 v o u t p u t c o d i n g ( d e f a u l t ) o f f s e t b i n a r y l o g i c o u t p u t ( g p o 0 / g p o 1 / g p o 2 / g p o 3 ) l o g i c 0 v o l t a g e ( i o l = 5 0 a ) f u l l 0 . 0 5 v 1 s e e t h e a n - 8 3 5 a p p l i c a t i o n n o t e , u n d e r s t a n d i n g h i g h s p e e d a d c t e s t i n g a n d e v a l u a t i o n , f o r a c o m p l e t e s e t o f d e f i n i t i o n s a n d i n f o r m a t i o n a b o u t h o w t h e s e t e s t s w e r e c o m p l e t e d . 2 s p e c i f i e d f o r l v d s a n d l v p e c l o n l y . 3 s p e c i f i e d f o r 1 3 s d i o p i n s s h a r i n g t h e s a m e c o n n e c t i o n .
a d 9 2 7 9 r e v . 0 | p a g e 7 o f 4 4 s w i t c h i n g s p e c i f i c a t i o n s a v d d 1 = 1 . 8 v , a v d d 2 = 3 . 0 v , d r v d d = 1 . 8 v , f u l l t e m p e r a t u r e , u n l e s s o t h e r w i s e n o t e d . t a b l e 3 . p a r a m e t e r 1 t e m p e r a t u r e m i n t y p m a x u n i t c l o c k 2 c l o c k r a t e 4 0 m s p s ( m o d e i ) f u l l 1 8 . 5 4 0 m h z 6 5 m s p s ( m o d e i i ) f u l l 1 8 . 5 6 5 m h z 8 0 m s p s ( m o d e i i i ) f u l l 1 8 . 5 8 0 m h z c l o c k p u l s e w i d t h h i g h ( t e h ) f u l l 6 . 2 5 n s c l o c k p u l s e w i d t h l o w ( t e l ) f u l l 6 . 2 5 n s o u t p u t p a r a m e t e r s 2 , 3 p r o p a g a t i o n d e l a y ( t p d ) f u l l ( t s a m p l e / 2 ) + 1 . 5 ( t s a m p l e / 2 ) + 2 . 3 ( t s a m p l e / 2 ) + 3 . 1 n s r i s e t i m e ( t r ) ( 2 0 % t o 8 0 % ) f u l l 3 0 0 p s f a l l t i m e ( t f ) ( 2 0 % t o 8 0 % ) f u l l 3 0 0 p s f c o p r o p a g a t i o n d e l a y ( t f c o ) f u l l ( t s a m p l e / 2 ) + 1 . 5 ( t s a m p l e / 2 ) + 2 . 3 ( t s a m p l e / 2 ) + 3 . 1 n s d c o p r o p a g a t i o n d e l a y ( t c p d ) 4 f u l l t f c o + ( t s a m p l e / 2 4 ) n s d c o t o d a t a d e l a y ( t d a t a ) 4 f u l l ( t s a m p l e / 2 4 ) ? 3 0 0 ( t s a m p l e / 2 4 ) ( t s a m p l e / 2 4 ) + 3 0 0 p s d c o t o f c o d e l a y ( t f r a m e ) 4 f u l l ( t s a m p l e / 2 4 ) ? 3 0 0 ( t s a m p l e / 2 4 ) ( t s a m p l e / 2 4 ) + 3 0 0 p s d a t a - t o - d a t a s k e w ( t d a t a - m a x ? t d a t a - m i n ) f u l l 1 0 0 3 5 0 p s w a k e - u p t i m e ( s t a n d b y ) , g a i n + = 0 . 5 v 2 5 c 2 s w a k e - u p t i m e ( p o w e r - d o w n ) 2 5 c 1 m s p i p e l i n e l a t e n c y f u l l 8 c l o c k c y c l e s a p e r t u r e a p e r t u r e u n c e r t a i n t y ( j i t t e r ) 2 5 c < 1 p s r m s l o g e n e r a t i o n 4 l o f r e q u e n c y f u l l 4 4 0 m h z l o d i v i d e r r e s e t s e t u p t i m e 5 f u l l 5 n s l o d i v i d e r r e s e t h o l d t i m e 5 f u l l 5 n s l o d i v i d e r r e s e t h i g h p u l s e w i d t h f u l l 2 0 n s 1 s e e t h e a n - 8 3 5 a p p l i c a t i o n n o t e , u n d e r s t a n d i n g h i g h s p e e d a d c t e s t i n g a n d e v a l u a t i o n , f o r a c o m p l e t e s e t o f d e f i n i t i o n s a n d i n f o r m a t i o n a b o u t h o w t h e s e t e s t s w e r e c o m p l e t e d . 2 c a n b e a d j u s t e d v i a t h e s p i . 3 m e a s u r e m e n t s w e r e m a d e u s i n g a p a r t s o l d e r e d t o f r - 4 m a t e r i a l . 4 t s a m p l e / 2 4 i s b a s e d o n t h e n u m b e r o f b i t s d i v i d e d b y 2 b e c a u s e t h e d e l a y s a r e b a s e d o n h a l f d u t y c y c l e s . 5 r e s e t e d g e t o r i s i n g 4 l o e d g e .
a d 9 2 7 9 r e v . 0 | p a g e 8 o f 4 4 a d c t i m i n g d i a g r a m s d c o ? d c o + d o u t x ? d o u t x + f c o ? f c o + a i n c l k ? c l k + m s b n ? 8 d 1 0 n ? 8 d 9 n ? 8 d 8 n ? 8 d 7 n ? 8 d 6 n ? 8 d 5 n ? 8 d 4 n ? 8 d 3 n ? 8 d 2 n ? 8 d 1 n ? 8 d 0 n ? 8 d 1 0 n ? 7 m s b n ? 7 n ? 1 n t d a t a t f r a m e t f c o t p d t c p d t e h t e l 0 9 4 2 3 - 0 0 2 f i g u r e 2 . 1 2 - b i t d a t a s e r i a l s t r e a m ( d e f a u l t ) d c o ? d c o + d o u t x ? d o u t x + f c o ? f c o + a i n c l k ? c l k + l s b n ? 8 d 0 n ? 8 d 1 n ? 8 d 2 n ? 8 d 3 n ? 8 d 4 n ? 8 d 5 n ? 8 d 6 n ? 8 d 7 n ? 8 d 8 n ? 8 d 9 n ? 8 d 1 0 n ? 8 d 0 n ? 7 l s b n ? 7 n ? 1 n t d a t a t f r a m e t f c o t p d t c p d t e h t e l 0 9 4 2 3 - 0 0 3 f i g u r e 3 . 1 2 - b i t d a t a s e r i a l s t r e a m , l s b f i r s t
a d 9 2 7 9 r e v . 0 | p a g e 9 o f 4 4 a b s o l u t e m a x i m u m r a t i n g s t a b l e 4 . p a r a m e t e r r a t i n g a v d d 1 t o g n d ? 0 . 3 v t o + 2 . 0 v a v d d 2 t o g n d ? 0 . 3 v t o + 3 . 9 v d r v d d t o g n d ? 0 . 3 v t o + 2 . 0 v g n d t o g n d ? 0 . 3 v t o + 0 . 3 v a v d d 2 t o a v d d 1 ? 2 . 0 v t o + 3 . 9 v a v d d 1 t o d r v d d ? 2 . 0 v t o + 2 . 0 v a v d d 2 t o d r v d d ? 2 . 0 v t o + 3 . 9 v d i g i t a l o u t p u t s ( d o u t x + , d o u t x ? , d c o + , d c o ? , f c o + , f c o ? ) t o g n d ? 0 . 3 v t o d r v d d + 0 . 3 v c l k + , c l k ? , s d i o t o g n d ? 0 . 3 v t o a v d d 1 + 0 . 3 v l i - x , l o - x , l o s w - x t o g n d ? 0 . 3 v t o a v d d 2 + 0 . 3 v c w i ? , c w i + , c w q ? , c w q + t o g n d ? 0 . 3 v t o a v d d 2 + 0 . 3 v p d w n , s t b y , s c l k , c s b t o g n d ? 0 . 3 v t o a v d d 1 + 0 . 3 v g a i n + , g a i n ? , r e s e t , 4 l o + , 4 l o ? , g p o 0 , g p o 1 , g p o 2 , g p o 3 t o g n d ? 0 . 3 v t o a v d d 2 + 0 . 3 v v r e f t o g n d ? 0 . 3 v t o a v d d 1 + 0 . 3 v o p e r a t i n g t e m p e r a t u r e r a n g e ( a m b i e n t ) ? 4 0 c t o + 8 5 c s t o r a g e t e m p e r a t u r e r a n g e ( a m b i e n t ) ? 6 5 c t o + 1 5 0 c m a x i m u m j u n c t i o n t e m p e r a t u r e 1 5 0 c l e a d t e m p e r a t u r e ( s o l d e r i n g , 1 0 s e c ) 3 0 0 c s t r e s s e s a b o v e t h o s e l i s t e d u n d e r a b s o l u t e m a x i m u m r a t i n g s m a y c a u s e p e r m a n e n t d a m a g e t o t h e d e v i c e . t h i s i s a s t r e s s r a t i n g o n l y ; f u n c t i o n a l o p e r a t i o n o f t h e d e v i c e a t t h e s e o r a n y o t h e r c o n d i t i o n s a b o v e t h o s e i n d i c a t e d i n t h e o p e r a t i o n a l s e c t i o n o f t h i s s p e c i f i c a t i o n i s n o t i m p l i e d . e x p o s u r e t o a b s o l u t e m a x i m u m r a t i n g c o n d i t i o n s f o r e x t e n d e d p e r i o d s m a y a f f e c t d e v i c e r e l i a b i l i t y . t h e r m a l i m p e d a n c e t a b l e 5 . s y m b o l d e s c r i p t i o n v a l u e 1 u n i t s t j a j u n c t i o n - t o - a m b i e n t t h e r m a l r e s i s t a n c e , 0 . 0 m / s a i r f l o w p e r j e d e c j e s d 5 1 - 2 ( s t i l l a i r ) 2 2 . 0 c / w < j b j u n c t i o n - t o - b o a r d t h e r m a l c h a r a c t e r i z a t i o n p a r a m e t e r , 0 m / s a i r f l o w p e r j e d e c j e s d 5 1 - 8 ( s t i l l a i r ) 9 . 2 c / w < j t j u n c t i o n - t o - t o p - o f - p a c k a g e c h a r a c t e r i z a t i o n p a r a m e t e r , 0 m / s a i r f l o w p e r j e d e c j e s d 5 1 - 2 ( s t i l l a i r ) 0 . 1 2 c / w 1 r e s u l t s a r e f r o m s i m u l a t i o n s . p c b i s j e d e c m u l t i l a y e r . t h e r m a l p e r f o r m a n c e f o r a c t u a l a p p l i c a t i o n s r e q u i r e s c a r e f u l i n s p e c t i o n o f t h e c o n d i t i o n s i n t h e a p p l i c a t i o n t o d e t e r m i n e i f t h e y a r e s i m i l a r t o t h o s e a s s u m e d i n t h e s e c a l c u l a t i o n s . e s d c a u t i o n
a d 9 2 7 9 r e v . 0 | p a g e 1 0 o f 4 4 p i n c o n f i g u r a t i o n a n d f u n c t i o n d e s c r i p t i o n s 0 9 4 2 3 - 0 0 4 1 2 3 4 9 1 0 1 1 1 2 5 6 7 8 a bc d e f g h j k l m l i - e l i - f l i - g l i - h l i - a l i - b l i - c l i - d v r e f r b i a s g a i n + g a i n ? l g - e l g - f l g - g l g - h l g - a l g - b l g - c l g - d g n d g n d a v d d 2 g n d l o - e l o - f l o - g l o - h l o - a l o - b l o - c l o - d g n d g n d g n d g n d l o s w - e l o s w - f l o s w - g l o s w - h l o s w - a l o s w - b l o s w - c l o s w - d g n d g n d g n d g n d g n d a v d d 2 a v d d 2 a v d d 2 a v d d 2 a v d d 2 a v d d 2 g n d g n d g n d g n d g n d a v d d 1 g n d a v d d 1 g n d g n d a v d d 1 g n d a v d d 1 a v d d 1 g n d g n d a v d d 1 g n d a v d d 1 g n d a v d d 1 a v d d 1 g n d a v d d 1 g n d g n d g n d g n d g n d c l k ? g n d g n d g n d g n d g n d g n d c s b g n d g n d g n d g n d c l k + g n d c w q + g n d g p o 3 g p o 1 p d w n s d i o c w i + a v d d 2 4 l o + g n d g n d g n d c w q ? g n d g p o 2 g p o 0 s t b y s c l k c w i ? a v d d 2 4 l o ? r e s e t d r v d d d o u t h + d o u t g + d o u t f + d o u t c + d o u t b + d o u t a + d r v d d d o u t e + d c o + f c o + d o u t d + g n d d o u t h ? d o u t g ? d o u t f ? d o u t c ? d o u t b ? d o u t a ? g n d d o u t e ? d c o ? f c o ? d o u t d ? f i g u r e 4 . p i n c o n f i g u r a t i o n 0 9 4 2 3 - 0 0 5 a b c d e f g j h k l m 2 6 1 0 1 2 4 8 1 3 5 7 1 1 9 t o p v i e w ( n o t t o s c a l e ) f i g u r e 5 .
a d 9 2 7 9 r e v . 0 | p a g e 1 1 o f 4 4 t a b l e 6 . p i n f u n c t i o n d e s c r i p t i o n s p i n n o . n a m e d e s c r i p t i o n b 5 , b 6 , b 8 , c 5 , c 6 , c 7 , c 8 , d 5 , d 6 , d 7 , d 8 , e 1 , e 5 , e 6 , e 7 , e 8 , e 1 2 , f 2 , f 4 , f 6 , f 7 , f 9 , f 1 1 , g 1 , g 3 , g 5 , g 6 , g 7 , g 8 , g 1 0 , g 1 2 , h 2 , h 3 , h 4 , h 5 , h 6 , h 7 , h 8 , h 9 , h 1 0 , h 1 1 , j 2 , j 4 , j 8 , k 1 , k 2 , k 4 , m 1 , m 1 2 g n d g r o u n d ( s h o u l d b e t i e d t o a q u i e t a n a l o g g r o u n d ) f 1 , f 3 , f 5 , f 8 , f 1 0 , f 1 2 , g 2 , g 4 , g 9 , g 1 1 a v d d 1 1 . 8 v a n a l o g s u p p l y b 7 , e 2 , e 3 , e 4 , e 9 , e 1 0 , e 1 1 , j 6 , k 6 a v d d 2 3 . 0 v a n a l o g s u p p l y l 1 , l 1 2 d r v d d 1 . 8 v d i g i t a l o u t p u t d r i v e r s u p p l y a 1 l i - e l n a a n a l o g i n p u t f o r c h a n n e l e b 1 l g - e l n a g r o u n d f o r c h a n n e l e c 2 l o - f l n a a n a l o g i n v e r t e d o u t p u t f o r c h a n n e l f d 2 l o s w - f l n a a n a l o g s w i t c h e d o u t p u t f o r c h a n n e l f a 2 l i - f l n a a n a l o g i n p u t f o r c h a n n e l f b 2 l g - f l n a g r o u n d f o r c h a n n e l f c 3 l o - g l n a a n a l o g i n v e r t e d o u t p u t f o r c h a n n e l g d 3 l o s w - g l n a a n a l o g s w i t c h e d o u t p u t f o r c h a n n e l g a 3 l i - g l n a a n a l o g i n p u t f o r c h a n n e l g b 3 l g - g l n a g r o u n d f o r c h a n n e l g c 4 l o - h l n a a n a l o g i n v e r t e d o u t p u t f o r c h a n n e l h d 4 l o s w - h l n a a n a l o g s w i t c h e d o u t p u t f o r c h a n n e l h a 4 l i - h l n a a n a l o g i n p u t f o r c h a n n e l h b 4 l g - h l n a g r o u n d f o r c h a n n e l h h 1 c l k ? c l o c k i n p u t c o m p l e m e n t j 1 c l k + c l o c k i n p u t t r u e m 2 d o u t h ? a d c h d i g i t a l o u t p u t c o m p l e m e n t l 2 d o u t h + a d c h d i g i t a l o u t p u t t r u e m 3 d o u t g ? a d c g d i g i t a l o u t p u t c o m p l e m e n t l 3 d o u t g + a d c g d i g i t a l o u t p u t t r u e m 4 d o u t f ? a d c f d i g i t a l o u t p u t c o m p l e m e n t l 4 d o u t f + a d c f d i g i t a l o u t p u t t r u e m 5 d o u t e ? a d c e d i g i t a l o u t p u t c o m p l e m e n t l 5 d o u t e + a d c e d i g i t a l o u t p u t t r u e m 6 d c o ? d i g i t a l c l o c k o u t p u t c o m p l e m e n t l 6 d c o + d i g i t a l c l o c k o u t p u t t r u e m 7 f c o ? f r a m e c l o c k d i g i t a l o u t p u t c o m p l e m e n t l 7 f c o + f r a m e c l o c k d i g i t a l o u t p u t t r u e m 8 d o u t d ? a d c d d i g i t a l o u t p u t c o m p l e m e n t l 8 d o u t d + a d c d d i g i t a l o u t p u t t r u e m 9 d o u t c ? a d c c d i g i t a l o u t p u t c o m p l e m e n t l 9 d o u t c + a d c c d i g i t a l o u t p u t t r u e m 1 0 d o u t b ? a d c b d i g i t a l o u t p u t c o m p l e m e n t l 1 0 d o u t b + a d c b d i g i t a l o u t p u t t r u e m 1 1 d o u t a ? a d c a d i g i t a l o u t p u t c o m p l e m e n t l 1 1 d o u t a + a d c a d i g i t a l o u t p u t t r u e k 1 1 s t b y s t a n d b y p o w e r - d o w n j 1 1 p d w n f u l l p o w e r - d o w n k 1 2 s c l k s e r i a l c l o c k j 1 2 s d i o s e r i a l d a t a i n p u t / o u t p u t h 1 2 c s b c h i p s e l e c t b a r b 9 l g - a l n a g r o u n d f o r c h a n n e l a a 9 l i - a l n a a n a l o g i n p u t f o r c h a n n e l a d 9 l o s w - a l n a a n a l o g s w i t c h e d o u t p u t f o r c h a n n e l a c 9 l o - a l n a a n a l o g i n v e r t e d o u t p u t f o r c h a n n e l a
a d 9 2 7 9 r e v . 0 | p a g e 1 2 o f 4 4 p i n n o . n a m e d e s c r i p t i o n b 1 0 l g - b l n a g r o u n d f o r c h a n n e l b a 1 0 l i - b l n a a n a l o g i n p u t f o r c h a n n e l b d 1 0 l o s w - b l n a a n a l o g s w i t c h e d o u t p u t f o r c h a n n e l b c 1 0 l o - b l n a a n a l o g i n v e r t e d o u t p u t f o r c h a n n e l b b 1 1 l g - c l n a g r o u n d f o r c h a n n e l c a 1 1 l i - c l n a a n a l o g i n p u t f o r c h a n n e l c d 1 1 l o s w - c l n a a n a l o g s w i t c h e d o u t p u t f o r c h a n n e l c c 1 1 l o - c l n a a n a l o g i n v e r t e d o u t p u t f o r c h a n n e l c b 1 2 l g - d l n a g r o u n d f o r c h a n n e l d a 1 2 l i - d l n a a n a l o g i n p u t f o r c h a n n e l d d 1 2 l o s w - d l n a a n a l o g s w i t c h e d o u t p u t f o r c h a n n e l d c 1 2 l o - d l n a a n a l o g i n v e r t e d o u t p u t f o r c h a n n e l d k 1 0 g p o 0 g e n e r a l p u r p o s e o p e n d r a i n o u t p u t 0 j 1 0 g p o 1 g e n e r a l p u r p o s e o p e n d r a i n o u t p u t 1 k 9 g p o 2 g e n e r a l p u r p o s e o p e n d r a i n o u t p u t 2 j 9 g p o 3 g e n e r a l p u r p o s e o p e n d r a i n o u t p u t 3 k 8 r e s e t r e s e t f o r s y n c h r o n i z i n g 4 l o d i v i d e - b y - 4 c o u n t e r k 7 4 l o ? c w d o p p l e r 4 l o i n p u t c o m p l e m e n t j 7 4 l o + c w d o p p l e r 4 l o i n p u t t r u e a 8 g a i n ? g a i n c o n t r o l v o l t a g e i n p u t c o m p l e m e n t a 7 g a i n + g a i n c o n t r o l v o l t a g e i n p u t t r u e a 6 r b i a s e x t e r n a l r e s i s t o r t o s e t t h e i n t e r n a l a d c c o r e b i a s c u r r e n t a 5 v r e f v o l t a g e r e f e r e n c e i n p u t / o u t p u t k 5 c w i ? c w d o p p l e r i o u t p u t c o m p l e m e n t j 5 c w i + c w d o p p l e r i o u t p u t t r u e k 3 c w q ? c w d o p p l e r q o u t p u t c o m p l e m e n t j 3 c w q + c w d o p p l e r q o u t p u t t r u e c 1 l o - e l n a a n a l o g i n v e r t e d o u t p u t f o r c h a n n e l e d 1 l o s w - e l n a a n a l o g s w i t c h e d o u t p u t f o r c h a n n e l e
a d 9 2 7 9 r e v . 0 | p a g e 1 3 o f 4 4 t y p i c a l p e r f o r m a n c e c h a r a c t e r i s t i c s t g c m o d e f s a m p l e = 4 0 m s p s , f i n = 5 m h z , r s = 5 0 , l n a g a i n = 2 1 . 3 d b , l n a b i a s = m i d - h i g h , p g a g a i n = 2 7 d b , g a i n ? = 0 . 8 v , a a f l p f c u t o f f = f s a m p l e / 3 . 0 , h p f c u t o f f = l p f c u t o f f / 1 2 . 0 0 ( d e f a u l t ) . 1 . 0 0 . 8 0 . 6 0 . 4 0 . 20 ? 0 . 2 ? 0 . 4 ? 0 . 6 ? 0 . 8 ? 1 . 0 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 . 0 1 . 2 1 . 4 1 . 6 g a i n + ( v ) g a i n e r r o r ( d b ) 0 9 4 2 3 - 0 0 6 f i g u r e 6 . g a i n e r r o r v s . g a i n + 6 0 0 5 5 0 5 0 0 4 5 0 4 0 0 3 5 0 3 0 0 2 5 0 2 0 0 1 5 0 1 0 0 5 0 0 ? 8 ? 7 ? 6 ? 5 ? 4 ? 3 ? 2 ? 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 c o d e s n u m b e r o f h i t s ( t h o u s a n d s ) 0 9 4 2 3 - 0 0 7 1 , 0 0 0 , 0 0 0 t o t a l h i t s f i g u r e 7 . o u t p u t - r e f e r r e d n o i s e h i s t o g r a m , g a i n + = 0 . 0 v 2 2 0 2 0 0 1 8 0 1 6 0 1 4 0 1 2 0 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 0 ? 8 ? 7 ? 6 ? 5 ? 4 ? 3 ? 2 ? 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 c o d e s n u m b e r o f h i t s ( t h o u s a n d s ) 0 9 4 2 3 - 0 0 8 1 , 0 0 0 , 0 0 0 t o t a l h i t s f i g u r e 8 . o u t p u t - r e f e r r e d n o i s e h i s t o g r a m , g a i n + = 1 . 6 v 1 . 4 1 . 2 1 . 0 0 . 8 0 . 6 0 . 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 f r e q u e n c y ( m h z ) i n p u t - r e f e r r e d n o i s e ( n v / h z ) 0 9 4 2 3 - 0 7 2 f i g u r e 9 . s h o r t - c i r c u i t , i n p u t - r e f e r r e d n o i s e v s . f r e q u e n c y , l n a g a i n = 2 1 . 3 d b , p g a g a i n = 3 0 d b , g a i n + = 1 . 6 v ? 1 2 8 ? 1 3 0 ? 1 3 2 ? 1 3 4 ? 1 3 6 ? 1 3 8 ? 1 4 0 ? 1 4 2 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 . 0 1 . 2 1 . 4 1 . 6 g a i n + ( v ) o u t p u t - r e f e r r e d n o i s e ( d b f s / h z ) 0 9 4 2 3 - 0 0 9 l n a g a i n = 2 1 . 3 d b l n a g a i n = 1 7 . 9 d b l n a g a i n = 1 5 . 6 d b f i g u r e 1 0 . s h o r t - c i r c u i t , o u t p u t - r e f e r r e d n o i s e v s . g a i n + 6 4 6 2 6 0 5 8 5 6 5 4 5 2 5 0 1 . 0 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 . 1 1 . 2 1 . 3 1 . 4 1 . 5 1 . 6 g a i n + ( v ) s n r / s i n a d ( d b f s ) 0 9 4 2 3 - 0 1 0 s n r s i n a d f i g u r e 1 1 . s n r / s i n a d v s . g a i n + , a o u t = ? 1 . 0 d b f s
a d 9 2 7 9 r e v . 0 | p a g e 1 4 o f 4 4 7 0 6 8 6 6 6 4 6 2 6 0 5 8 5 6 5 4 5 2 5 0 0 . 8 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 1 . 0 1 . 2 1 . 4 1 . 6 g a i n + ( v ) s n r / s i n a d ( d b f s ) 0 9 4 2 3 - 0 1 1 s n r s i n a d p g a = 2 1 d b p g a = 3 0 d b f i g u r e 1 2 . s n r / s i n a d v s . g a i n + , a i n = ? 4 5 d b m 0 ? 2 ? 4 ? 6 ? 8 ? 1 0 ? 1 2 ? 1 4 ? 1 6 ? 1 8 0 5 1 0 1 5 2 0 i n p u t f r e q u e n c y ( m h z ) a m p l i t u d e ( d b f s ) 0 9 4 2 3 - 0 1 2 m o d e i i i = 8 0 m s p s m o d e i i = 6 5 m s p s m o d e i = 4 0 m s p s f i g u r e 1 3 . a n t i a l i a s i n g f i l t e r ( a a f ) p a s s - b a n d r e s p o n s e , l p f c u t o f f = 1 ( 1 / 4 . 5 ) f s a m p l e 0 ? 1 0 ? 2 0 ? 3 0 ? 4 0 ? 5 0 ? 6 0 ? 7 0 ? 8 0 ? 9 0 0 4 8 1 2 1 4 2 6 1 0 1 6 i n p u t f r e q u e n c y ( m h z ) s e c o n d - o r d e r h a r m o n i c d i s t o r t i o n ( d b f s ) 0 9 4 2 3 - 0 1 3 g a i n + = 1 . 6 v g a i n + = 1 . 0 v g a i n + = 0 . 4 v f i g u r e 1 4 . s e c o n d - o r d e r h a r m o n i c d i s t o r t i o n v s . f r e q u e n c y , a o u t = ? 1 . 0 d b f s 0 ? 1 0 ? 2 0 ? 3 0 ? 4 0 ? 6 0 ? 7 0 ? 8 0 ? 5 0 0 4 8 1 2 1 4 2 6 1 0 1 6 i n p u t f r e q u e n c y ( m h z ) t h i r d - o r d e r h a r m o n i c d i s t o r t i o n ( d b f s ) 0 9 4 2 3 - 0 1 4 g a i n + = 1 . 6 v g a i n + = 1 . 0 v g a i n + = 0 . 4 v f i g u r e 1 5 . t h i r d - o r d e r h a r m o n i c d i s t o r t i o n v s . f r e q u e n c y , a o u t = ? 1 . 0 d b f s 0 ? 1 0 ? 2 0 ? 3 0 ? 4 0 ? 5 0 ? 6 0 ? 7 0 ? 8 0 ? 9 0 ? 4 0 ? 3 0 ? 2 0 ? 1 0 ? 5 ? 3 5 ? 2 5 ? 1 5 0 a d c o u t p u t l e v e l ( d b f s ) s e c o n d - o r d e r h a r m o n i c d i s t o r t i o n ( d b f s ) 0 9 4 2 3 - 0 1 5 g a i n + = 1 . 6 v g a i n + = 1 . 0 v g a i n + = 0 . 4 v f i g u r e 1 6 . s e c o n d - o r d e r h a r m o n i c d i s t o r t i o n v s . a d c o u t p u t l e v e l , a o u t 0 ? 1 0 ? 2 0 ? 3 0 ? 4 0 ? 5 0 ? 6 0 ? 7 0 ? 8 0 ? 9 0 ? 1 0 0 ? 4 0 ? 3 0 ? 2 0 ? 1 0 ? 5 ? 3 5 ? 2 5 ? 1 5 0 a d c o u t p u t l e v e l ( d b f s ) t h i r d - o r d e r h a r m o n i c d i s t o r t i o n ( d b f s ) 0 9 4 2 3 - 0 1 6 g a i n + = 1 . 6 v g a i n + = 1 . 0 v g a i n + = 0 . 4 v f i g u r e 1 7 . t h i r d - o r d e r h a r m o n i c d i s t o r t i o n v s . a d c o u t p u t l e v e l
a d 9 2 7 9 r e v . 0 | p a g e 1 5 o f 4 4 87 6 5 4 3 2 1 0 0 ? 1 0 ? 2 0 ? 3 0 ? 4 0 ? 5 0 ? 6 0 ? 7 0 ? 8 0 ? 9 0 1 0 0 k 1 m 1 0 m 1 0 0 m f r e q u e n c y ( h z ) f r e q u e n c y ( h z ) p h a s e ( d e g r e e s ) m a g n i t u d e ( k ? ) 0 9 4 2 3 - 0 1 7 1 0 0 k 1 m 1 0 m 1 0 0 m f i g u r e 1 8 . l n a i n p u t i m p e d a n c e m a g n i t u d e a n d p h a s e , u n t e r m i n a t e d 0 ? 1 0 ? 2 0 ? 3 0 ? 4 0 ? 5 0 ? 6 0 ? 7 0 ? 8 0 ? 9 0 ? 1 0 0 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 . 0 1 . 2 1 . 4 1 . 6 g a i n + ( v ) i m d 3 ( d b f s ) 0 9 4 2 3 - 0 7 0 f = 2 . 3 m h z f = 5 m h z f = 8 0 m h z f i n 1 = 5 . 0 0 m h z f i n 2 = 5 . 0 1 m h z f u n d 1 l e v e l = ? 1 d b f s f u n d 2 l e v e l = ? 2 1 d b f s f i g u r e 1 9 . i m d 3 v s . g a i n + 0 ? 2 0 ? 4 0 ? 6 0 ? 8 0 ? 1 0 0 ? 1 2 0 ? 4 0 ? 3 5 ? 2 5 ? 1 5 ? 5 0 ? 3 0 ? 2 0 ? 1 0 a m p l i t u d e l e v e l ( d b f s ) i m d 3 ( d b f s ) 0 9 4 2 3 - 0 7 1 g a i n = 0 g a i n = 0 . 8 g a i n = 1 . 6 f i n 1 = 5 . 0 0 m h z f i n 2 = 5 . 0 1 m h z f u n d 2 l e v e l = f u n d 1 l e v e l = ? 2 1 d b f i g u r e 2 0 . i m d 3 v s . a d c o u t p u t l e v e l
a d 9 2 7 9 r e v . 0 | p a g e 1 6 o f 4 4 c w d o p p l e r m o d e f i n = 5 m h z , r s = 5 0 , l n a g a i n = 2 1 . 3 d b , l n a b i a s = m i d - h i g h , a l l c w c h a n n e l s e n a b l e d , p h a s e r o t a t i o n 0 d e g r e e s . 1 . 2 1 . 0 0 . 8 0 . 6 0 . 4 0 . 2 0 ? 0 . 2 ? 0 . 4 ? 0 . 6 ? 0 . 8 ? 1 . 0 ? 1 . 2 1 0 0 1 k 1 0 k b a s e b a n d f r e q u e n c y ( h z ) q u a d r a t u r e p h a s e e r r o r ( d e g r e e s ) 0 9 4 2 3 - 0 1 8 f i g u r e 2 1 . q u a d r a t u r e ( i / q ) p h a s e e r r o r v s . b a s e b a n d f r e q u e n c y 0 . 1 0 0 . 0 8 0 . 0 6 0 . 0 4 0 . 0 2 0 ? 0 . 0 2 ? 0 . 0 4 ? 0 . 0 6 ? 0 . 0 8 ? 0 . 1 0 1 0 0 1 k 1 0 k b a s e b a n d f r e q u e n c y ( h z ) i / q a m p l i t u d e i m b a l a n c e ( d b ) 0 9 4 2 3 - 0 1 9 f i g u r e 2 2 . q u a d r a t u r e ( i / q ) a m p l i t u d e e r r o r v s . b a s e b a n d f r e q u e n c y 1 2 1 0 86 4 2 0 0 1 0 0 0 1 0 , 0 0 0 2 0 0 0 3 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 0 0 7 0 0 0 8 0 0 0 9 0 0 0 b a s e b a n d f r e q u e n c y ( h z ) n o i s e f i g u r e ( d b ) 0 9 4 2 3 - 0 2 0 f i g u r e 2 3 . n o i s e f i g u r e v s . b a s e b a n d f r e q u e n c y 1 3 0 1 3 5 1 4 0 1 4 5 1 5 0 1 5 5 1 6 0 1 6 5 0 1 0 0 0 1 0 , 0 0 0 2 0 0 0 3 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 0 0 7 0 0 0 8 0 0 0 9 0 0 0 b a s e b a n d f r e q u e n c y ( h z ) o u t p u t - r e f e r r e d s n r ( d b f s / h z ) 0 9 4 2 3 - 0 2 1 f i g u r e 2 4 . o u t p u t - r e f e r r e d s n r v s . b a s e b a n d f r e q u e n c y
a d 9 2 7 9 r e v . 0 | p a g e 1 7 o f 4 4 e q u i v a l e n t c i r c u i t s l i - x , l g - x a v d d 2 1 5 k ? v c m 0 9 4 2 3 - 0 2 2 f i g u r e 2 5 . e q u i v a l e n t l n a i n p u t c i r c u i t ( v c m = c o m m o n - m o d e v o l t a g e ) l o - x , l o s w - x 1 0 ? a v d d 2 a v d d 2 0 9 4 2 3 - 0 2 3 f i g u r e 2 6 . e q u i v a l e n t l n a o u t p u t c i r c u i t 3 5 0 ? 1 0 k ? 1 0 k ? c l k ? 3 5 0 ? 1 . 2 5 v c l k + 0 9 4 2 3 - 0 2 4 a v d d 1 a v d d 1 f i g u r e 2 7 . e q u i v a l e n t c l o c k i n p u t c i r c u i t 3 5 0 ? 1 0 k ? 1 0 k ? 4 l o ? 3 5 0 ? 1 . 2 5 v 4 l o + 0 9 4 2 3 - 0 2 5 a v d d 2 a v d d 2 f i g u r e 2 8 . e q u i v a l e n t 4 l o i n p u t c i r c u i t 0 9 4 2 3 - 0 2 6 s d i o 3 5 0 ? 3 0 k ? a v d d 1 f i g u r e 2 9 . e q u i v a l e n t s d i o i n p u t c i r c u i t d r v d d g n d d r v d d d o u t x ? d o u t x + vv vv 0 9 4 2 3 - 0 2 7 d r v d d f i g u r e 3 0 . e q u i v a l e n t d i g i t a l o u t p u t c i r c u i t 0 9 4 2 3 - 0 2 8 s c l k , p d w n , o r s t b y 3 0 k ? 3 5 0 ? a v d d 1 f i g u r e 3 1 . e q u i v a l e n t s c l k , p d w n , o r s t b y i n p u t c i r c u i t 0 9 4 2 3 - 0 2 9 r e s e t 3 5 0 ? a v d d 2 f i g u r e 3 2 . e q u i v a l e n t r e s e t i n p u t c i r c u i t
a d 9 2 7 9 r e v . 0 | p a g e 1 8 o f 4 4 c s b 7 0 k ? 3 5 0 ? a v d d 1 a v d d 1 0 9 4 2 3 - 0 3 0 f i g u r e 3 3 . e q u i v a l e n t c s b i n p u t c i r c u i t v r e f 6 k ? 0 9 4 2 3 - 0 3 1 a v d d 2 f i g u r e 3 4 . e q u i v a l e n t v r e f c i r c u i t 0 9 4 2 3 - 0 3 2 1 0 0 ? a v d d 2 r b i a s f i g u r e 3 5 . e q u i v a l e n t r b i a s c i r c u i t g a i n + 5 0 ? a v d d 2 0 9 4 2 3 - 0 3 3 f i g u r e 3 6 . e q u i v a l e n t g a i n + i n p u t c i r c u i t g a i n ? 5 0 ? 7 0 k ? a v d d 2 0 . 8 v 0 9 4 2 3 - 0 3 4 f i g u r e 3 7 . e q u i v a l e n t g a i n ? i n p u t c i r c u i t c w x + , c w x ? a v d d 2 0 9 4 2 3 - 0 3 5 f i g u r e 3 8 . e q u i v a l e n t c w i , c w q o u t p u t c i r c u i t g p o x 1 0 ? a v d d 2 0 9 4 2 3 - 0 3 6 f i g u r e 3 9 . e q u i v a l e n t g p o x o u t p u t c i r c u i t
a d 9 2 7 9 r e v . 0 | p a g e 1 9 o f 4 4 u l t r a s o u n d t h e o r y o f o p e r a t i o n b e a m f o r m e r c e n t r a l c o n t r o l r x b e a m f o r m e r ( b a n d f m o d e s ) c o l o r d o p p l e r ( p w ) p r o c e s s i n g ( f m o d e ) i m a g e a n d m o t i o n p r o c e s s i n g ( b m o d e ) s p e c t r a l d o p p l e r p r o c e s s i n g m o d e d i s p l a y a u d i o o u t p u t t x b e a m f o r m e r c w ( a n a l o g ) b e a m f o r m e r t r a n s d u c e r a r r a y 1 2 8 , 2 5 6 , . . . e l e m e n t s b i d i r e c t i o n a l c a b l e h v m u x / d e m u x t / r s w i t c h e s t x h v a m p l i f i e r s m u l t i c h a n n e l s a d 9 2 7 9 a a f v g a l n a a d c 0 9 4 2 3 - 0 3 7 f i g u r e 4 0 . s i m p l i f i e d u l t r a s o u n d s y s t e m b l o c k d i a g r a m t h e p r i m a r y a p p l i c a t i o n f o r t h e a d 9 2 7 9 i s m e d i c a l u l t r a s o u n d . f i g u r e 4 0 s h o w s a s i m p l i f i e d b l o c k d i a g r a m o f a n u l t r a s o u n d s y s t e m . a c r i t i c a l f u n c t i o n o f a n u l t r a s o u n d s y s t e m i s t h e t i m e g a i n c o n t r o l ( t g c ) c o m p e n s a t i o n f o r p h y s i o l o g i c a l s i g n a l a t t e n u a t i o n . b e c a u s e t h e a t t e n u a t i o n o f u l t r a s o u n d s i g n a l s i s e x p o n e n t i a l w i t h r e s p e c t t o d i s t a n c e ( t i m e ) , a l i n e a r - i n - d b v g a i s t h e o p t i m a l s o l u t i o n . k e y r e q u i r e m e n t s i n a n u l t r a s o u n d s i g n a l c h a i n a r e v e r y l o w n o i s e , a c t i v e i n p u t t e r m i n a t i o n , f a s t o v e r l o a d r e c o v e r y , l o w p o w e r , a n d d i f f e r e n t i a l d r i v e t o a n a d c . b e c a u s e u l t r a s o u n d m a c h i n e s u s e b e a m f o r m i n g t e c h n i q u e s r e q u i r i n g l a r g e b i n a r y - w e i g h t e d n u m b e r s o f c h a n n e l s ( f o r e x a m p l e , 3 2 t o 5 1 2 ) , u s i n g t h e l o w e s t p o w e r a t t h e l o w e s t p o s s i b l e n o i s e i s o f c h i e f i m p o r t a n c e . m o s t m o d e r n u l t r a s o u n d m a c h i n e s u s e d i g i t a l b e a m f o r m i n g . i n t h i s t e c h n i q u e , t h e s i g n a l i s c o n v e r t e d t o d i g i t a l f o r m a t i m m e d i a t e l y f o l l o w i n g t h e t g c a m p l i f i e r , a n d t h e n b e a m - f o r m i n g i s a c c o m p l i s h e d d i g i t a l l y . t h e a d c r e s o l u t i o n o f 1 2 b i t s w i t h u p t o 8 0 m s p s s a m p l i n g s a t i s f i e s t h e r e q u i r e m e n t s o f b o t h g e n e r a l - p u r p o s e a n d h i g h e n d s y s t e m s . t h e p o w e r d i s s i p a t i o n o f t h e a d c s c a l e s w i t h p r o g r a m m a b l e s p e e d m o d e s f o r o p t i m u m p o w e r p e r f o r m a n c e d e p e n d i n g o n s y s t e m a r c h i t e c t u r e . p o w e r c o n s e r v a t i o n , h i g h p e r f o r m a n c e , a n d l o w c o s t a r e t h r e e o f t h e m o s t i m p o r t a n t f a c t o r s i n l o w e n d a n d p o r t a b l e u l t r a - s o u n d m a c h i n e s , a n d t h e a d 9 2 7 9 i s d e s i g n e d t o m e e t t h e s e c r i t e r i a . f o r a d d i t i o n a l i n f o r m a t i o n r e g a r d i n g u l t r a s o u n d s y s t e m s , s e e ? h o w u l t r a s o u n d s y s t e m c o n s i d e r a t i o n s i n f l u e n c e f r o n t - e n d c o m p o n e n t c h o i c e , ? a n a l o g d i a l o g u e , v o l u m e 3 6 , n u m b e r 3 , m a y ? j u l y 2 0 0 2 , a n d ? t h e a d 9 2 7 1 ? a r e v o l u t i o n a r y s o l u t i o n f o r p o r t a b l e u l t r a s o u n d , ? a n a l o g d i a l o g u e , v o l u m e 4 1 , n u m b e r 7 , j u l y 2 0 0 7 .
a d 9 2 7 9 r e v . 0 | p a g e 2 0 o f 4 4 c h a n n e l o v e r v i e w p o s t a m p l n a g a i n ? g a i n + s e r i a l l v d s a a f a t t e n u a t o r ? 4 5 d b t o 0 d b g a i n i n t e r p o l a t o r p i p e l i n e a d c l o s w - x l o - x l i - x l g - x r e s e t 4 l o + 4 l o ? r f b 2 l o g e n e r a t i o n 1 5 . 6 d b , 1 7 . 9 d b , 2 1 . 3 d b 2 1 d b , 2 4 d b , 2 7 d b , 3 0 d b c w i + c w i ? c w q + c w q ? d o u t x + d o u t x ? r f b 1 c l g c s h t r a n s d u c e r c s t / r s w i t c h 0 9 4 2 3 - 0 3 8 f i g u r e 4 1 . s i m p l i f i e d b l o c k d i a g r a m o f a s i n g l e c h a n n e l e a c h c h a n n e l c o n t a i n s b o t h a t g c s i g n a l p a t h a n d a c w d o p p l e r s i g n a l p a t h . c o m m o n t o b o t h s i g n a l p a t h s , t h e l n a p r o v i d e s f o u r u s e r - a d j u s t a b l e i n p u t i m p e d a n c e t e r m i n a t i o n o p t i o n s f o r m a t c h i n g d i f f e r e n t p r o b e i m p e d a n c e s . t h e c w d o p p l e r p a t h i n c l u d e s a n i / q d e m o d u l a t o r w i t h p r o g r a m m a b l e p h a s e r o t a t i o n n e e d e d f o r a n a l o g b e a m f o r m i n g . t h e t g c p a t h i n c l u d e s a d i f f e r e n t i a l x - a m p ? v g a , a n a n t i a l i a s i n g f i l t e r , a n d a n a d c . f i g u r e 4 1 s h o w s a s i m p l i f i e d b l o c k d i a g r a m w i t h e x t e r n a l c o m p o n e n t s . t g c o p e r a t i o n t h e t g c s i g n a l p a t h i s f u l l y d i f f e r e n t i a l t h r o u g h o u t t o m a x i m i z e s i g n a l s w i n g a n d r e d u c e e v e n - o r d e r d i s t o r t i o n ; h o w e v e r , t h e l n a s a r e d e s i g n e d t o b e d r i v e n f r o m a s i n g l e - e n d e d s i g n a l s o u r c e . g a i n v a l u e s a r e r e f e r e n c e d f r o m t h e s i n g l e - e n d e d l n a i n p u t t o t h e d i f f e r e n t i a l a d c i n p u t . a s i m p l e e x e r c i s e i n u n d e r s t a n d i n g t h e m a x i m u m a n d m i n i m u m g a i n r e q u i r e m e n t s i s s h o w n i n f i g u r e 4 2 . t h e m a x i m u m g a i n r e q u i r e d i s d e t e r m i n e d b y ( a d c n o i s e f l o o r / l n a i n p u t n o i s e f l o o r ) + m a r g i n = 2 0 l o g ( 2 2 4 / 3 . 1 ) + 1 1 d b = 4 6 d b t h e m i n i m u m g a i n r e q u i r e d i s d e t e r m i n e d b y ( a d c i n p u t f s / l n a i n p u t f s ) + m a r g i n = 2 0 l o g ( 2 / 0 . 4 5 ) ? 1 0 d b = 3 d b t h e r e f o r e , 4 5 d b o f g a i n r a n g e f o r a 1 2 - b i t , 4 0 m s p s a d c w i t h 1 5 m h z o f b a n d w i d t h s h o u l d s u f f i c e i n a c h i e v i n g t h e d y n a m i c r a n g e r e q u i r e d f o r m o s t o f t o d a y ? s u l t r a s o u n d s y s t e m s . t h e s y s t e m g a i n i s d i s t r i b u t e d a s l i s t e d i n t a b l e 7 . t a b l e 7 . c h a n n e l g a i n d i s t r i b u t i o n s e c t i o n n o m i n a l g a i n ( d b ) l n a 1 5 . 6 / 1 7 . 9 / 2 1 . 3 ( l n a g a i n ) a t t e n u a t o r 0 t o ? 4 5 ( v g a a t t ) v g a a m p l i f i e r 2 1 / 2 4 / 2 7 / 3 0 ( p g a g a i n ) f i l t e r 0 a d c 0 e a c h l n a o u t p u t i s d c - c o u p l e d t o a v g a i n p u t . t h e v g a c o n s i s t s o f a n a t t e n u a t o r w i t h a r a n g e o f ? 4 5 d b t o 0 d b f o l l o w e d b y a n a m p l i f i e r w i t h 2 1 d b / 2 4 d b / 2 7 d b / 3 0 d b o f g a i n . t h e x - a m p g a i n i n t e r p o l a t i o n t e c h n i q u e r e s u l t s i n l o w g a i n e r r o r a n d u n i f o r m b a n d w i d t h , a n d d i f f e r e n t i a l s i g n a l p a t h s m i n i m i z e d i s t o r t i o n . t h e l i n e a r - i n - d b g a i n ( l a w c o n f o r m a n c e ) r a n g e o f t h e t g c p a t h i s 4 5 d b . t h e s l o p e o f t h e g a i n c o n t r o l i n t e r f a c e i s 2 8 d b / v , a n d t h e g a i n c o n t r o l r a n g e i s ? 0 . 8 v t o + 0 . 8 v . e q u a t i o n 3 i s t h e e x p r e s s i o n f o r t h e d i f f e r e n t i a l v o l t a g e , v g a i n , a t t h e g a i n c o n t r o l i n t e r f a c e . e q u a t i o n 4 i s t h e e x p r e s s i o n f o r t h e v g a a t t e n u a t i o n , v g a a t t a s a f u n c t i o n o f v g a i n . v g a i n ( v ) = ( g a i n + ) ? ( g a i n ? ) ( 3 ) ) 8 . 0 ( v d b 2 8 ) d b ( g a i n a t t v v g a ( 4 ) t h e t o t a l c h a n n e l g a i n c a n t h e n b e c a l c u l a t e d a s i n e q u a t i o n 5 . g a i n a t t g a i n p g a v g a l n a n c h a n n e l g a i ) d b ( ( 5 )
a d 9 2 7 9 r e v . 0 | p a g e 2 1 o f 4 4 i n i t s d e f a u l t c o n d i t i o n , t h e l n a h a s a g a i n o f 2 1 . 3 d b ( 1 2 ) , a n d t h e v g a p o s t a m p g a i n i s 2 4 d b . i f t h e v o l t a g e o n t h e g a i n + p i n i s 0 v a n d t h e v o l t a g e o n t h e g a i n ? p i n i s 0 . 8 v ( 4 4 . 8 d b a t t e n u a t i o n ) , t h e t o t a l g a i n o f t h e c h a n n e l i s 0 . 5 d b i f t h e l n a i n p u t i s u n m a t c h e d . t h e c h a n n e l g a i n i s ? 5 . 5 d b i f t h e l n a i s m a t c h e d t o 5 0 ( r f b = 3 5 0 ) . h o w e v e r , i f t h e v o l t a g e o n t h e g a i n + p i n i s 1 . 6 v a n d t h e v o l t a g e o n t h e g a i n ? p i n i s 0 . 8 v ( 0 d b a t t e n u a t i o n ) , t h e v g a a t t i s 0 d b . t h i s r e s u l t s i n a t o t a l g a i n o f 4 5 . 3 d b t h r o u g h t h e t g c p a t h i f t h e l n a i n p u t i s u n m a t c h e d o r i n a t o t a l g a i n o f 3 9 . 3 d b i f t h e l n a i n p u t i s m a t c h e d . l n a f u l l s c a l e ( 0 . 4 5 0 v p - p s i n g l e - e n d e d ) l n a i n p u t - r e f e r r e d n o i s e f l o o r ( 3 . 1 v r m s ) a t a a f b w = 1 5 m h z l n a + v g a n o i s e = 0 . 8 n v / h z a d c f u l l s c a l e ( 2 v p - p ) ~ 6 d b m a r g i n > 1 0 d b m a r g i n a d c n o i s e f l o o r ( 2 2 4 v r m s ) m i n i m u m g a i n m a x i m u m g a i n l n a a d c 7 0 d b v g a g a i n r a n g e > 3 8 d b m a x c h a n n e l g a i n > 4 7 d b 9 4 d b 0 9 4 2 3 - 0 4 7 f i g u r e 4 2 . g a i n r e q u i r e m e n t s o f t g c o p e r a t i o n f o r a 1 2 - b i t , 4 0 m s p s a d c
a d 9 2 7 9 r e v . 0 | p a g e 2 2 o f 4 4 t a b l e 8 . s e n s i t i v i t y a n d d y n a m i c r a n g e o f t r a d e - o f f s 1 , 2 , 3 l n a v g a c h a n n e l g a i n t y p i c a l o u t p u t d y n a m i c r a n g e ( d b ) ( v / v ) ( d b ) f u l l - s c a l e i n p u t ( v p - p ) i n p u t n o i s e ( n v / h z ) p o s t a m p g a i n ( d b ) g a i n + = 0 v 4 g a i n + = 1 . 6 v 5 i n p u t - r e f e r r e d n o i s e 6 a t g a i n + = 1 . 6 v ( n v / h z ) 6 1 5 . 6 0 . 7 3 3 0 . 9 5 2 1 6 8 . 6 6 6 . 8 1 . 2 8 2 4 6 8 . 1 6 5 . 0 1 . 1 5 2 7 6 7 . 2 6 2 . 9 1 . 0 9 3 0 6 5 . 8 6 0 . 5 1 . 0 5 7 . 8 1 7 . 9 0 . 5 5 0 0 . 8 5 2 1 6 8 . 6 6 6 . 1 1 . 0 7 2 4 6 8 . 1 6 4 . 3 0 . 9 8 2 7 6 7 . 2 6 2 . 0 0 . 9 3 3 0 6 5 . 8 5 9 . 5 0 . 9 1 1 1 . 6 2 1 . 3 0 . 3 6 7 0 . 7 5 2 1 6 8 . 6 6 4 . 9 0 . 8 6 2 4 6 8 . 1 6 2 . 8 0 . 8 1 2 7 6 7 . 2 6 0 . 4 0 . 7 8 3 0 6 5 . 8 5 7 . 6 0 . 7 7 1 l n a : o u t p u t f u l l s c a l e = 4 . 4 v p - p d i f f e r e n t i a l . 2 f i l t e r : l o s s ~ 1 d b , n b w = 1 3 . 3 m h z , g a i n ? = 0 . 8 v . 3 a d c : 4 0 m s p s , 7 0 d b s n r , 2 v p - p f u l l - s c a l e i n p u t . 4 o u t p u t d y n a m i c r a n g e a t m i n i m u m v g a g a i n ( v g a d o m i n a t e d ) . 5 o u t p u t d y n a m i c r a n g e a t m a x i m u m v g a g a i n ( l n a d o m i n a t e d ) . 6 c h a n n e l n o i s e a t m a x i m u m v g a g a i n . t a b l e 8 d e m o n s t r a t e s t h e s e n s i t i v i t y a n d d y n a m i c r a n g e o f t r a d e - o f f s t h a t c a n b e a c h i e v e d r e l a t i v e t o v a r i o u s l n a a n d v g a g a i n s e t t i n g s . f o r e x a m p l e , w h e n t h e v g a i s s e t f o r t h e m i n i m u m g a i n v o l t a g e , t h e t g c p a t h i s d o m i n a t e d b y v g a n o i s e a n d a c h i e v e s t h e m a x i m u m o u t p u t s n r . h o w e v e r , a s t h e p o s t a m p g a i n o p t i o n s a r e i n c r e a s e d , t h e i n p u t - r e f e r r e d n o i s e i s r e d u c e d a n d t h e s n r i s d e g r a d e d . i f t h e v g a i s s e t f o r t h e m a x i m u m g a i n v o l t a g e , t h e t g c p a t h i s d o m i n a t e d b y l n a n o i s e a n d a c h i e v e s t h e l o w e s t i n p u t - r e f e r r e d n o i s e b u t w i t h d e g r a d e d o u t p u t s n r . t h e h i g h e r t h e t g c ( l n a + v g c ) g a i n , t h e l o w e r t h e o u t p u t s n r . a s t h e p o s t a m p g a i n i s i n c r e a s e d , t h e i n p u t - r e f e r r e d n o i s e i s r e d u c e d . a t l o w g a i n s , t h e v g a s h o u l d l i m i t t h e s y s t e m n o i s e p e r f o r m a n c e ( s n r ) ; a t h i g h g a i n s , t h e n o i s e i s d e f i n e d b y t h e s o u r c e a n d t h e l n a . t h e m a x i m u m v o l t a g e s w i n g i s b o u n d b y t h e f u l l - s c a l e p e a k - t o - p e a k a d c i n p u t v o l t a g e ( 2 v p - p ) . b o t h t h e l n a a n d v g a h a v e f u l l - s c a l e l i m i t a t i o n s w i t h i n e a c h s e c t i o n o f t h e t g c p a t h . t h e s e l i m i t a t i o n s a r e d e p e n d e n t o n t h e g a i n s e t t i n g o f e a c h f u n c t i o n b l o c k a n d o n t h e v o l t a g e a p p l i e d t o t h e g a i n + a n d g a i n ? p i n s . t h e l n a h a s t h r e e l i m i t a t i o n s , o r f u l l - s c a l e s e t t i n g s , t h a t c a n b e a p p l i e d t h r o u g h t h e s p i . s i m i l a r l y , t h e v g a h a s f o u r p o s t a m p g a i n s e t t i n g s t h a t c a n b e a p p l i e d t h r o u g h t h e s p i . t h e v o l t a g e a p p l i e d t o t h e g a i n p i n s d e t e r m i n e s w h i c h a m p l i f i e r ( t h e l n a o r v g a ) s a t u r a t e s f i r s t . t h e m a x i m u m s i g n a l i n p u t l e v e l p r i o r t o 0 . 1 d b c o m p r e s s i o n o n t h e o u t p u t o f t h e l n a t h a t c a n b e a p p l i e d a s a f u n c t i o n o f v o l t a g e o n t h e g a i n p i n s f o r t h e s e l e c t a b l e g a i n o p t i o n s o f t h e s p i i s s h o w n i n f i g u r e 4 3 t o f i g u r e 4 5 . 1 . 2 0 . 8 1 . 0 0 . 6 0 . 4 0 . 20 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 . 0 1 . 2 1 . 4 1 . 6 g a i n + ( v ) i n p u t f u l l s c a l e ( v p - p ) 0 9 4 2 3 - 0 4 8 p g a g a i n = 2 1 d b p g a g a i n = 2 4 d b p g a g a i n = 2 7 d b p g a g a i n = 3 0 d b f i g u r e 4 3 . l n a w i t h 1 5 . 6 d b g a i n s e t t i n g / v g a f u l l - s c a l e l i m i t a t i o n s
a d 9 2 7 9 r e v . 0 | p a g e 2 3 o f 4 4 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 5 0 . 4 0 . 3 0 . 2 0 . 10 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 . 0 1 . 2 1 . 4 1 . 6 g a i n + ( v ) i n p u t f u l l s c a l e ( v p - p ) 0 9 4 2 3 - 0 4 9 p g a g a i n = 2 1 d b p g a g a i n = 2 4 d b p g a g a i n = 2 7 d b p g a g a i n = 3 0 d b f i g u r e 4 4 . l n a w i t h 1 7 . 9 d b g a i n s e t t i n g / v g a f u l l - s c a l e l i m i t a t i o n s 0 0 . 0 5 0 . 1 0 0 . 1 5 0 . 2 0 0 . 2 5 0 . 3 0 0 . 3 5 0 . 4 0 0 . 4 5 0 . 5 0 0 . 5 5 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 . 0 1 . 2 1 . 4 1 . 6 i n p u t f u l l s c a l e ( v p - p ) g a i n + ( v ) p g a g a i n = 2 1 d b p g a g a i n = 3 0 d b 0 9 4 2 3 - 0 5 0 p g a g a i n = 2 7 d b p g a g a i n = 2 4 d b f i g u r e 4 5 . l n a w i t h 2 1 . 3 d b g a i n s e t t i n g / v g a f u l l - s c a l e l i m i t a t i o n s l o w n o i s e a m p l i f i e r ( l n a ) g o o d s y s t e m s e n s i t i v i t y r e l i e s o n a p r o p r i e t a r y u l t r a l o w n o i s e l n a a t t h e b e g i n n i n g o f t h e s i g n a l c h a i n , w h i c h m i n i m i z e s t h e n o i s e c o n t r i b u t i o n i n t h e f o l l o w i n g v g a . a c t i v e i m p e d a n c e c o n t r o l o p t i m i z e s n o i s e p e r f o r m a n c e f o r a p p l i c a t i o n s t h a t b e n e f i t f r o m i n p u t i m p e d a n c e m a t c h i n g . t h e l n a i n p u t , l i - x , i s c a p a c i t i v e l y c o u p l e d t o t h e s o u r c e . a n o n - c h i p b i a s g e n e r a t o r e s t a b l i s h e s d c i n p u t b i a s v o l t a g e s o f a p p r o x i m a t e l y 2 . 2 v a n d c e n t e r s t h e o u t p u t c o m m o n - m o d e l e v e l s a t 1 . 5 v ( a v d d 2 d i v i d e d b y 2 ) . a c a p a c i t o r , c l g , o f t h e s a m e v a l u e a s t h e i n p u t c o u p l i n g c a p a c i t o r , c s , i s c o n n e c t e d f r o m t h e l g - x p i n t o g r o u n d . i t i s h i g h l y r e c o m m e n d e d t h a t t h e l g - x p i n s f o r m a k e l v i n t y p e c o n n e c t i o n t o t h e i n p u t o r p r o b e c o n n e c t i o n g r o u n d . s i m p l y c o n n e c t i n g t h e l g - x p i n t o g r o u n d n e a r t h e d e v i c e c a n a l l o w d i f f e r e n c e s i n p o t e n t i a l t o b e a m p l i f i e d t h r o u g h t h e l n a . t h i s g e n e r a l l y s h o w s u p a s a d c o f f s e t v o l t a g e t h a t c a n v a r y f r o m c h a n n e l t o c h a n n e l a n d p a r t t o p a r t d e p e n d i n g o n t h e a p p l i - c a t i o n a n d t h e l a y o u t o f t h e p c b . t h e l n a s u p p o r t s a n o m i n a l d i f f e r e n t i a l o u t p u t v o l t a g e o f 4 . 4 v p - p w i t h p o s i t i v e a n d n e g a t i v e e x c u r s i o n s o f 1 . 1 v f r o m a c o m m o n - m o d e v o l t a g e o f 1 . 5 v . t h e l n a d i f f e r e n t i a l g a i n s e t s t h e m a x i m u m i n p u t s i g n a l b e f o r e s a t u r a t i o n . o n e o f t h r e e g a i n s i s s e t t h r o u g h t h e s p i . o v e r l o a d p r o t e c t i o n e n s u r e s q u i c k r e c o v e r y t i m e f r o m l a r g e i n p u t v o l t a g e s . b e c a u s e t h e i n p u t s a r e c a p a c i t i v e l y c o u p l e d t o a b i a s v o l t a g e n e a r m i d s u p p l y , v e r y l a r g e i n p u t s c a n b e h a n d l e d w i t h o u t i n t e r a c t i n g w i t h t h e e s d p r o t e c t i o n . l o w v a l u e f e e d b a c k r e s i s t o r s a n d t h e c u r r e n t - d r i v i n g c a p a b i l i t y o f t h e o u t p u t s t a g e a l l o w t h e l n a t o a c h i e v e a l o w i n p u t - r e f e r r e d n o i s e v o l t a g e o f 0 . 7 5 n v / h z ( a t a g a i n o f 2 1 . 3 d b ) . o n - c h i p r e s i s t o r m a t c h i n g r e s u l t s i n p r e c i s e s i n g l e - e n d e d g a i n s , w h i c h a r e c r i t i c a l f o r a c c u r a t e i m p e d a n c e c o n t r o l . t h e u s e o f a f u l l y d i f f e r e n t i a l t o p o l o g y a n d n e g a t i v e f e e d b a c k m i n i m i z e s d i s t o r t i o n . l o w s e c o n d - o r d e r h a r m o n i c d i s t o r t i o n i s p a r t i c u l a r l y i m p o r t a n t i n s e c o n d h a r m o n i c u l t r a s o u n d i m a g i n g a p p l i c a t i o n s . d i f f e r e n t i a l s i g n a l i n g e n a b l e s s m a l l e r s w i n g s a t e a c h o u t p u t , f u r t h e r r e d u c i n g t h i r d - o r d e r h a r m o n i c d i s t o r t i o n . a c t i v e i m p e d a n c e m a t c h i n g t h e l n a c o n s i s t s o f a s i n g l e - e n d e d v o l t a g e g a i n a m p l i f i e r w i t h d i f f e r e n t i a l o u t p u t s a n d t h e n e g a t i v e o u t p u t e x t e r n a l l y a v a i l a b l e . f o r e x a m p l e , w i t h a f i x e d g a i n o f 8 ( 1 7 . 9 d b ) , a n a c t i v e i n p u t t e r m i n a t i o n i s s y n t h e s i z e d b y c o n n e c t i n g a f e e d b a c k r e s i s t o r b e t w e e n t h e n e g a t i v e o u t p u t p i n , l o - x , a n d t h e p o s i t i v e i n p u t p i n , l i - x . t h i s w e l l - k n o w n t e c h n i q u e i s u s e d f o r i n t e r f a c i n g m u l t i p l e p r o b e i m p e d a n c e s t o a s i n g l e s y s t e m . t h e i n p u t r e s i s t a n c e i s s h o w n i n e q u a t i o n 1 . ) 2 1 ( a r r f b i n ( 1 ) w h e r e a / 2 i s t h e s i n g l e - e n d e d g a i n o r t h e g a i n f r o m t h e l i - x i n p u t s t o t h e l o - x o u t p u t s . b e c a u s e t h e a m p l i f i e r h a s a g a i n o f 8 f r o m i t s i n p u t t o i t s d i f f e r e n t i a l o u t p u t , i t i s i m p o r t a n t t o n o t e t h a t t h e g a i n , a / 2 , i s t h e g a i n f r o m p i n l i - x t o p i n l o - x a n d t h a t i t i s 6 d b l e s s t h a n t h e g a i n o f t h e a m p l i f i e r , o r 1 2 . 1 d b ( 4 ) . t h e i n p u t r e s i s t a n c e i s r e d u c e d b y a n i n t e r n a l b i a s r e s i s t o r o f 6 k i n p a r a l l e l w i t h t h e s o u r c e r e s i s t a n c e c o n n e c t e d t o p i n l i - x , w i t h p i n l g - x a c g r o u n d e d . e q u a t i o n 2 c a n b e u s e d t o c a l c u l a t e t h e r e q u i r e d r f b f o r a d e s i r e d r i n , e v e n f o r h i g h e r v a l u e s o f r i n . : k 6 | | ) 4 1 ( f b i n r r ( 2 ) f o r e x a m p l e , t o s e t r i n t o 2 0 0 w i t h a s i n g l e - e n d e d l n a g a i n o f 1 2 . 1 d b ( 4 ) , t h e v a l u e o f r f b f r o m e q u a t i o n 1 m u s t b e 1 0 0 0 . i f t h e s i m p l i f i e d e q u a t i o n ( e q u a t i o n 2 ) i s u s e d t o c a l c u l a t e r i n , t h e v a l u e i s 1 9 4 , r e s u l t i n g i n a g a i n e r r o r o f l e s s t h a n 0 . 2 7 d b . s o m e f a c t o r s , s u c h a s t h e p r e s e n c e o f a d y n a m i c s o u r c e r e s i s t a n c e , m a y i n f l u e n c e t h e a b s o l u t e g a i n a c c u r a c y m o r e s i g n i f i c a n t l y . a t h i g h e r f r e q u e n c i e s , t h e i n p u t c a p a c i t a n c e o f t h e l n a m u s t b e c o n s i d e r e d . t h e u s e r m u s t d e t e r m i n e t h e l e v e l o f m a t c h i n g a c c u r a c y a n d a d j u s t r f b a c c o r d i n g l y . r f b i s t h e r e s u l t i n g i m p e d a n c e o f t h e r f b 1 a n d r f b 2 c o m b i n a t i o n ( s e e f i g u r e 4 1 ) . u s i n g r e g i s t e r 0 x 2 c i n t h e s p i m e m o r y , t h e a d 9 2 7 9 c a n b e p r o g r a m m e d f o r f o u r i m p e d a n c e m a t c h i n g o p t i o n s : t h r e e a c t i v e t e r m i n a t i o n s a n d u n t e r m i n a t e d . t a b l e 9
a d 9 2 7 9 r e v . 0 | p a g e 2 4 o f 4 4 s h o w s a n e x a m p l e o f h o w t o s e l e c t r f b 1 a n d r f b 2 f o r 6 6 , 1 0 0 , a n d 2 0 0 i n p u t i m p e d a n c e f o r l n a g a i n = 2 1 . 3 d b ( 1 2 ) . t a b l e 9 . a c t i v e t e r m i n a t i o n e x a m p l e f o r l n a g a i n = 2 1 . 3 d b , r f b 1 = 7 0 0 , r f b 2 = 1 4 0 0 r e g i s t e r 0 x 2 c v a l u e r s ( ) l o - x s w i t c h l o s w - x s w i t c h r f b ( ) r i n ( ) ( e q . 1 ) 0 0 ( d e f a u l t ) 1 0 0 o n o f f r f b 1 1 0 0 0 1 5 0 o n o n r f b 1 | | r f b 2 6 6 1 0 2 0 0 o f f o n r f b 2 2 0 0 1 1 n / a o f f o f f t h e b a n d w i d t h ( b w ) o f t h e l n a i s g r e a t e r t h a n 1 0 0 m h z . u l t i m a t e l y , t h e b w o f t h e l n a l i m i t s t h e a c c u r a c y o f t h e s y n t h e s i z e d r i n . f o r r i n = r s u p t o a b o u t 2 0 0 , t h e b e s t m a t c h i s b e t w e e n 1 0 0 k h z a n d 1 0 m h z , w h e r e t h e l o w e r f r e q u e n c y l i m i t i s d e t e r m i n e d b y t h e s i z e o f t h e a c c o u p l i n g c a p a c i t o r s , a n d t h e u p p e r l i m i t i s d e t e r m i n e d b y t h e l n a b w . f u r t h e r m o r e , t h e i n p u t c a p a c i t a n c e a n d r s l i m i t t h e b w a t h i g h e r f r e q u e n c i e s . f i g u r e 4 6 s h o w s r i n v s . f r e q u e n c y f o r v a r i o u s v a l u e s o f r f b . 0 9 4 2 3 - 0 4 0 1 0 1 0 0 1 k 1 0 0 k 1 m 1 0 m 1 0 0 m i n p u t r e s i s t a n c e ( ? ) f r e q u e n c y ( h z ) r s = 5 0 ? , r f b = 2 0 0 ? , c s h = 7 0 p f r s = 1 0 0 ? , r f b = 4 0 0 ? , c s h = 2 0 p f r s = 2 0 0 ? , r f b = 8 0 0 ? r s = 5 0 0 ? , r f b = 2 k ? f i g u r e 4 6 . r i n v s . f r e q u e n c y f o r v a r i o u s v a l u e s o f r f b ( e f f e c t s o f r s h a n d c s h a r e a l s o s h o w n ) n o t e t h a t , a t t h e l o w e s t v a l u e o f r i n ( 5 0 ) , r i n p e a k s a t f r e q u e n c i e s g r e a t e r t h a n 1 0 m h z . t h i s i s d u e t o t h e b w r o l l - o f f o f t h e l n a . h o w e v e r , a s c a n b e s e e n f o r l a r g e r r i n v a l u e s , p a r a s i t i c c a p a c i - t a n c e s t a r t s r o l l i n g o f f t h e s i g n a l b w b e f o r e t h e l n a c a n p r o d u c e p e a k i n g . c s h f u r t h e r d e g r a d e s t h e m a t c h ; t h e r e f o r e , c s h s h o u l d n o t b e u s e d f o r v a l u e s o f r i n t h a t a r e g r e a t e r t h a n 1 0 0 . t a b l e 1 0 l i s t s t h e r e c o m m e n d e d v a l u e s f o r r f b a n d c s h i n t e r m s o f r i n . c f b i s n e e d e d i n s e r i e s w i t h r f b b e c a u s e t h e d c l e v e l s a t p i n l o - x a n d p i n l i - x a r e u n e q u a l . t a b l e 1 0 . a c t i v e t e r m i n a t i o n e x t e r n a l c o m p o n e n t v a l u e s l n a g a i n ( d b ) r i n ( ) r f b ( ) m i n i m u m c s h ( p f ) b w ( m h z ) 1 5 . 6 5 0 2 0 0 9 0 5 7 1 7 . 9 5 0 2 5 0 7 0 6 9 2 1 . 3 5 0 3 5 0 5 0 8 8 1 5 . 6 1 0 0 4 0 0 3 0 5 7 1 7 . 9 1 0 0 5 0 0 2 0 6 9 2 1 . 3 1 0 0 7 0 0 1 0 8 8 1 5 . 6 2 0 0 8 0 0 n / a 7 2 1 7 . 9 2 0 0 1 0 0 0 n / a 7 2 2 1 . 3 2 0 0 1 4 0 0 n / a 7 2 l n a n o i s e t h e s h o r t - c i r c u i t n o i s e v o l t a g e ( i n p u t - r e f e r r e d n o i s e ) i s a n i m p o r t a n t l i m i t o n s y s t e m p e r f o r m a n c e . t h e s h o r t - c i r c u i t n o i s e v o l t a g e f o r t h e l n a i s 0 . 7 5 n v / h z a t a g a i n o f 2 1 . 3 d b , i n c l u d i n g t h e v g a n o i s e a t a v g a p o s t a m p g a i n o f 2 7 d b . t h e s e m e a s u r e - m e n t s , w h i c h w e r e t a k e n w i t h o u t a f e e d b a c k r e s i s t o r , p r o v i d e t h e b a s i s f o r c a l c u l a t i n g t h e i n p u t n o i s e a n d n o i s e f i g u r e ( n f ) p e r f o r m a n c e o f t h e c o n f i g u r a t i o n s s h o w n i n f i g u r e 4 7 . v o u t u n t e r m i n a t e d + ? l i - x r i n r s v o u t s h u n t t e r m i n a t i o n + ? l i - x r i n r s r s v o u t a c t i v e t e r m i n a t i o n + ? l i - x r i n r f b r f b 1 + a / 2 r s r i n = 0 9 4 2 3 - 0 4 1 f i g u r e 4 7 . i n p u t c o n f i g u r a t i o n s f i g u r e 4 8 a n d f i g u r e 4 9 a r e s i m u l a t i o n s o f n o i s e f i g u r e v s . r s r e s u l t s u s i n g t h e s e c o n f i g u r a t i o n s a n d a n i n p u t - r e f e r r e d n o i s e v o l t a g e o f 2 . 5 n v / h z f o r t h e v g a . u n t e r m i n a t e d ( r f b = ) o p e r a t i o n e x h i b i t s t h e l o w e s t e q u i v a l e n t i n p u t n o i s e a n d n o i s e f i g u r e . f i g u r e 4 9 s h o w s t h e n o i s e f i g u r e v s . s o u r c e r e s i s t a n c e r i s i n g a t l o w r s ? w h e r e t h e l n a v o l t a g e n o i s e i s l a r g e c o m p a r e d w i t h t h e s o u r c e n o i s e ? a n d a t h i g h r s d u e t o t h e n o i s e c o n t r i b u t i o n f r o m r f b . t h e l o w e s t n f i s a c h i e v e d w h e n r s m a t c h e s r i n .
a d 9 2 7 9 r e v . 0 | p a g e 2 5 o f 4 4 t h e m a i n p u r p o s e o f i n p u t i m p e d a n c e m a t c h i n g i s t o i m p r o v e t h e t r a n s i e n t r e s p o n s e o f t h e s y s t e m . w i t h s h u n t t e r m i n a t i o n , t h e i n p u t n o i s e i n c r e a s e s d u e t o t h e t h e r m a l n o i s e o f t h e m a t c h i n g r e s i s t o r a n d t h e i n c r e a s e d c o n t r i b u t i o n o f t h e l n a i n p u t v o l t a g e n o i s e g e n e r a t o r . w i t h a c t i v e t e r m i n a t i o n , h o w e v e r , t h e c o n t r i b u t i o n s o f b o t h a r e s m a l l e r ( b y a f a c t o r o f 1 / ( 1 + l n a g a i n ) ) t h a n t h e y w o u l d b e f o r s h u n t t e r m i n a t i o n . f i g u r e 4 8 s h o w s t h e r e l a t i v e n o i s e f i g u r e p e r f o r m a n c e . w i t h a n l n a g a i n o f 2 1 . 3 d b , t h e i n p u t i m p e d a n c e w a s s w e p t w i t h r s t o p r e s e r v e t h e m a t c h a t e a c h p o i n t . t h e n o i s e f i g u r e s f o r a s o u r c e i m p e d a n c e o f 5 0 a r e 7 . 3 d b , 4 . 2 d b , a n d 2 . 8 d b f o r t h e s h u n t t e r m i n a t i o n , a c t i v e t e r m i n a t i o n , a n d u n t e r m i n a t e d c o n f i g u r a t i o n s , r e s p e c t i v e l y . t h e n o i s e f i g u r e s f o r 2 0 0 a r e 4 . 5 d b , 1 . 7 d b , a n d 1 . 0 d b , r e s p e c t i v e l y . f i g u r e 4 9 s h o w s t h e n o i s e f i g u r e a s i t r e l a t e s t o r s f o r v a r i o u s v a l u e s o f r i n , w h i c h i s h e l p f u l f o r d e s i g n p u r p o s e s . 1 0 1 0 0 1 k 0 1 . 5 3 . 0 4 . 5 6 . 0 7 . 5 9 . 0 1 0 . 5 1 2 . 0 r s ( ? ) n o i s e f i g u r e ( d b ) u n t e r m i n a t e d a c t i v e t e r m i n a t i o n 0 9 4 2 3 - 0 4 2 s h u n t t e r m i n a t i o n f i g u r e 4 8 . n o i s e f i g u r e v s . r s f o r s h u n t t e r m i n a t i o n , a c t i v e t e r m i n a t i o n m a t c h e d a n d u n t e r m i n a t e d i n p u t s , v g a i n = 1 . 6 v 1 0 1 0 0 1 k 0 1 2 3 4 5 6 7 8 r s ( ? ) n o i s e f i g u r e ( d b ) r i n = 5 0 ? r i n = 7 5 ? r i n = 1 0 0 ? r i n = 2 0 0 ? u n t e r m i n a t e d 0 9 4 2 3 - 0 4 3 f i g u r e 4 9 . n o i s e f i g u r e v s . r s f o r v a r i o u s f i x e d v a l u e s o f r i n , a c t i v e t e r m i n a t i o n m a t c h e d i n p u t s , v g a i n = 1 . 6 v i n p u t o v e r d r i v e e x c e l l e n t o v e r l o a d b e h a v i o r i s o f p r i m a r y i m p o r t a n c e i n u l t r a s o u n d . b o t h t h e l n a a n d v g a h a v e b u i l t - i n o v e r d r i v e p r o t e c t i o n a n d q u i c k l y r e c o v e r a f t e r a n o v e r l o a d e v e n t . a s w i t h a n y a m p l i f i e r , v o l t a g e c l a m p i n g p r i o r t o t h e i n p u t s i s h i g h l y r e c o m m e n d e d i f t h e a p p l i c a t i o n i s s u b j e c t t o h i g h t r a n s i e n t v o l t a g e s . f i g u r e 5 0 s h o w s a s i m p l i f i e d u l t r a s o u n d t r a n s d u c e r i n t e r f a c e . a c o m m o n t r a n s d u c e r e l e m e n t s e r v e s t h e d u a l f u n c t i o n s o f t r a n s m i t t i n g a n d r e c e i v i n g u l t r a s o u n d e n e r g y . d u r i n g t h e t r a n s m i t t i n g p h a s e , h i g h v o l t a g e p u l s e s a r e a p p l i e d t o t h e c e r a m i c e l e m e n t s . a t y p i c a l t r a n s m i t / r e c e i v e ( t / r ) s w i t c h c a n c o n s i s t o f f o u r h i g h v o l t a g e d i o d e s i n a b r i d g e c o n f i g u r a t i o n . a l t h o u g h t h e d i o d e s i d e a l l y b l o c k t r a n s m i t p u l s e s f r o m t h e s e n s i t i v e r e c e i v e r i n p u t , d i o d e c h a r a c t e r i s t i c s a r e n o t i d e a l , a n d t h e r e s u l t i n g l e a k a g e t r a n s i e n t s i m p o s e d o n t h e l i - x i n p u t s c a n b e p r o b l e m a t i c . t h e e x t e r n a l i n p u t o v e r l o a d p r o t e c t i o n s c h e m e a l s o c o n t a i n s a p a i r o f b a c k - t o - b a c k s i g n a l d i o d e s t h a t s h o u l d b e i n p l a c e p r i o r t o t h e a c c o u p l i n g c a p a c i t o r s . k e e p i n m i n d t h a t a l l d i o d e s a r e p r o n e t o e x h i b i t i n g s o m e a m o u n t o f s h o t n o i s e . m a n y t y p e s o f d i o d e s a r e a v a i l a b l e f o r a c h i e v i n g t h e d e s i r e d n o i s e p e r f o r m a n c e . t h e c o n f i g u r a t i o n s h o w n i n f i g u r e 5 0 t e n d s t o a d d 2 n v / h z o f i n p u t - r e f e r r e d n o i s e . d e c r e a s i n g t h e 5 k r e s i s t o r a n d i n c r e a s i n g t h e 2 k r e s i s t o r m a y i m p r o v e n o i s e c o n t r i b u t i o n , d e p e n d i n g o n t h e a p p l i c a t i o n . w i t h t h e d i o d e s s h o w n i n f i g u r e 5 0 , c l a m p i n g l e v e l s o f 0 . 5 v o r l e s s s i g n i f i c a n t l y e n h a n c e t h e o v e r l o a d p e r f o r m a n c e o f t h e s y s t e m . b e c a u s e u l t r a s o u n d i s a p u l s e s y s t e m a n d t i m e - o f - f l i g h t i s u s e d t o d e t e r m i n e d e p t h , q u i c k r e c o v e r y f r o m i n p u t o v e r l o a d s i s e s s e n t i a l . o v e r l o a d c a n o c c u r i n t h e p r e a m p l i f i e r a n d i n t h e v g a . i m m e d i a t e l y f o l l o w i n g a t r a n s m i t p u l s e , t h e t y p i c a l v g a g a i n s a r e l o w , a n d t h e l n a i s s u b j e c t t o o v e r l o a d f r o m t / r s w i t c h l e a k a g e . w i t h i n c r e a s i n g g a i n , t h e v g a c a n b e c o m e o v e r l o a d e d d u e t o s t r o n g e c h o e s t h a t o c c u r n e a r f i e l d e c h o e s a n d a c o u s t i c a l l y d e n s e m a t e r i a l s , s u c h a s b o n e . t r a n s d u c e r 1 0 n f 1 0 n f 2 k ? 5 k ? 5 k ? a d 9 2 7 9 t x d r i v e r h v + 5 v ? 5 v l n a 0 9 4 2 3 - 0 4 4 f i g u r e 5 0 . i n p u t o v e r l o a d p r o t e c t i o n
a d 9 2 7 9 r e v . 0 | p a g e 2 6 o f 4 4 v a r i a b l e g a i n a m p l i f i e r ( v g a ) t h e d i f f e r e n t i a l x - a m p v g a p r o v i d e s p r e c i s e i n p u t a t t e n u - a t i o n a n d i n t e r p o l a t i o n . i t h a s a l o w i n p u t - r e f e r r e d n o i s e o f 2 . 5 n v / h z a n d e x c e l l e n t g a i n l i n e a r i t y . t h e v g a i s d r i v e n b y a f u l l y d i f f e r e n t i a l i n p u t s i g n a l f r o m t h e l n a . t h e x - a m p a r c h i - t e c t u r e p r o d u c e s a l i n e a r - i n - d b g a i n l a w c o n f o r m a n c e a n d l o w d i s t o r t i o n l e v e l s ? o n l y d e v i a t i n g 0 . 5 d b o r l e s s f r o m t h e i d e a l . t h e g a i n s l o p e i s m o n o t o n i c w i t h r e s p e c t t o t h e c o n t r o l v o l t a g e a n d i s s t a b l e w i t h v a r i a t i o n s i n p r o c e s s , t e m p e r a t u r e , a n d s u p p l y . t h e r e s u l t i n g t o t a l g a i n r a n g e i s 4 5 d b , w h i c h a l l o w s f o r r a n g e l o s s a t t h e e n d p o i n t s . t h e x - a m p i n p u t s a r e p a r t o f a p r o g r a m m a b l e g a i n f e e d b a c k a m p l i f i e r ( p g a ) t h a t c o m p l e t e s t h e v g a . t h e p g a i n t h e v g a c a n b e p r o g r a m m e d t o a g a i n o f 2 1 d b , 2 4 d b , 2 7 d b , o r 3 0 d b . t h i s a l l o w s f o r o p t i m i z a t i o n o f c h a n n e l g a i n f o r d i f f e r e n t i m a g i n g m o d e s i n t h e u l t r a s o u n d s y s t e m . t h e v g a b a n d w i d t h i s a p p r o x i m a t e l y 1 0 0 m h z . t h e i n p u t s t a g e i s d e s i g n e d t o e n s u r e e x c e l l e n t f r e q u e n c y r e s p o n s e u n i f o r m i t y a c r o s s t h e g a i n s e t t i n g . f o r t g c m o d e , t h i s m i n i m i z e s t i m e d e l a y v a r i a t i o n a c r o s s t h e g a i n r a n g e . g a i n c o n t r o l t h e g a i n c o n t r o l i n t e r f a c e , g a i n , i s a d i f f e r e n t i a l i n p u t . v g a i n v a r i e s t h e g a i n o f a l l v g a s t h r o u g h t h e i n t e r p o l a t o r b y s e l e c t i n g t h e a p p r o p r i a t e i n p u t s t a g e s c o n n e c t e d t o t h e i n p u t a t t e n u a t o r . f o r g a i n ? a t 0 . 8 v , t h e n o m i n a l g a i n + r a n g e f o r 2 9 . 4 d b / v i s 0 v t o 1 . 6 v , w i t h t h e b e s t g a i n l i n e a r i t y f r o m a p p r o x i m a t e l y 0 . 1 6 v t o 1 . 4 4 v , w h e r e t h e e r r o r i s t y p i c a l l y l e s s t h a n 0 . 5 d b . f o r g a i n + v o l t a g e s g r e a t e r t h a n 1 . 4 4 v a n d l e s s t h a n 0 . 1 6 v , t h e e r r o r i n c r e a s e s . t h e v a l u e o f g a i n + c a n e x c e e d t h e s u p p l y v o l t a g e b y 1 v w i t h o u t g a i n f o l d o v e r . g a i n c o n t r o l r e s p o n s e t i m e i s l e s s t h a n 7 5 0 n s t o s e t t l e w i t h i n 1 0 % o f t h e f i n a l v a l u e f o r a c h a n g e f r o m m i n i m u m t o m a x i m u m g a i n . t h e r e a r e t w o w a y s i n w h i c h t h e g a i n + a n d g a i n ? p i n s c a n b e i n t e r f a c e d . u s i n g a s i n g l e - e n d e d m e t h o d , a k e l v i n t y p e o f c o n n e c t i o n t o g r o u n d c a n b e u s e d , a s s h o w n i n f i g u r e 5 1 . f o r d r i v i n g m u l t i p l e d e v i c e s , i t i s p r e f e r a b l e t o u s e a d i f f e r e n t i a l m e t h o d , a s s h o w n i n f i g u r e 5 2 . i n e i t h e r m e t h o d , t h e g a i n + a n d g a i n ? p i n s s h o u l d b e d c - c o u p l e d a n d d r i v e n t o a c c o m - m o d a t e a 1 . 6 v f u l l - s c a l e i n p u t . g a i n + g a i n ? 1 0 0 ? a d 9 2 7 9 0 v t o 1 . 6 v d c 0 . 0 1 f 0 . 0 1 f k e l v i n c o n n e c t i o n 0 9 4 2 3 - 0 5 2 f i g u r e 5 1 . s i n g l e - e n d e d g a i n p i n c o n f i g u r a t i o n 0 9 4 2 3 - 0 5 3 a d 8 1 3 8 4 9 9 ? a d 9 2 7 9 4 9 9 ? 0 . 4 v d c a t 0 . 8 v c m 0 . 8 v d c 0 . 4 v d c a t 0 . 8 v c m 4 9 9 ? a v d d 2 0 . 8 v c m 5 2 3 ? 1 0 0 ? 0 . 0 1 f g a i n + g a i n ? 0 . 0 1 f 1 0 0 ? 3 1 . 3 k ? 1 0 k ? f i g u r e 5 2 . d i f f e r e n t i a l g a i n p i n c o n f i g u r a t i o n v g a n o i s e i n a t y p i c a l a p p l i c a t i o n , a v g a c o m p r e s s e s a w i d e d y n a m i c r a n g e i n p u t s i g n a l t o w i t h i n t h e i n p u t s p a n o f a n a d c . t h e i n p u t - r e f e r r e d n o i s e o f t h e l n a l i m i t s t h e m i n i m u m r e s o l v a b l e i n p u t s i g n a l , w h e r e a s t h e o u t p u t - r e f e r r e d n o i s e , w h i c h d e p e n d s p r i m a r i l y o n t h e v g a , l i m i t s t h e m a x i m u m i n s t a n t a n e o u s d y n a m i c r a n g e t h a t c a n b e p r o c e s s e d a t a n y o n e p a r t i c u l a r g a i n c o n t r o l v o l t a g e . t h i s l a t t e r l i m i t i s s e t i n a c c o r d a n c e w i t h t h e t o t a l n o i s e f l o o r o f t h e a d c . o u t p u t - r e f e r r e d n o i s e a s a f u n c t i o n o f g a i n + i s s h o w n i n f i g u r e 7 , f i g u r e 8 , a n d f i g u r e 1 0 f o r t h e s h o r t - c i r c u i t i n p u t c o n d i t i o n s . t h e i n p u t n o i s e v o l t a g e i s s i m p l y e q u a l t o t h e o u t p u t n o i s e d i v i d e d b y t h e m e a s u r e d g a i n a t e a c h p o i n t i n t h e c o n t r o l r a n g e . t h e o u t p u t - r e f e r r e d n o i s e i s a f l a t 4 0 n v / h z ( p o s t a m p g a i n = 2 4 d b ) o v e r m o s t o f t h e g a i n r a n g e b e c a u s e i t i s d o m i n a t e d b y t h e f i x e d o u t p u t - r e f e r r e d n o i s e o f t h e v g a . a t t h e h i g h e n d o f t h e g a i n c o n t r o l r a n g e , t h e n o i s e o f t h e l n a a n d o f t h e s o u r c e p r e v a i l . t h e i n p u t - r e f e r r e d n o i s e r e a c h e s i t s m i n i m u m v a l u e n e a r t h e m a x i m u m g a i n c o n t r o l v o l t a g e , w h e r e t h e i n p u t - r e f e r r e d c o n t r i b u t i o n o f t h e v g a i s m i n i s c u l e . a t l o w e r g a i n s , t h e i n p u t - r e f e r r e d n o i s e a n d , t h e r e f o r e , t h e n o i s e f i g u r e , i n c r e a s e s a s t h e g a i n d e c r e a s e s . t h e i n s t a n t a n e o u s d y n a m i c r a n g e o f t h e s y s t e m i s n o t l o s t , h o w e v e r , b e c a u s e t h e i n p u t c a p a c i t y i n c r e a s e s a s t h e i n p u t - r e f e r r e d n o i s e i n c r e a s e s . t h e c o n t r i b u t i o n o f t h e a d c n o i s e f l o o r h a s t h e s a m e d e p e n - d e n c e . t h e i m p o r t a n t r e l a t i o n s h i p i s t h e m a g n i t u d e o f t h e v g a o u t p u t n o i s e f l o o r r e l a t i v e t o t h a t o f t h e a d c . g a i n c o n t r o l n o i s e i s a c o n c e r n i n v e r y l o w n o i s e a p p l i c a t i o n s . t h e r m a l n o i s e i n t h e g a i n c o n t r o l i n t e r f a c e c a n m o d u l a t e t h e c h a n n e l g a i n . t h e r e s u l t a n t n o i s e i s p r o p o r t i o n a l t o t h e o u t p u t s i g n a l l e v e l a n d i s u s u a l l y e v i d e n t o n l y w h e n a l a r g e s i g n a l i s p r e s e n t . t h e g a i n i n t e r f a c e i n c l u d e s a n o n - c h i p n o i s e f i l t e r , w h i c h s i g n i f i c a n t l y r e d u c e s t h i s e f f e c t a t f r e q u e n c i e s a b o v e 5 m h z . c a r e s h o u l d b e t a k e n t o m i n i m i z e n o i s e i m p i n g i n g a t t h e g a i n i n p u t s . a n e x t e r n a l r c f i l t e r c a n b e u s e d t o r e m o v e v g a i n s o u r c e n o i s e . t h e f i l t e r b a n d w i d t h s h o u l d b e s u f f i c i e n t t o a c c o m m o d a t e t h e d e s i r e d c o n t r o l b a n d w i d t h . a n t i a l i a s i n g f i l t e r ( a a f ) t h e f i l t e r t h a t t h e s i g n a l r e a c h e s p r i o r t o t h e a d c i s u s e d t o r e j e c t d c s i g n a l s a n d t o b a n d l i m i t t h e s i g n a l f o r a n t i a l i a s i n g . t h e a n t i a l i a s i n g f i l t e r i s a c o m b i n a t i o n o f a s i n g l e - p o l e h i g h - p a s s f i l t e r a n d a s e c o n d - o r d e r l o w - p a s s f i l t e r . t h e h i g h - p a s s f i l t e r c a n b e c o n f i g u r e d a t a r a t i o o f t h e l o w - p a s s f i l t e r c u t o f f . t h i s i s s e l e c t a b l e t h r o u g h t h e s p i . t h e f i l t e r u s e s o n - c h i p t u n i n g t o t r i m t h e c a p a c i t o r s a n d , i n t u r n , t o s e t t h e d e s i r e d c u t o f f f r e q u e n c y a n d r e d u c e v a r i a t i o n s . t h e d e f a u l t ? 3 d b l o w - p a s s f i l t e r c u t o f f i s 1 / 3 o r 1 / 4 . 5 t h e a d c s a m p l e c l o c k r a t e . t h e c u t o f f c a n b e s c a l e d t o 0 . 7 , 0 . 8 , 0 . 9 , 1 , 1 . 1 , 1 . 2 , o r 1 . 3 t i m e s t h i s f r e q u e n c y t h r o u g h t h e s p i . t h e c u t o f f t o l e r a n c e i s m a i n t a i n e d f r o m 8 m h z t o 1 8 m h z .
a d 9 2 7 9 r e v . 0 | p a g e 2 7 o f 4 4 t u n i n g i s n o r m a l l y o f f t o a v o i d c h a n g i n g t h e c a p a c i t o r s e t t i n g s d u r i n g c r i t i c a l t i m e s . t h e t u n i n g c i r c u i t i s e n a b l e d t h r o u g h t h e s p i . i t i s d i s a b l e d a u t o m a t i c a l l y a f t e r 5 1 2 c y c l e s o f t h e a d c s a m p l e c l o c k . i n i t i a l i z i n g t h e t u n i n g o f t h e f i l t e r m u s t b e p e r f o r m e d a f t e r i n i t i a l p o w e r - u p a n d a f t e r r e p r o g r a m m i n g t h e f i l t e r c u t o f f s c a l i n g o r a d c s a m p l e r a t e . a t o t a l o f e i g h t s p i - p r o g r a m m a b l e s e t t i n g s a l l o w s t h e u s e r t o v a r y t h e h i g h - p a s s f i l t e r c u t o f f f r e q u e n c y a s a f u n c t i o n o f t h e l o w - p a s s c u t o f f f r e q u e n c y . t w o e x a m p l e s a r e s h o w n i n t a b l e 1 1 : o n e i s f o r a n 8 m h z l o w - p a s s c u t o f f f r e q u e n c y , a n d t h e o t h e r i s f o r a n 1 8 m h z l o w - p a s s c u t o f f f r e q u e n c y . i n b o t h c a s e s , a s t h e r a t i o d e c r e a s e s , t h e a m o u n t o f r e j e c t i o n o n t h e l o w - e n d f r e - q u e n c i e s i n c r e a s e s . t h e r e f o r e , m a k i n g t h e e n t i r e a a f f r e q u e n c y p a s s b a n d n a r r o w c a n r e d u c e l o w f r e q u e n c y n o i s e o r m a x i m i z e d y n a m i c r a n g e f o r h a r m o n i c p r o c e s s i n g . t a b l e 1 1 . s p i - s e l e c t a b l e h i g h - p a s s f i l t e r c u t o f f o p t i o n s h i g h - p a s s c u t o f f f r e q u e n c y s p i s e t t i n g r a t i o 1 l o w - p a s s c u t o f f = 8 m h z l o w - p a s s c u t o f f = 1 8 m h z 0 1 2 . 0 0 6 7 0 k h z 1 . 5 m h z 1 8 . 5 7 9 3 0 k h z 2 . 1 m h z 2 6 . 6 7 1 . 2 m h z 2 . 7 m h z 3 5 . 4 6 1 . 4 7 m h z 3 . 3 m h z 4 4 . 6 2 1 . 7 3 m h z 3 . 9 m h z 5 4 . 0 0 2 . 0 m h z 4 . 5 m h z 6 3 . 5 3 2 . 2 7 m h z 5 . 1 m h z 7 3 . 1 6 2 . 5 3 m h z 5 . 7 m h z 1 r a t i o = l o w - p a s s f i l t e r c u t o f f f r e q u e n c y / h i g h - p a s s f i l t e r c u t o f f f r e q u e n c y . a d c t h e a d 9 2 7 9 u s e s a p i p e l i n e d a d c a r c h i t e c t u r e . t h e q u a n t i z e d o u t p u t f r o m e a c h s t a g e i s c o m b i n e d i n t o a 1 2 - b i t r e s u l t i n t h e d i g i t a l c o r r e c t i o n l o g i c . t h e p i p e l i n e d a r c h i t e c t u r e p e r m i t s t h e f i r s t s t a g e t o o p e r a t e o n a n e w i n p u t s a m p l e a n d t h e r e m a i n i n g s t a g e s t o o p e r a t e o n p r e c e d i n g s a m p l e s . s a m p l i n g o c c u r s o n t h e r i s i n g e d g e o f t h e c l o c k . t h e o u t p u t s t a g i n g b l o c k a l i g n s t h e d a t a , c o r r e c t s e r r o r s , a n d p a s s e s t h e d a t a t o t h e o u t p u t b u f f e r s . t h e d a t a i s t h e n s e r i a l i z e d a n d a l i g n e d t o t h e f r a m e a n d o u t p u t c l o c k s . c l o c k i n p u t c o n s i d e r a t i o n s f o r o p t i m u m p e r f o r m a n c e , t h e a d 9 2 7 9 s a m p l e c l o c k i n p u t s ( c l k + a n d c l k ? ) s h o u l d b e c l o c k e d w i t h a d i f f e r e n t i a l s i g n a l . t h i s s i g n a l i s t y p i c a l l y a c - c o u p l e d i n t o t h e c l k + a n d c l k ? p i n s v i a a t r a n s f o r m e r o r c a p a c i t o r s . t h e s e p i n s a r e b i a s e d i n t e r n a l l y a n d r e q u i r e n o a d d i t i o n a l b i a s . f i g u r e 5 3 s h o w s t h e p r e f e r r e d m e t h o d f o r c l o c k i n g t h e a d 9 2 7 9 . a l o w j i t t e r c l o c k s o u r c e , s u c h a s t h e v a l p e y f i s h e r o s c i l l a t o r , v f a c 3 - b h l - 5 0 m h z , i s c o n v e r t e d f r o m s i n g l e - e n d e d t o d i f f e r - e n t i a l u s i n g a n r f t r a n s f o r m e r . t h e b a c k - t o - b a c k s c h o t t k y d i o d e s a c r o s s t h e s e c o n d a r y t r a n s f o r m e r l i m i t c l o c k e x c u r s i o n s i n t o t h e a d 9 2 7 9 t o a p p r o x i m a t e l y 0 . 8 v p - p d i f f e r e n t i a l . t h i s h e l p s t o p r e v e n t t h e l a r g e v o l t a g e s w i n g s o f t h e c l o c k f r o m f e e d i n g t h r o u g h t o o t h e r p o r t i o n s o f t h e a d 9 2 7 9 , a n d i t p r e s e r v e s t h e f a s t r i s e a n d f a l l t i m e s o f t h e s i g n a l , w h i c h a r e c r i t i c a l t o l o w j i t t e r p e r f o r m a n c e . 0 . 1 f 0 . 1 f 0 . 1 f 0 . 1 f s c h o t t k y d i o d e s : h s m 2 8 1 2 3 . 3 v 5 0 ? 1 0 0 ? c l k ? c l k + a d 9 2 7 9 m i n i - c i r c u i t s ? a d t 1 - 1 w t , 1 : 1 z x f m r v f a c 3 o u t 0 9 4 2 3 - 0 5 5 f i g u r e 5 3 . t r a n s f o r m e r - c o u p l e d d i f f e r e n t i a l c l o c k i f a l o w j i t t e r c l o c k i s a v a i l a b l e , a n o t h e r o p t i o n i s t o a c - c o u p l e a d i f f e r e n t i a l p e c l s i g n a l t o t h e s a m p l e c l o c k i n p u t p i n s , a s s h o w n i n f i g u r e 5 4 . t h e a d 9 5 1 x f a m i l y o f c l o c k d r i v e r s o f f e r s e x c e l l e n t j i t t e r p e r f o r m a n c e . 1 0 0 ? 0 . 1 f 0 . 1 f 0 . 1 f 0 . 1 f 2 4 0 ? 2 4 0 ? a d 9 5 1 x f a m i l y c l k c l k * 5 0 ? r e s i s t o r i s o p t i o n a l . p e c l d r i v e r 3 . 3 v o u t v f a c 3 0 9 4 2 3 - 0 5 6 c l k ? c l k + a d 9 2 7 9 5 0 ? * f i g u r e 5 4 . d i f f e r e n t i a l p e c l s a m p l e c l o c k 1 0 0 ? 0 . 1 f 0 . 1 f 0 . 1 f 0 . 1 f a d 9 5 1 x f a m i l y c l k c l k * 5 0 ? r e s i s t o r i s o p t i o n a l . l v d s d r i v e r 3 . 3 v o u t v f a c 3 0 9 4 2 3 - 0 5 7 c l k ? c l k + a d 9 2 7 9 5 0 ? * f i g u r e 5 5 . d i f f e r e n t i a l l v d s s a m p l e c l o c k i n s o m e a p p l i c a t i o n s , i t i s a c c e p t a b l e t o d r i v e t h e s a m p l e c l o c k i n p u t s w i t h a s i n g l e - e n d e d c m o s s i g n a l . i n s u c h a p p l i c a t i o n s , c l k + s h o u l d b e d r i v e n d i r e c t l y f r o m a c m o s g a t e , a n d t h e c l k ? p i n s h o u l d b e b y p a s s e d t o g r o u n d w i t h a 0 . 1 f c a p a c i t o r i n p a r a l l e l w i t h a 3 9 k r e s i s t o r ( s e e f i g u r e 5 6 ) . a l t h o u g h t h e c l k + i n p u t c i r c u i t s u p p l y i s a v d d 1 ( 1 . 8 v ) , t h i s i n p u t i s d e s i g n e d t o w i t h s t a n d i n p u t v o l t a g e s o f u p t o 3 . 3 v , m a k i n g t h e s e l e c t i o n o f t h e d r i v e l o g i c v o l t a g e v e r y f l e x i b l e . 0 . 1 f o p t i o n a l 1 0 0 ? 0 . 1 f 0 . 1 f 3 9 k ? c m o s d r i v e r 0 . 1 f c l k c l k * 5 0 ? r e s i s t o r i s o p t i o n a l . a d 9 5 1 x f a m i l y 3 . 3 v o u t v f a c 3 0 9 4 2 3 - 0 5 8 c l k ? c l k + a d 9 2 7 9 5 0 ? * f i g u r e 5 6 . s i n g l e - e n d e d 1 . 8 v c m o s s a m p l e c l o c k
a d 9 2 7 9 r e v . 0 | p a g e 2 8 o f 4 4 0 . 1 f 0 . 1 f 0 . 1 f c m o s d r i v e r o p t i o n a l 1 0 0 ? 0 . 1 f c l k c l k * 5 0 ? r e s i s t o r i s o p t i o n a l . a d 9 5 1 x f a m i l y 3 . 3 v o u t v f a c 3 0 9 4 2 3 - 0 5 9 c l k ? c l k + a d 9 2 7 9 5 0 ? * f i g u r e 5 7 . s i n g l e - e n d e d 3 . 3 v c m o s s a m p l e c l o c k c l o c k d u t y c y c l e c o n s i d e r a t i o n s t y p i c a l h i g h s p e e d a d c s u s e b o t h c l o c k e d g e s t o g e n e r a t e a v a r i e t y o f i n t e r n a l t i m i n g s i g n a l s . a s a r e s u l t , t h e s e a d c s m a y b e s e n s i t i v e t o t h e c l o c k d u t y c y c l e . c o m m o n l y , a 5 % t o l e r a n c e i s r e q u i r e d o n t h e c l o c k d u t y c y c l e t o m a i n t a i n d y n a m i c p e r f o r m a n c e c h a r a c t e r i s t i c s . t h e a d 9 2 7 9 c o n t a i n s a d u t y c y c l e s t a b i l i z e r ( d c s ) t h a t r e t i m e s t h e n o n s a m p l i n g e d g e , p r o v i d i n g a n i n t e r n a l c l o c k s i g n a l w i t h a n o m i n a l 5 0 % d u t y c y c l e . t h i s a l l o w s a w i d e r a n g e o f c l o c k i n p u t d u t y c y c l e s w i t h o u t a f f e c t i n g t h e p e r f o r m a n c e o f t h e a d 9 2 7 9 . w h e n t h e d c s i s o n , n o i s e a n d d i s t o r t i o n p e r f o r - m a n c e a r e n e a r l y f l a t f o r a w i d e r a n g e o f d u t y c y c l e s . h o w e v e r , s o m e a p p l i c a t i o n s m a y r e q u i r e t h e d c s f u n c t i o n t o b e o f f . i f s o , k e e p i n m i n d t h a t t h e d y n a m i c r a n g e p e r f o r m a n c e c a n b e a f f e c t e d w h e n o p e r a t e d i n t h i s m o d e . s e e t a b l e 1 9 f o r m o r e d e t a i l s o n u s i n g t h i s f e a t u r e . t h e d u t y c y c l e s t a b i l i z e r u s e s a d e l a y - l o c k e d l o o p ( d l l ) t o c r e a t e t h e n o n s a m p l i n g e d g e . a s a r e s u l t , a n y c h a n g e s t o t h e s a m p l i n g f r e q u e n c y r e q u i r e a p p r o x i m a t e l y e i g h t c l o c k c y c l e s t o a l l o w t h e d l l t o a c q u i r e a n d l o c k t o t h e n e w r a t e . c l o c k j i t t e r c o n s i d e r a t i o n s h i g h s p e e d , h i g h r e s o l u t i o n a d c s a r e s e n s i t i v e t o t h e q u a l i t y o f t h e c l o c k i n p u t . t h e d e g r a d a t i o n i n s n r a t a g i v e n i n p u t f r e q u e n c y ( f a ) d u e o n l y t o a p e r t u r e j i t t e r ( t j ) c a n b e c a l c u l a t e d a s f o l l o w s : s n r d e g r a d a t i o n = 2 0 l o g 1 0 ( 1 / 2 f a t j ) i n t h i s e q u a t i o n , t h e r m s a p e r t u r e j i t t e r r e p r e s e n t s t h e r o o t m e a n s q u a r e o f a l l j i t t e r s o u r c e s , i n c l u d i n g t h e c l o c k i n p u t , a n a l o g i n p u t s i g n a l , a n d a d c a p e r t u r e j i t t e r . i f u n d e r s a m p l i n g a p p l i c a t i o n s a r e p a r t i c u l a r l y s e n s i t i v e t o j i t t e r ( s e e f i g u r e 5 8 ) . t h e c l o c k i n p u t s h o u l d b e t r e a t e d a s a n a n a l o g s i g n a l i n c a s e s w h e r e a p e r t u r e j i t t e r m a y a f f e c t t h e d y n a m i c r a n g e o f t h e a d 9 2 7 9 . p o w e r s u p p l i e s f o r c l o c k d r i v e r s s h o u l d b e s e p a r a t e d f r o m t h e a d c o u t p u t d r i v e r s u p p l i e s t o a v o i d m o d u l a t i n g t h e c l o c k s i g n a l w i t h d i g i t a l n o i s e . l o w j i t t e r , c r y s t a l - c o n t r o l l e d o s c i l l a t o r s m a k e t h e b e s t c l o c k s o u r c e s , s u c h a s t h e v a l p e y f i s h e r v f a c 3 s e r i e s . i f t h e c l o c k i s g e n e r a t e d f r o m a n o t h e r t y p e o f s o u r c e ( b y g a t i n g , d i v i d i n g , o r o t h e r m e t h o d s ) , i t s h o u l d b e r e t i m e d b y t h e o r i g i n a l c l o c k d u r i n g t h e l a s t s t e p . r e f e r t o t h e a n - 5 0 1 a p p l i c a t i o n n o t e a n d t h e a n - 7 5 6 a p p l i c a t i o n n o t e f o r m o r e i n - d e p t h i n f o r m a t i o n a b o u t h o w j i t t e r p e r f o r m a n c e r e l a t e s t o a d c s ( v i s i t w w w . a n a l o g . c o m ) . 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 6 b i t s 1 4 b i t s 1 2 b i t s 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 1 0 0 1 1 0 1 2 0 1 3 0 0 . 1 2 5 p s 0 . 5 p s 1 . 0 p s 2 . 0 p s a n a l o g i n p u t f r e q u e n c y ( m h z ) 1 0 b i t s 8 b i t s r m s c l o c k j i t t e r r e q u i r e m e n t s n r ( d b ) 0 9 4 2 3 - 0 6 0 0 . 2 5 p s f i g u r e 5 8 . i d e a l s n r v s . i n p u t f r e q u e n c y a n d j i t t e r p o w e r d i s s i p a t i o n a n d p o w e r - d o w n m o d e a s s h o w n i n f i g u r e 5 9 a n d f i g u r e 6 0 , t h e p o w e r d i s s i p a t e d b y t h e a d 9 2 7 9 i s p r o p o r t i o n a l t o i t s s a m p l e r a t e . t h e d i g i t a l p o w e r d i s s i p a t i o n d o e s n o t v a r y s i g n i f i c a n t l y b e c a u s e i t i s d e t e r m i n e d p r i m a r i l y b y t h e d r v d d s u p p l y a n d t h e b i a s c u r r e n t o f t h e l v d s o u t p u t d r i v e r s . 3 5 0 3 0 0 2 5 0 2 0 0 1 5 0 1 0 0 5 0 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 s a m p l i n g f r e q u e n c y ( m s p s ) c u r r e n t s ( m a ) 0 9 4 2 3 - 0 6 1 m o d e i i i , f s a m p l e = 8 0 m s p s i d r v d d m o d e i i , f s a m p l e = 6 5 m s p s m o d e i , f s a m p l e = 4 0 m s p s f i g u r e 5 9 . s u p p l y c u r r e n t v s . f s a m p l e f o r f i n = 5 m h z 1 8 0 1 7 0 1 6 0 1 5 0 1 4 0 1 3 0 1 2 0 1 1 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 s a m p l i n g f r e q u e n c y ( m s p s ) p o w e r / c h a n n e l ( m w / c h ) 0 9 4 2 3 - 0 6 2 m o d e i i i , f s a m p l e = 8 0 m s p s m o d e i i , f s a m p l e = 6 5 m s p s m o d e i , f s a m p l e = 4 0 m s p s f i g u r e 6 0 . p o w e r p e r c h a n n e l v s . f s a m p l e f o r f i n = 5 m h z t h e a d 9 2 7 9 f e a t u r e s s c a l a b l e l n a b i a s c u r r e n t s ( s e e t a b l e 1 9 , r e g i s t e r 0 x 1 2 ) . t h e d e f a u l t l n a b i a s c u r r e n t s e t t i n g s a r e h i g h .
a d 9 2 7 9 r e v . 0 | p a g e 2 9 o f 4 4 f i g u r e 6 1 s h o w s t h e t y p i c a l r e d u c t i o n o f a v d d 2 c u r r e n t w i t h e a c h b i a s s e t t i n g . i t i s a l s o r e c o m m e n d e d t h a t t h e l n a o f f s e t b e a d j u s t e d u s i n g r e g i s t e r 0 x 1 0 ( s e e t a b l e 1 9 ) w h e n t h e l n a b i a s s e t t i n g i s l o w . h i g h m i d - h i g h m i d - l o w l o w 1 8 0 1 9 0 2 0 0 2 1 0 2 2 0 2 3 0 2 4 0 2 5 0 2 6 0 t o t a l a v d d 2 c u r r e n t ( m a ) l n a b i a s s e t t i n g 0 9 4 2 3 - 0 6 3 f i g u r e 6 1 . a v d d 2 c u r r e n t a t d i f f e r e n t l n a b i a s s e t t i n g s , f s a m p l e = 4 0 m s p s b y a s s e r t i n g t h e p d w n p i n h i g h , t h e a d 9 2 7 9 i s p l a c e d i n t o p o w e r - d o w n m o d e . i n t h i s s t a t e , t h e d e v i c e t y p i c a l l y d i s s i p a t e s 5 m w . d u r i n g p o w e r - d o w n , t h e l v d s o u t p u t d r i v e r s a r e p l a c e d i n t o a h i g h i m p e d a n c e s t a t e . t h e a d 9 2 7 9 r e t u r n s t o n o r m a l o p e r a t i n g m o d e w h e n t h e p d w n p i n i s p u l l e d l o w . t h i s p i n i s b o t h 1 . 8 v a n d 3 . 3 v t o l e r a n t . b y a s s e r t i n g t h e s t b y p i n h i g h , t h e a d 9 2 7 9 i s p l a c e d i n t o a s t a n d b y m o d e . i n t h i s s t a t e , t h e d e v i c e t y p i c a l l y d i s s i p a t e s 1 7 5 m w . d u r i n g s t a n d b y , t h e e n t i r e p a r t i s p o w e r e d d o w n e x c e p t t h e i n t e r n a l r e f e r e n c e s . t h e l v d s o u t p u t d r i v e r s a r e p l a c e d i n t o a h i g h i m p e d a n c e s t a t e . t h i s m o d e i s w e l l s u i t e d f o r a p p l i c a t i o n s t h a t r e q u i r e p o w e r s a v i n g s b e c a u s e i t a l l o w s t h e d e v i c e t o b e p o w e r e d d o w n w h e n n o t i n u s e a n d t h e n q u i c k l y p o w e r e d u p . t h e t i m e t o p o w e r t h e d e v i c e b a c k u p i s a l s o g r e a t l y r e d u c e d . t h e a d 9 2 7 9 r e t u r n s t o n o r m a l o p e r a t i n g m o d e w h e n t h e s t b y p i n i s p u l l e d l o w . t h i s p i n i s b o t h 1 . 8 v a n d 3 . 3 v t o l e r a n t . i n p o w e r - d o w n m o d e , l o w p o w e r d i s s i p a t i o n i s a c h i e v e d b y s h u t t i n g d o w n t h e r e f e r e n c e , r e f e r e n c e b u f f e r , p l l , a n d b i a s i n g n e t w o r k s . t h e d e c o u p l i n g c a p a c i t o r s o n v r e f a r e d i s c h a r g e d w h e n e n t e r i n g p o w e r - d o w n m o d e a n d m u s t b e r e c h a r g e d w h e n r e t u r n i n g t o n o r m a l o p e r a t i o n . a s a r e s u l t , t h e w a k e - u p t i m e i s r e l a t e d t o t h e t i m e s p e n t i n t h e p o w e r - d o w n m o d e : s h o r t e r c y c l e s r e s u l t i n p r o p o r t i o n a l l y s h o r t e r w a k e - u p t i m e s . t o r e s t o r e t h e d e v i c e t o f u l l o p e r a t i o n , a p p r o x i m a t e l y 0 . 5 m s i s r e q u i r e d w h e n u s i n g t h e r e c o m m e n d e d 1 f a n d 0 . 1 f d e c o u p l i n g c a p a c i t o r s o n t h e v r e f p i n a n d t h e 0 . 0 1 f d e c o u p l i n g c a p a c i t o r s o n t h e g a i n p i n s . m o s t o f t h i s t i m e i s d e p e n d e n t o n t h e g a i n d e c o u p l i n g : h i g h e r v a l u e d e c o u p l i n g c a p a c i t o r s o n t h e g a i n p i n s r e s u l t i n l o n g e r w a k e - u p t i m e s . a n u m b e r o f o t h e r p o w e r - d o w n o p t i o n s a r e a v a i l a b l e w h e n u s i n g t h e s p i p o r t i n t e r f a c e . t h e u s e r c a n i n d i v i d u a l l y p o w e r d o w n e a c h c h a n n e l o r p u t t h e e n t i r e d e v i c e i n t o s t a n d b y m o d e . t h i s a l l o w s t h e u s e r t o k e e p t h e i n t e r n a l p l l p o w e r e d u p w h e n f a s t w a k e - u p t i m e s a r e r e q u i r e d . t h e w a k e - u p t i m e i s s l i g h t l y d e p e n d e n t o n g a i n . t o a c h i e v e a 1 s w a k e - u p t i m e w h e n t h e d e v i c e i s i n s t a n d b y m o d e , 0 . 8 v m u s t b e a p p l i e d t o t h e g a i n p i n s . s e e t a b l e 1 9 f o r m o r e d e t a i l s o n u s i n g t h e s e f e a t u r e s . p o w e r a n d g r o u n d r e c o m m e n d a t i o n s w h e n c o n n e c t i n g p o w e r t o t h e a d 9 2 7 9 , i t i s r e c o m m e n d e d t h a t t w o s e p a r a t e 1 . 8 v s u p p l i e s b e u s e d : o n e f o r a n a l o g ( a v d d ) a n d o n e f o r d i g i t a l ( d r v d d ) . i f o n l y o n e 1 . 8 v s u p p l y i s a v a i l a b l e , i t s h o u l d b e r o u t e d t o t h e a v d d 1 p i n f i r s t a n d t h e n t a p p e d o f f a n d i s o l a t e d w i t h a f e r r i t e b e a d o r a f i l t e r c h o k e p r e c e d e d b y d e c o u p l i n g c a p a c i t o r s f o r t h e d r v d d p i n . t h e u s e r s h o u l d e m p l o y s e v e r a l d e c o u p l i n g c a p a c i t o r s o n a l l s u p p l i e s t o c o v e r b o t h h i g h a n d l o w f r e q u e n c i e s . l o c a t e t h e s e c a p a c i t o r s c l o s e t o t h e p o i n t o f e n t r y a t t h e p c b l e v e l a n d c l o s e t o t h e p a r t , w i t h m i n i m a l t r a c e l e n g t h s . a s i n g l e p c b g r o u n d p l a n e s h o u l d b e s u f f i c i e n t w h e n u s i n g t h e a d 9 2 7 9 . w i t h p r o p e r d e c o u p l i n g a n d s m a r t p a r t i t i o n i n g o f t h e a n a l o g , d i g i t a l , a n d c l o c k s e c t i o n s o f t h e p c b , o p t i m u m p e r f o r - m a n c e c a n b e e a s i l y a c h i e v e d . d i g i t a l o u t p u t s a n d t i m i n g t h e a d 9 2 7 9 d i f f e r e n t i a l o u t p u t s c o n f o r m t o t h e a n s i - 6 4 4 l v d s s t a n d a r d o n d e f a u l t p o w e r - u p . t h i s c a n b e c h a n g e d t o a l o w p o w e r , r e d u c e d s i g n a l o p t i o n s i m i l a r t o t h e i e e e 1 5 9 6 . 3 s t a n d a r d v i a t h e s p i , u s i n g r e g i s t e r 0 x 1 4 , b i t 6 . t h i s l v d s s t a n d a r d c a n f u r t h e r r e d u c e t h e o v e r a l l p o w e r d i s s i p a t i o n o f t h e d e v i c e b y a p p r o x i m a t e l y 3 6 m w . t h e l v d s d r i v e r c u r r e n t i s d e r i v e d o n c h i p a n d s e t s t h e o u t p u t c u r r e n t a t e a c h o u t p u t e q u a l t o a n o m i n a l 3 . 5 m a . a 1 0 0 d i f f e r e n t i a l t e r m i n a t i o n r e s i s t o r p l a c e d a t t h e l v d s r e c e i v e r i n p u t s r e s u l t s i n a n o m i n a l 3 5 0 m v s w i n g a t t h e r e c e i v e r . t h e a d 9 2 7 9 l v d s o u t p u t s f a c i l i t a t e i n t e r f a c i n g w i t h l v d s r e c e i v e r s i n c u s t o m a s i c s a n d f p g a s t h a t h a v e l v d s c a p a b i l i t y f o r s u p e r i o r s w i t c h i n g p e r f o r m a n c e i n n o i s y e n v i r o n m e n t s . s i n g l e p o i n t - t o - p o i n t n e t w o r k t o p o l o g i e s a r e r e c o m m e n d e d w i t h a 1 0 0 t e r m i n a t i o n r e s i s t o r p l a c e d a s c l o s e t o t h e r e c e i v e r a s p o s s i b l e . n o f a r - e n d r e c e i v e r t e r m i n a t i o n a n d p o o r d i f f e r e n t i a l t r a c e r o u t i n g m a y r e s u l t i n t i m i n g e r r o r s . i t i s r e c o m m e n d e d t h a t t h e t r a c e l e n g t h b e n o l o n g e r t h a n 2 4 i n c h e s a n d t h a t t h e d i f f e r e n t i a l o u t p u t t r a c e s b e k e p t c l o s e t o g e t h e r a n d a t e q u a l l e n g t h s . a n e x a m p l e o f t h e f c o ( c h 2 ) , d c o ( c h 1 ) , a n d d a t a ( c h 3 ) s t r e a m w i t h p r o p e r t r a c e l e n g t h a n d p o s i t i o n i s s h o w n i n f i g u r e 6 2 .
a d 9 2 7 9 r e v . 0 | p a g e 3 0 o f 4 4 0 9 4 2 3 - 0 6 4 c h 1 5 0 0 m v / d i v = d c o c h 2 5 0 0 m v / d i v = d a t a c h 3 5 0 0 m v / d i v = f c o 5 . 0 n s / d i v f i g u r e 6 2 . l v d s o u t p u t t i m i n g e x a m p l e i n a n s i - 6 4 4 m o d e ( d e f a u l t ) a n e x a m p l e o f t h e l v d s o u t p u t u s i n g t h e a n s i - 6 4 4 s t a n d a r d ( d e f a u l t ) d a t a e y e a n d a t i m e i n t e r v a l e r r o r ( t i e ) j i t t e r h i s t o g r a m w i t h t r a c e l e n g t h s l e s s t h a n 2 4 i n c h e s o n r e g u l a r f r - 4 m a t e r i a l i s s h o w n i n f i g u r e 6 3 . f i g u r e 6 4 s h o w s a n e x a m p l e o f t h e t r a c e l e n g t h s e x c e e d i n g 2 4 i n c h e s o n r e g u l a r f r - 4 m a t e r i a l . n o t i c e t h a t t h e t i e j i t t e r h i s t o g r a m r e f l e c t s t h e d e c r e a s e o f t h e d a t a e y e o p e n i n g a s t h e e d g e d e v i a t e s f r o m t h e i d e a l p o s i t i o n ; t h e r e f o r e , t h e u s e r m u s t d e t e r m i n e w h e t h e r t h e w a v e f o r m s m e e t t h e t i m i n g b u d g e t o f t h e d e s i g n w h e n t h e t r a c e l e n g t h s e x c e e d 2 4 i n c h e s . a d d i t i o n a l s p i o p t i o n s a l l o w t h e u s e r t o f u r t h e r i n c r e a s e t h e i n t e r n a l t e r m i n a t i o n ( a n d , t h e r e f o r e , i n c r e a s e t h e c u r r e n t ) o f a l l e i g h t o u t p u t s t o d r i v e l o n g e r t r a c e l e n g t h s ( s e e f i g u r e 6 5 ) . e v e n t h o u g h t h i s p r o d u c e s s h a r p e r r i s e a n d f a l l t i m e s o n t h e d a t a e d g e s , i s l e s s p r o n e t o b i t e r r o r s , a n d i m p r o v e s f r e q u e n c y d i s t r i b u t i o n ( s e e f i g u r e 6 5 ) , t h e p o w e r d i s s i p a t i o n o f t h e d r v d d s u p p l y i n c r e a s e s w h e n t h i s o p t i o n i s u s e d . i n c a s e s t h a t r e q u i r e i n c r e a s e d d r i v e r s t r e n g t h t o t h e d c o a n d f c o o u t p u t s b e c a u s e o f l o a d m i s m a t c h , r e g i s t e r 0 x 1 5 a l l o w s t h e u s e r t o d o u b l e t h e d r i v e s t r e n g t h . t o d o t h i s , s e t t h e a p p r o - p r i a t e b i t i n r e g i s t e r 0 x 0 5 . n o t e t h a t t h i s f e a t u r e c a n n o t b e u s e d w i t h b i t s [ 5 : 4 ] i n r e g i s t e r 0 x 1 5 b e c a u s e t h e s e b i t s t a k e p r e c e d e n c e o v e r t h i s f e a t u r e . s e e t a b l e 1 9 f o r m o r e d e t a i l s . t h e f o r m a t o f t h e o u t p u t d a t a i s o f f s e t b i n a r y b y d e f a u l t . t a b l e 1 2 p r o v i d e s a n e x a m p l e o f t h e o u t p u t c o d i n g f o r m a t . t o c h a n g e t h e o u t p u t d a t a f o r m a t t o t w o s c o m p l e m e n t , s e e t h e m e m o r y m a p s e c t i o n . t a b l e 1 2 . d i g i t a l o u t p u t c o d i n g c o d e ( v i n + ) ? ( v i n ? ) , i n p u t s p a n = 2 v p - p ( v ) d i g i t a l o u t p u t o f f s e t b i n a r y ( d 1 1 t o d 0 ) 4 0 9 5 + 1 . 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 0 4 8 0 . 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 4 7 ? 0 . 0 0 0 4 8 8 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 ? 1 . 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 d a t a f r o m e a c h a d c i s s e r i a l i z e d a n d p r o v i d e d o n a s e p a r a t e c h a n n e l . t h e d a t a r a t e f o r e a c h s e r i a l s t r e a m i s e q u a l t o 1 2 b i t s t i m e s t h e s a m p l e c l o c k r a t e , w i t h a m a x i m u m o f 9 6 0 m b p s ( 1 2 b i t s 8 0 m s p s = 9 6 0 m b p s ) . t h e l o w e s t t y p i c a l c o n v e r s i o n r a t e i s 1 0 m s p s , b u t t h e p l l c a n b e s e t u p f o r e n c o d e r a t e s a s l o w a s 5 m s p s v i a t h e s p i i f l o w e r s a m p l e r a t e s a r e r e q u i r e d f o r a s p e c i f i c a p p l i c a t i o n . s e e t a b l e 1 9 f o r d e t a i l s o n e n a b l i n g t h i s f e a t u r e . 0 9 4 2 3 - 0 6 5 6 0 0 4 0 0 ? 2 0 0 2 0 0 ? 1 0 0 1 0 0 ? 4 0 0 ? 6 0 0 0 ? 1 . 5 n s ? 0 . 5 n s ? 1 . 0 n s 0 n s 0 . 5 n s 1 . 0 n s 1 . 5 n s e y e d i a g r a m v o l t a g e ( v ) e y e : a l l b i t s u l s : 2 3 9 8 / 2 3 9 8 2 5 0 5 1 0 1 5 2 0 ? 2 0 0 p s ? 1 0 0 p s 0 p s 1 0 0 p s 2 0 0 p s t i e j i t t e r h i s t o g r a m ( h i t s ) f i g u r e 6 3 . d a t a e y e f o r l v d s o u t p u t s i n a n s i - 6 4 4 m o d e w i t h t r a c e l e n g t h s o f l e s s t h a n 2 4 i n c h e s o n s t a n d a r d f r - 4
a d 9 2 7 9 r e v . 0 | p a g e 3 1 o f 4 4 0 9 4 2 3 - 0 6 6 4 0 0 ? 3 0 0 3 0 0 ? 2 0 0 2 0 0 ? 1 0 0 1 0 0 ? 4 0 0 0 ? 1 . 5 n s ? 0 . 5 n s ? 1 . 0 n s 0 n s 0 . 5 n s 1 . 0 n s 1 . 5 n s e y e d i a g r a m v o l t a g e ( v ) e y e : a l l b i t s u l s : 2 3 9 9 / 2 3 9 9 2 5 0 5 1 0 1 5 2 0 ? 2 0 0 p s ? 1 0 0 p s 0 p s 1 0 0 p s 2 0 0 p s t i e j i t t e r h i s t o g r a m ( h i t s ) f i g u r e 6 4 . d a t a e y e f o r l v d s o u t p u t s i n a n s i - 6 4 4 m o d e w i t h t r a c e l e n g t h s o f g r e a t e r t h a n 2 4 i n c h e s o n s t a n d a r d f r - 4 6 0 0 ? 4 0 0 4 0 0 ? 2 0 0 2 0 0 ? 6 0 0 0 ? 1 . 5 n s ? 0 . 5 n s ? 1 . 0 n s 0 n s 0 . 5 n s 1 . 0 n s 1 . 5 n s e y e d i a g r a m v o l t a g e ( v ) e y e : a l l b i t s u l s : 2 3 9 6 / 2 3 9 6 2 5 0 5 1 0 1 5 2 0 ? 2 0 0 p s ? 1 0 0 p s 0 p s 1 0 0 p s 2 0 0 p s t i e j i t t e r h i s t o g r a m ( h i t s ) 0 9 4 2 3 - 0 6 7 f i g u r e 6 5 . d a t a e y e f o r l v d s o u t p u t s i n a n s i - 6 4 4 m o d e w i t h 1 0 0 t e r m i n a t i o n o n a n d t r a c e l e n g t h s o f g r e a t e r t h a n 2 4 i n c h e s o n s t a n d a r d f r - 4
a d 9 2 7 9 r e v . 0 | p a g e 3 2 o f 4 4 t w o o u t p u t c l o c k s a r e p r o v i d e d t o a s s i s t i n c a p t u r i n g d a t a f r o m t h e a d 9 2 7 9 . d c o i s u s e d t o c l o c k t h e o u t p u t d a t a a n d i s e q u a l t o s i x t i m e s t h e s a m p l i n g c l o c k r a t e . d a t a i s c l o c k e d o u t o f t h e a d 9 2 7 9 a n d m u s t b e c a p t u r e d o n t h e r i s i n g a n d f a l l i n g e d g e s o f d c o , w h i c h s u p p o r t s d o u b l e d a t a r a t e ( d d r ) c a p t u r i n g . t h e f r a m e c l o c k o u t p u t ( f c o ) i s u s e d t o s i g n a l t h e s t a r t o f a n e w o u t p u t b y t e a n d i s e q u a l t o t h e s a m p l i n g c l o c k r a t e . s e e t h e t i m i n g d i a g r a m s h o w n i n f i g u r e 2 f o r m o r e i n f o r m a t i o n . a n 8 - , 1 0 - , o r 1 4 - b i t s e r i a l s t r e a m c a n a l s o b e i n i t i a t e d f r o m t h e s p i . t h i s a l l o w s t h e u s e r t o i m p l e m e n t d i f f e r e n t s e r i a l s t r e a m s a n d t o t e s t d e v i c e c o m p a t i b i l i t y w i t h l o w e r a n d h i g h e r r e s o l u t i o n s y s t e m s . w h e n c h a n g i n g t h e r e s o l u t i o n t o a n 8 - o r 1 0 - b i t s e r i a l s t r e a m , t h e d a t a s t r e a m i s s h o r t e n e d . w h e n u s i n g t h e 1 4 - b i t o p t i o n , t h e d a t a s t r e a m s t u f f s t w o 0 s a t t h e e n d o f t h e n o r m a l 1 2 - b i t s e r i a l d a t a . w h e n u s i n g t h e s p i , a l l o f t h e d a t a o u t p u t s c a n a l s o b e i n v e r t e d f r o m t h e i r n o m i n a l s t a t e b y s e t t i n g b i t 2 i n t h e o u t p u t _ m o d e r e g i s t e r ( a d d r e s s 0 x 1 4 ) . t h i s i s n o t t o b e c o n f u s e d w i t h i n v e r t i n g t h e s e r i a l s t r e a m t o a n l s b f i r s t m o d e . i n d e f a u l t m o d e , a s s h o w n i n f i g u r e 2 , t h e m s b i s r e p r e s e n t e d f i r s t i n t h e d a t a o u t p u t s e r i a l s t r e a m . h o w e v e r , t h i s o r d e r t h i s c a n b e i n v e r t e d s o t h a t t h e l s b i s r e p r e s e n t e d f i r s t i n t h e d a t a o u t p u t s e r i a l s t r e a m ( s e e f i g u r e 3 ) . t h e r e a r e 1 2 d i g i t a l o u t p u t t e s t p a t t e r n o p t i o n s a v a i l a b l e t h a t c a n b e i n i t i a t e d t h r o u g h t h e s p i . t h i s f e a t u r e i s u s e f u l w h e n v a l i d a t i n g r e c e i v e r c a p t u r e a n d t i m i n g . s e e t a b l e 1 3 f o r t h e o u t p u t b i t s e q u e n c i n g o p t i o n s a v a i l a b l e . s o m e t e s t p a t t e r n s h a v e t w o s e r i a l s e q u e n t i a l w o r d s a n d c a n b e a l t e r n a t e d i n v a r i o u s w a y s , d e p e n d i n g o n t h e t e s t p a t t e r n c h o s e n . n o t e t h a t s o m e p a t t e r n s m a y n o t a d h e r e t o t h e d a t a f o r m a t s e l e c t o p t i o n . i n a d d i t i o n , c u s t o m u s e r - d e f i n e d t e s t p a t t e r n s c a n b e a s s i g n e d i n t h e u s e r p a t t e r n r e g i s t e r s ( a d d r e s s 0 x 1 9 t h r o u g h a d d r e s s 0 x 1 c ) . a l l t e s t m o d e o p t i o n s e x c e p t p n s e q u e n c e s h o r t a n d p n s e q u e n c e l o n g c a n s u p p o r t 8 - t o 1 4 - b i t w o r d l e n g t h s t o v e r i f y d a t a c a p t u r e t o t h e r e c e i v e r . t h e p n s e q u e n c e s h o r t p a t t e r n p r o d u c e s a p s e u d o r a n d o m b i t s e q u e n c e t h a t r e p e a t s i t s e l f e v e r y 2 9 ? 1 b i t s , o r 5 1 1 b i t s . a d e s c r i p t i o n o f t h e p n s e q u e n c e s h o r t a n d h o w i t i s g e n e r a t e d c a n b e f o u n d i n s e c t i o n 5 . 1 o f t h e i t u - t o . 1 5 0 ( 0 5 / 9 6 ) s t a n d a r d . t h e o n l y d i f f e r e n c e i s t h a t t h e s t a r t i n g v a l u e i s a s p e c i f i c v a l u e i n s t e a d o f a l l 1 s ( s e e t a b l e 1 4 f o r t h e i n i t i a l v a l u e s ) . t a b l e 1 3 . f l e x i b l e o u t p u t t e s t m o d e s 1 o u t p u t t e s t m o d e b i t s e q u e n c e p a t t e r n n a m e d i g i t a l o u t p u t w o r d 1 d i g i t a l o u t p u t w o r d 2 s u b j e c t t o d a t a f o r m a t s e l e c t 0 0 0 0 o f f ( d e f a u l t ) n / a n / a n / a 0 0 0 1 m i d s c a l e s h o r t 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 s a m e y e s 0 0 1 0 + f u l l - s c a l e s h o r t 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 s a m e y e s 0 0 1 1 ? f u l l - s c a l e s h o r t 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 s a m e y e s 0 1 0 0 c h e c k e r b o a r d 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 n o 0 1 0 1 p n s e q u e n c e l o n g n / a n / a y e s 0 1 1 0 p n s e q u e n c e s h o r t n / a n / a y e s 0 1 1 1 o n e - / z e r o - w o r d t o g g l e 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 n o 1 0 0 0 u s e r i n p u t r e g i s t e r 0 x 1 9 a n d r e g i s t e r 0 x 1 a r e g i s t e r 0 x 1 b a n d r e g i s t e r 0 x 1 c n o 1 0 0 1 1 - / 0 - b i t t o g g l e 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 n / a n o 1 0 1 0 1 s y n c 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 n / a n o 1 0 1 1 o n e b i t h i g h 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 n / a n o 1 1 0 0 m i x e d b i t f r e q u e n c y 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 n / a n o 1 n / a i s n o t a p p l i c a b l e .
a d 9 2 7 9 r e v . 0 | p a g e 3 3 o f 4 4 t h e p n s e q u e n c e l o n g p a t t e r n p r o d u c e s a p s e u d o r a n d o m b i t s e q u e n c e t h a t r e p e a t s i t s e l f e v e r y 2 2 3 ? 1 b i t s , o r 8 , 3 8 8 , 6 0 7 b i t s . a d e s c r i p t i o n o f t h e p n s e q u e n c e l o n g a n d h o w i t i s g e n e r a t e d c a n b e f o u n d i n s e c t i o n 5 . 6 o f t h e i t u - t o . 1 5 0 ( 0 5 / 9 6 ) s t a n d a r d . t h e o n l y d i f f e r e n c e s a r e t h a t t h e s t a r t i n g v a l u e i s a s p e c i f i c v a l u e i n s t e a d o f a l l 1 s a n d t h a t t h e a d 9 2 7 9 i n v e r t s t h e b i t s t r e a m w i t h r e l a t i o n t o t h e i t u - t s t a n d a r d ( s e e t a b l e 1 4 f o r t h e i n i t i a l v a l u e s ) . t a b l e 1 4 . p n s e q u e n c e s e q u e n c e i n i t i a l v a l u e f i r s t t h r e e o u t p u t s a m p l e s ( m s b f i r s t ) p n s e q u e n c e s h o r t 0 x 0 d f 0 x d f 9 , 0 x 3 5 3 , 0 x 3 0 1 p n s e q u e n c e l o n g 0 x 2 9 b 8 0 a 0 x 5 9 1 , 0 x f d 7 , 0 x 0 a 3 s e e t h e m e m o r y m a p s e c t i o n f o r i n f o r m a t i o n o n h o w t o c h a n g e t h e s e a d d i t i o n a l d i g i t a l o u t p u t t i m i n g f e a t u r e s t h r o u g h t h e s p i . s d i o p i n t h i s p i n i s r e q u i r e d t o o p e r a t e t h e s p i . i t h a s a n i n t e r n a l 3 0 k p u l l - d o w n r e s i s t o r t h a t p u l l s t h i s p i n l o w a n d i s o n l y 1 . 8 v t o l e r a n t . i f a p p l i c a t i o n s r e q u i r e t h a t t h i s p i n b e d r i v e n f r o m a 3 . 3 v l o g i c l e v e l , i n s e r t a 1 k r e s i s t o r i n s e r i e s w i t h t h i s p i n t o l i m i t t h e c u r r e n t . s c l k p i n t h i s p i n i s r e q u i r e d t o o p e r a t e t h e s p i p o r t i n t e r f a c e . i t h a s a n i n t e r n a l 3 0 k p u l l - d o w n r e s i s t o r t h a t p u l l s t h i s p i n l o w a n d i s b o t h 1 . 8 v a n d 3 . 3 v t o l e r a n t . c s b p i n t h i s p i n i s r e q u i r e d t o o p e r a t e t h e s p i p o r t i n t e r f a c e . i t h a s a n i n t e r n a l 7 0 k p u l l - u p r e s i s t o r t h a t p u l l s t h i s p i n h i g h a n d i s b o t h 1 . 8 v a n d 3 . 3 v t o l e r a n t . r b i a s p i n t o s e t t h e i n t e r n a l c o r e b i a s c u r r e n t o f t h e a d c , p l a c e a r e s i s t o r n o m i n a l l y e q u a l t o 1 0 . 0 k t o g r o u n d a t t h e r b i a s p i n . u s i n g a r e s i s t o r o t h e r t h a n t h e r e c o m m e n d e d 1 0 . 0 k r e s i s t o r f o r r b i a s d e g r a d e s t h e p e r f o r m a n c e o f t h e d e v i c e . t h e r e f o r e , i t i s i m p e r a t i v e t h a t a t l e a s t a 1 % t o l e r a n c e o n t h i s r e s i s t o r b e u s e d t o a c h i e v e c o n s i s t e n t p e r f o r m a n c e . v o l t a g e r e f e r e n c e a s t a b l e a n d a c c u r a t e 0 . 5 v v o l t a g e r e f e r e n c e i s b u i l t i n t o t h e a d 9 2 7 9 . t h i s i s g a i n e d u p i n t e r n a l l y b y a f a c t o r o f 2 , s e t t i n g v r e f t o 1 . 0 v , w h i c h r e s u l t s i n a f u l l - s c a l e d i f f e r e n t i a l i n p u t s p a n o f 2 . 0 v p - p f o r t h e a d c . v r e f i s s e t i n t e r n a l l y b y d e f a u l t , b u t t h e v r e f p i n c a n b e d r i v e n e x t e r n a l l y w i t h a 1 . 0 v r e f e r e n c e t o a c h i e v e m o r e a c c u r a c y . h o w e v e r , t h e a d 9 2 7 9 d o e s n o t s u p p o r t a d c f u l l - s c a l e r a n g e s b e l o w 2 . 0 v p - p . w h e n a p p l y i n g t h e d e c o u p l i n g c a p a c i t o r s t o t h e v r e f p i n , u s e c e r a m i c , l o w e s r c a p a c i t o r s . t h e s e c a p a c i t o r s s h o u l d b e c l o s e t o t h e r e f e r e n c e p i n a n d o n t h e s a m e l a y e r o f t h e p c b a s t h e a d 9 2 7 9 . t h e v r e f p i n s h o u l d h a v e b o t h a 0 . 1 f c a p a c i t o r a n d a 1 f c a p a c i t o r c o n n e c t e d i n p a r a l l e l t o t h e a n a l o g g r o u n d . t h e s e c a p a c i t o r v a l u e s a r e r e c o m m e n d e d f o r t h e a d c t o p r o p e r l y s e t t l e a n d a c q u i r e t h e n e x t v a l i d s a m p l e . t h e r e f e r e n c e s e t t i n g s c a n b e s e l e c t e d u s i n g t h e s p i . t h e s e t t i n g s a l l o w t w o o p t i o n s : u s i n g t h e i n t e r n a l r e f e r e n c e o r u s i n g a n e x t e r n a l r e f e r e n c e . t h e i n t e r n a l r e f e r e n c e o p t i o n i s t h e d e f a u l t s e t t i n g a n d h a s a r e s u l t i n g d i f f e r e n t i a l s p a n o f 2 v p - p . t a b l e 1 5 . s p i - s e l e c t a b l e r e f e r e n c e s e t t i n g s s p i - s e l e c t e d m o d e r e s u l t i n g v r e f ( v ) r e s u l t i n g d i f f e r e n t i a l s p a n ( v p - p ) e x t e r n a l r e f e r e n c e n / a 2 e x t e r n a l r e f e r e n c e i n t e r n a l r e f e r e n c e ( d e f a u l t ) 1 . 0 2 . 0 c w d o p p l e r o p e r a t i o n e a c h c h a n n e l o f t h e a d 9 2 7 9 i n c l u d e s a i / q d e m o d u l a t o r . e a c h d e m o d u l a t o r h a s a n i n d i v i d u a l p r o g r a m m a b l e p h a s e s h i f t e r . t h e i / q d e m o d u l a t o r i s i d e a l f o r p h a s e d a r r a y b e a m f o r m i n g a p p l i c a - t i o n s i n m e d i c a l u l t r a s o u n d . e a c h c h a n n e l c a n b e p r o g r a m m e d f o r 1 6 d e l a y s t a t e s / 3 6 0 ( o r 2 2 . 5 / s t e p ) , s e l e c t a b l e v i a t h e s p i p o r t . t h e p a r t h a s a r e s e t i n p u t u s e d t o s y n c h r o n i z e t h e l o d i v i d e r s o f e a c h c h a n n e l . i f m u l t i p l e a d 9 2 7 9 s a r e u s e d , a c o m m o n r e s e t a c r o s s t h e a r r a y e n s u r e s a s y n c h r o n i z e d p h a s e f o r a l l c h a n n e l s . i n t e r n a l t o t h e a d 9 2 7 9 , t h e i n d i v i d u a l c h a n n e l i a n d c h a n n e l q o u t p u t s a r e c u r r e n t s u m m e d . i f m u l t i p l e a d 9 2 7 9 s a r e u s e d , t h e i a n d q o u t p u t s f r o m e a c h a d 9 2 7 9 c a n b e c u r r e n t s u m m e d a n d c o n v e r t e d t o a v o l t a g e u s i n g a n e x t e r n a l t r a n s i m p e d a n c e a m p l i f i e r . q u a d r a t u r e g e n e r a t i o n t h e i n t e r n a l 0 a n d 9 0 l o p h a s e s a r e d i g i t a l l y g e n e r a t e d b y a d i v i d e - b y - 4 l o g i c c i r c u i t . t h e d i v i d e r i s d c - c o u p l e d a n d i n h e r e n t l y b r o a d b a n d ; t h e m a x i m u m l o f r e q u e n c y i s l i m i t e d o n l y b y i t s s w i t c h i n g s p e e d . t h e d u t y c y c l e o f t h e q u a d r a t u r e l o s i g n a l s i s i n t r i n s i c a l l y 5 0 % a n d i s u n a f f e c t e d b y t h e a s y m m e t r y o f t h e e x t e r n a l l y c o n n e c t e d 4 l o i n p u t . f u r t h e r m o r e , t h e d i v i d e r i s i m p l e m e n t e d s u c h t h a t t h e 4 l o s i g n a l r e c l o c k s t h e f i n a l f l i p - f l o p s t h a t g e n e r a t e t h e i n t e r n a l l o s i g n a l s a n d , t h e r e b y , m i n i m i z e s n o i s e i n t r o d u c e d b y t h e d i v i d e c i r c u i t r y . f o r o p t i m u m p e r f o r m a n c e , t h e 4 l o i n p u t i s d r i v e n d i f f e r e n - t i a l l y , a s o n t h e a d 9 2 7 9 e v a l u a t i o n b o a r d ( s e e t h e o r d e r i n g g u i d e ) . t h e c o m m o n - m o d e v o l t a g e o n e a c h p i n i s a p p r o x - i m a t e l y 1 . 2 v w i t h t h e n o m i n a l 3 v s u p p l y . i t i s i m p o r t a n t t o e n s u r e t h a t t h e l o s o u r c e h a v e v e r y l o w p h a s e n o i s e ( j i t t e r ) , a f a s t s l e w r a t e , a n d a n a d e q u a t e i n p u t l e v e l t o o b t a i n o p t i m u m p e r f o r m a n c e o f t h e c w s i g n a l c h a i n . b e a m f o r m i n g a p p l i c a t i o n s r e q u i r e a p r e c i s e c h a n n e l - t o - c h a n n e l p h a s e r e l a t i o n s h i p f o r c o h e r e n c e a m o n g m u l t i p l e c h a n n e l s . a r e s e t p i n i s p r o v i d e d t o s y n c h r o n i z e t h e l o d i v i d e r c i r c u i t s i n d i f f e r e n t a d 9 2 7 9 s w h e n t h e y a r e u s e d i n a r r a y s . t h e r e s e t p i n r e s e t s t h e d i v i d e r s t o a k n o w n s t a t e a f t e r p o w e r i s a p p l i e d t o m u l t i p l e a d 9 2 7 9 s . a c c u r a t e c h a n n e l - t o - c h a n n e l p h a s e m a t c h i n g c a n o n l y b e a c h i e v e d v i a a c o m m o n p u l s e o n t h e r e s e t p i n w h e n u s i n g m o r e t h a n o n e a d 9 2 7 9 .
a d 9 2 7 9 r e v . 0 | p a g e 3 4 o f 4 4 i / q d e m o d u l a t o r a n d p h a s e s h i f t e r t h e i / q d e m o d u l a t o r s c o n s i s t o f d o u b l e - b a l a n c e d p a s s i v e m i x e r s . t h e r f i n p u t s i g n a l s a r e c o n v e r t e d i n t o c u r r e n t s b y t r a n s c o n d u c - t a n c e s t a g e s t h a t h a v e a m a x i m u m d i f f e r e n t i a l i n p u t s i g n a l c a p a b i l i t y m a t c h i n g t h e l n a o u t p u t f u l l s c a l e . t h e s e c u r r e n t s a r e t h e n p r e s e n t e d t o t h e m i x e r s , w h i c h c o n v e r t t h e m t o b a s e - b a n d ( r f ? l o ) a n d t w i c e r f ( r f + l o ) . t h e s i g n a l s a r e p h a s e s h i f t e d a c c o r d i n g t o t h e c o d e s p r o g r a m m e d i n t o t h e s p i l a t c h ( s e e t a b l e 1 6 ) . t h e p h a s e s h i f t f u n c t i o n i s a n i n t e g r a l p a r t o f t h e o v e r a l l c i r c u i t . t h e p h a s e s h i f t l i s t e d i n c o l u m n 1 o f t a b l e 1 6 i s d e f i n e d a s b e i n g b e t w e e n t h e b a s e b a n d i o r q c h a n n e l o u t p u t s . a s a n e x a m p l e , f o r a c o m m o n s i g n a l a p p l i e d t o a p a i r o f r f i n p u t s t o a n a d 9 2 7 9 , t h e b a s e b a n d o u t p u t s a r e i n p h a s e f o r m a t c h i n g p h a s e c o d e s . h o w e v e r , i f t h e p h a s e c o d e f o r c h a n n e l 1 i s 0 0 0 0 a n d t h a t o f c h a n n e l 2 i s 0 0 0 1 , t h e n c h a n n e l 2 l e a d s c h a n n e l 1 b y 2 2 . 5 . t a b l e 1 6 . p h a s e s e l e c t c o d e f o r c h a n n e l - t o - c h a n n e l p h a s e s h i f t s h i f t i / q d e m o d u l a t o r p h a s e ( s p i r e g i s t e r 0 x 2 d [ 3 : 0 ] ) 0 0 0 0 0 2 2 . 5 0 0 0 1 4 5 0 0 1 0 6 7 . 5 0 0 1 1 9 0 0 1 0 0 1 1 2 . 5 0 1 0 1 1 3 5 0 1 1 0 1 5 7 . 5 0 1 1 1 1 8 0 1 0 0 0 2 0 2 . 5 1 0 0 1 2 2 5 1 0 1 0 2 4 7 . 5 1 0 1 1 2 7 0 1 1 0 0 2 9 2 . 5 1 1 0 1 3 1 5 1 1 1 0 3 3 7 . 5 1 1 1 1 d y n a m i c r a n g e a n d n o i s e f i g u r e 6 6 i s a n i n t e r c o n n e c t i o n b l o c k d i a g r a m o f a l l e i g h t c h a n n e l s o f t h e a d 9 2 7 9 . t w o s t a g e s o f a d a 4 8 4 1 a m p l i f i e r s a r e u s e d . t h e f i r s t s t a g e d o e s a n i - t o - v c o n v e r s i o n a n d f i l t e r s t h e h i g h f r e q u e n c y c o n t e n t t h a t r e s u l t s f r o m t h e d e m o d u l a t i o n p r o c e s s . i n b e a m f o r m i n g a p p l i c a t i o n s , t h e i a n d q o u t p u t s o f a n u m b e r o f r e c e i v e r c h a n n e l s a r e s u m m e d . i n t h e a d 9 2 7 9 , t h e s u m m a t i o n o f e i g h t c h a n n e l s i s t h e i n p u t t o t h e f i r s t s t a g e o f t h e a d a 4 8 4 1 s . t h e s e c o n d s t a g e o f a d a 4 8 4 1 a m p l i f i e r s i s u s e d t o d o t h e s u m m a t i o n o f a d d i t i o n a l a d 9 2 7 9 t o a d a 4 8 4 1 o u t p u t s , p r o v i d e g a i n , a n d d r i v e t h e a d 7 9 8 2 , 1 8 - b i t s a r a d c . t h e d y n a m i c r a n g e o f t h e s y s t e m i n c r e a s e s b y t h e f a c t o r 1 0 l o g 1 0 ( n ) , w h e r e n i s t h e t o t a l n u m b e r o f c h a n n e l s ( a s s u m i n g r a n d o m u n c o r r e l a t e d n o i s e ) . t h e n o i s e i n t h e 8 - c h a n n e l e x a m p l e o f f i g u r e 6 6 i s i n c r e a s e d b y 9 d b w h i l e t h e s i g n a l q u a d r u p l e s ( 1 8 d b ) , y i e l d i n g a n a g g r e g a t e s n r i m p r o v e m e n t o f ( 1 8 ? 9 ) = 9 d b . t h e o u t p u t - r e f e r r e d n o i s e o f t h e c w s i g n a l p a t h d e p e n d s o n t h e l n a g a i n a n d t h e s e l e c t i o n o f t h e f i r s t s t a g e s u m m i n g a m p l i f i e r a n d t h e v a l u e o f r f i l t . t o d e t e r m i n e t h e o u t p u t r e f e r r e d n o i s e , i t i s i m p o r t a n t t o k n o w t h e a c t i v e l o w - p a s s f i l t e r ( l p f ) v a l u e s r a , r f i l t , a n d c f i l t , s h o w n i n f i g u r e 6 6 . t y p i c a l f i l t e r v a l u e s f o r a l l e i g h t c h a n n e l s o f a s i n g l e a d 9 2 7 9 a r e 1 0 0 f o r r a , 5 0 0 f o r r f i l t , a n d 2 . 0 n f f o r c f i l t ; t h e s e v a l u e s i m p l e m e n t a 1 0 0 k h z s i n g l e - p o l e l p f . i f t h e r f a n d l o a r e o f f s e t b y 1 0 k h z , t h e d e m o d u l a t e d s i g n a l i s 1 0 k h z a n d i s p a s s e d b y t h e l p f . t h e s i n g l e - c h a n n e l m i x i n g g a i n f r o m t h e r f i n p u t t o t h e a d a 4 8 4 1 o u t p u t ( f o r e x a m p l e , i 1 , q 1 ) i s a p p r o x i m a t e l y t h e l n a g a i n f o r r f i l t a n d c f i l t o f 5 0 0 a n d 2 . 0 n f . t h i s g a i n c a n b e i n c r e a s e d b y i n c r e a s i n g t h e f i l t e r r e s i s t o r w h i l e m a i n t a i n i n g t h e c o r n e r f r e q u e n c y . t h e f a c t o r l i m i t i n g t h e m a g - n i t u d e o f t h e g a i n i s t h e o u t p u t s w i n g a n d d r i v e c a p a b i l i t y o f t h e o p a m p s e l e c t e d f o r t h e i - t o - v c o n v e r t e r , i n t h i s e x a m p l e , t h e a d a 4 8 4 1 . b e c a u s e a n y a m p l i f i e r h a s l i m i t e d d r i v e c a p a b i l i t y , t h e r e i s a f i n i t e n u m b e r o f c h a n n e l s t h a t c a n b e s u m m e d .
a d 9 2 7 9 r e v . 0 | p a g e 3 5 o f 4 4 0 9 4 2 3 - 0 4 5 l n a l n a a d 7 9 8 2 1 8 - b i t a d c a d a 4 8 4 1 2 . 5 v 2 . 5 v 4 n f 5 0 ? 5 0 ? i c h a n n e l h c h a n n e l a l o g e n e r a t i o n 4 r e s e t 4 l o + 4 l o ? c w i + c w i ? a d 9 2 7 9 c f i l t c f i l t r f i l t 1 . 5 v a d a 4 8 4 1 1 . 5 v r f i l t r a r a r a a d 7 9 8 2 1 8 - b i t a d c a d a 4 8 4 1 2 . 5 v 2 . 5 v 4 n f 5 0 ? 5 0 ? q c w q + c w q ? c f i l t c f i l t r f i l t 1 . 5 v a d a 4 8 4 1 1 . 5 v r f i l t -- - - f i g u r e 6 6 . t y p i c a l c o n n e c t i o n i n t e r f a c e f o r i / q o u t p u t s i n c w m o d e p h a s e c o m p e n s a t i o n a n d a n a l o g b e a m f o r m i n g b e a m f o r m i n g , a s a p p l i e d t o m e d i c a l u l t r a s o u n d , i s d e f i n e d a s t h e p h a s e a l i g n m e n t a n d s u m m a t i o n o f s i g n a l s g e n e r a t e d f r o m a c o m m o n s o u r c e b u t r e c e i v e d a t d i f f e r e n t t i m e s b y a m u l t i e l e m e n t u l t r a s o u n d t r a n s d u c e r . b e a m f o r m i n g h a s t w o f u n c t i o n s : i t i m p a r t s d i r e c t i v i t y t o t h e t r a n s d u c e r , e n h a n c i n g i t s g a i n , a n d i t d e f i n e s a f o c a l p o i n t w i t h i n t h e b o d y f r o m w h i c h t h e l o c a t i o n o f t h e r e t u r n - i n g e c h o i s d e r i v e d . t h e p r i m a r y a p p l i c a t i o n f o r t h e a d 9 2 7 9 i / q d e m o d u l a t o r s i s i n a n a l o g b e a m f o r m i n g c i r c u i t s f o r u l t r a s o u n d c w d o p p l e r . m o d e r n u l t r a s o u n d m a c h i n e s u s e d f o r m e d i c a l a p p l i c a t i o n s e m p l o y a n a r r a y o f r e c e i v e r s f o r b e a m f o r m i n g , w i t h t y p i c a l c w d o p p l e r a r r a y s i z e s o f u p t o 6 4 r e c e i v e r c h a n n e l s t h a t a r e p h a s e s h i f t e d a n d s u m m e d t o g e t h e r t o e x t r a c t c o h e r e n t i n f o r m a t i o n . w h e n u s e d i n m u l t i p l e s , t h e d e s i r e d s i g n a l s f r o m e a c h o f t h e c h a n n e l s c a n b e s u m m e d t o y i e l d a l a r g e r s i g n a l ( i n c r e a s e d b y a f a c t o r n , w h e r e n i s t h e n u m b e r o f c h a n n e l s ) , w h e r e a s t h e n o i s e i s i n c r e a s e d b y t h e s q u a r e r o o t o f t h e n u m b e r o f c h a n n e l s . t h i s t e c h n i q u e e n h a n c e s t h e s i g n a l - t o - n o i s e p e r f o r m a n c e o f t h e m a c h i n e . t h e c r i t i c a l e l e m e n t s i n a b e a m f o r m e r d e s i g n a r e t h e m e a n s t o a l i g n t h e i n c o m i n g s i g n a l s i n t h e t i m e d o m a i n a n d t h e m e a n s t o s u m t h e i n d i v i d u a l s i g n a l s i n t o a c o m p o s i t e w h o l e . i n t r a d i t i o n a l a n a l o g b e a m f o r m e r s i n c o r p o r a t i n g d o p p l e r , a v - t o - i c o n v e r t e r p e r c h a n n e l a n d a c r o s s p o i n t s w i t c h p r e c e d e p a s s i v e d e l a y l i n e s u s e d a s a c o m b i n e d p h a s e s h i f t e r a n d s u m m i n g c i r c u i t . t h e s y s t e m o p e r a t e s a t t h e c a r r i e r f r e q u e n c y ( r f ) t h r o u g h t h e d e l a y l i n e , w h i c h a l s o s u m s t h e s i g n a l s f r o m t h e v a r i o u s c h a n n e l s , a n d t h e n t h e c o m b i n e d s i g n a l i s d o w n - c o n v e r t e d b y a n i / q d e m o d u l a t o r . t h e d y n a m i c r a n g e o f t h e d e m o d u l a t o r c a n l i m i t t h e a c h i e v a b l e d y n a m i c r a n g e . t h e r e s u l t a n t i a n d q s i g n a l s a r e f i l t e r e d a n d t h e n s a m p l e d b y t w o h i g h r e s o l u t i o n a n a l o g - t o - d i g i t a l c o n v e r t e r s . t h e s a m p l e d s i g n a l s a r e p r o c e s s e d t o e x t r a c t t h e r e l e v a n t d o p p l e r i n f o r m a t i o n . a l t e r n a t i v e l y , t h e r f s i g n a l c a n b e p r o c e s s e d b y d o w n c o n v e r s i o n o n e a c h c h a n n e l i n d i v i d u a l l y , p h a s e s h i f t i n g t h e d o w n c o n v e r t e d s i g n a l , a n d t h e n c o m b i n i n g a l l c h a n n e l s . b e c a u s e t h e d y n a m i c r a n g e e x p a n s i o n f r o m b e a m f o r m i n g o c c u r s a f t e r d e m o d u l a t i o n , t h e d e m o d u l a t o r d y n a m i c r a n g e h a s l i t t l e e f f e c t o n t h e o u t p u t d y n a m i c r a n g e . t h e a d 9 2 7 9 i m p l e m e n t s t h i s a r c h i t e c t u r e . t h e d o w n c o n v e r s i o n i s d o n e b y a n i / q d e m o d u l a t o r o n e a c h c h a n n e l , a n d t h e s u m m e d c u r r e n t o u t p u t i s t h e s a m e a s i n t h e d e l a y l i n e a p p r o a c h . t h e s u b s e q u e n t f i l t e r s a f t e r t h e i - t o - v c o n v e r s i o n a n d t h e a d c s a r e s i m i l a r . f o r c w d o p p l e r o p e r a t i o n , t h e a d 9 2 7 9 i n t e g r a t e s t h e l n a , p h a s e s h i f t e r , f r e q u e n c y c o n v e r s i o n , a n d i / q d e m o d u l a t i o n i n t o a s i n g l e p a c k a g e a n d d i r e c t l y y i e l d s t h e b a s e b a n d s i g n a l . f i g u r e 6 7 i s a s i m p l i f i e d d i a g r a m s h o w i n g t h e c o n c e p t f o r f o u r c h a n n e l s . t h e u l t r a s o u n d w a v e ( u s w a v e ) i s r e c e i v e d b y f o u r t r a n s d u c e r e l e m e n t s , t e 1 t h r o u g h t e 4 , i n a n u l t r a s o u n d p r o b e a n d g e n e r a t e s s i g n a l s e 1 t h r o u g h e 4 . i n t h i s e x a m p l e , t h e p h a s e a t t e 1 l e a d s t h e p h a s e a t t e 2 b y 4 5 . i n a r e a l a p p l i c a t i o n , t h e p h a s e d i f f e r e n c e d e p e n d s o n t h e e l e m e n t s p a c i n g , w a v e l e n g t h ( ) , s p e e d o f s o u n d , a n g l e o f i n c i d e n c e , a n d o t h e r f a c t o r s . i n f i g u r e 6 7 , t h e s i g n a l s e 1 t h r o u g h e 4 a r e a m p l i f i e d b y t h e l o w n o i s e a m p l i f i e r s . f o r o p t i m u m s i g n a l - t o - n o i s e p e r f o r m a n c e , t h e o u t p u t o f t h e l n a i s a p p l i e d d i r e c t l y t o t h e i n p u t o f t h e d e m o d u l a t o r s . t o s u m t h e s i g n a l s e 1 t h r o u g h e 4 , e 2 i s s h i f t e d 4 5 r e l a t i v e t o e 1 b y s e t t i n g t h e p h a s e c o d e i n c h a n n e l 2 t o 0 0 1 0 , e 3 i s s h i f t e d 9 0 ( 0 1 0 0 ) , a n d e 4 i s s h i f t e d 1 3 5 ( 0 1 1 0 ) . t h e p h a s e a l i g n e d c u r r e n t s i g n a l s a t
a d 9 2 7 9 r e v . 0 | p a g e 3 6 o f 4 4 t h e o u t p u t o f t h e a d 9 2 7 9 a r e s u m m e d i n a n i - t o - v c o n v e r t e r t o p r o v i d e t h e c o m b i n e d o u t p u t s i g n a l w i t h a t h e o r e t i c a l i m p r o v e - m e n t i n d y n a m i c r a n g e o f 6 d b f o r t h e f o u r c h a n n e l s . c w a p p l i c a t i o n i n f o r m a t i o n t h e r e s e t p i n i s u s e d t o s y n c h r o n i z e t h e l o d i v i d e r s i n a d 9 2 7 9 a r r a y s . b e c a u s e t h e y a r e d r i v e n b y t h e s a m e i n t e r n a l l o , t h e f o u r c h a n n e l s i n a n y a d 9 2 7 9 a r e i n h e r e n t l y s y n c h r o n o u s . h o w e v e r , w h e n m u l t i p l e a d 9 2 7 9 s a r e u s e d , i t i s p o s s i b l e t h a t t h e i r d i v i d e r s w a k e u p i n d i f f e r e n t p h a s e s t a t e s . t h e f u n c t i o n o f t h e r e s e t p i n i s t o p h a s e a l i g n a l l t h e l o s i g n a l s i n m u l t i p l e a d 9 2 7 9 s . t h e 4 l o d i v i d e r o f e a c h a d 9 2 7 9 c a n b e i n i t i a t e d i n o n e o f f o u r p o s s i b l e s t a t e s : 0 , 9 0 , 1 8 0 , a n d 2 7 0 r e l a t i v e t o o t h e r a d 9 2 7 9 s . t h e i n t e r n a l l y g e n e r a t e d i / q s i g n a l s o f e a c h a d 9 2 7 9 l o a r e a l w a y s a t a 9 0 a n g l e r e l a t i v e t o e a c h o t h e r , b u t a p h a s e s h i f t c a n o c c u r d u r i n g p o w e r - u p b e t w e e n t h e d i v i d e r s o f m u l t i p l e a d 9 2 7 9 s u s e d i n a c o m m o n a r r a y . t h e r e s e t m e c h a n i s m a l s o a l l o w s t h e m e a s u r e m e n t o f n o n - m i x i n g g a i n f r o m t h e r f i n p u t t o t h e o u t p u t . t h e r i s i n g e d g e o f t h e a c t i v e h i g h r e s e t p u l s e c a n o c c u r a t a n y t i m e ; h o w e v e r , t h e d u r a t i o n s h o u l d b e 2 0 n s m i n i m u m . w h e n t h e r e s e t p u l s e t r a n s i t i o n s f r o m h i g h t o l o w , t h e l o d i v i d e r s a r e r e a c t i v a t e d o n t h e n e x t r i s i n g e d g e o f t h e 4 l o c l o c k . t o g u a r a n t e e s y n c h r o n o u s o p e r a t i o n o f a n a r r a y o f a d 9 2 7 9 s , t h e r e s e t p u l s e m u s t g o l o w o n a l l d e v i c e s b e f o r e t h e n e x t r i s i n g e d g e o f t h e 4 l o c l o c k . t h e r e f o r e , i t i s b e s t t o h a v e t h e r e s e t p u l s e g o l o w o n t h e f a l l i n g e d g e o f t h e 4 l o c l o c k ; a t t h e v e r y l e a s t , t h e t s e t u p s h o u l d b e 5 n s . a n o p t i m a l t i m i n g s e t u p i s f o r t h e r e s e t p u l s e t o g o h i g h o n a 4 l o f a l l i n g e d g e a n d t o g o l o w o n a 4 l o f a l l i n g e d g e ; t h i s g i v e s 1 5 n s o f s e t u p t i m e e v e n a t a 4 l o f r e q u e n c y o f 3 2 m h z ( 8 m h z i n t e r n a l l o ) . u s e t h e f o l l o w i n g p r o c e d u r e t o c h e c k t h e s y n c h - r o n i z a t i o n o f m u l t i p l e a d 9 2 7 9 s : 1 . a c t i v a t e a t l e a s t o n e c h a n n e l p e r a d 9 2 7 9 b y s e t t i n g t h e a p p r o p r i a t e c h a n n e l e n a b l e b i t i n t h e s e r i a l i n t e r f a c e . 2 . s e t t h e p h a s e c o d e o f a l l a d 9 2 7 9 c h a n n e l s t o t h e s a m e l o g i c s t a t e , f o r e x a m p l e , 0 0 0 0 . 3 . a p p l y t h e s a m e t e s t s i g n a l t o a l l d e v i c e s t o g e n e r a t e a s i n e w a v e i n t h e b a s e b a n d o u t p u t a n d m e a s u r e t h e o u t p u t o f o n e c h a n n e l p e r d e v i c e . 4 . a p p l y a r e s e t p u l s e t o a l l a d 9 2 7 9 s . 5 . b e c a u s e a l l p h a s e c o d e s o f t h e a d 9 2 7 9 s s h o u l d b e t h e s a m e , t h e c o m b i n e d s i g n a l o f m u l t i p l e d e v i c e s s h o u l d b e n t i m e s g r e a t e r t h a n a s i n g l e c h a n n e l . i f t h e c o m b i n e d s i g n a l i s l e s s t h a n n t i m e s o n e c h a n n e l , o n e o r m o r e o f t h e l o p h a s e s o f t h e i n d i v i d u a l a d 9 2 7 9 s a r e i n e r r o r . s 1 s 2 s 3 s 4 e 1 e 2 e 3 e 4 9 0 4 5 1 3 5 0 s u m m e d o u t p u t s 1 + s 2 + s 3 + s 4 s 1 t h r o u g h s 4 a r e n o w i n p h a s e p h a s e b i t s e t t i n g s c h a n n e l 1 p h a s e s e t f o r 1 3 5 l a g c h a n n e l 2 p h a s e s e t f o r 9 0 l a g c h a n n e l 3 p h a s e s e t f o r 4 5 l a g c h a n n e l 4 p h a s e s e t f o r 0 l a g t r a n s d u c e r e l e m e n t t e 1 t h r o u g h e l e m e n t t e 4 c o n v e r t u s w a v e s t o e l e c t r i c a l s i g n a l s l n a l n a l n a l n a 4 u s w a v e s a r e d e l a y e d 4 5 e a c h w i t h r e s p e c t t o e a c h o t h e r 0 9 4 2 3 - 0 4 6 f i g u r e 6 7 . s i m p l i f i e d e x a m p l e o f t h e a d 9 2 7 9 p h a s e s h i f t e r
a d 9 2 7 9 r e v . 0 | p a g e 3 7 o f 4 4 s e r i a l p o r t i n t e r f a c e ( s p i ) t h e a d 9 2 7 9 s e r i a l p o r t i n t e r f a c e a l l o w s t h e u s e r t o c o n f i g u r e t h e s i g n a l c h a i n f o r s p e c i f i c f u n c t i o n s o r o p e r a t i o n s t h r o u g h a s t r u c t u r e d r e g i s t e r s p a c e p r o v i d e d i n s i d e t h e c h i p . t h e s p i o f f e r s t h e u s e r a d d e d f l e x i b i l i t y a n d c u s t o m i z a t i o n , d e p e n d i n g o n t h e a p p l i c a t i o n . a d d r e s s e s a r e a c c e s s e d v i a t h e s e r i a l p o r t a n d c a n b e w r i t t e n t o o r r e a d f r o m v i a t h e p o r t . m e m o r y i s o r g a n i z e d i n t o b y t e s t h a t c a n b e f u r t h e r d i v i d e d i n t o f i e l d s , a s d o c u m e n t e d i n t h e m e m o r y m a p s e c t i o n . d e t a i l e d o p e r a t i o n a l i n f o r m a t i o n c a n b e f o u n d i n t h e a n - 8 7 7 a p p l i c a t i o n n o t e , i n t e r f a c i n g t o h i g h s p e e d a d c s v i a s p i . t h r e e p i n s d e f i n e t h e s e r i a l p o r t i n t e r f a c e , o r s p i : s c l k , s d i o , a n d c s b ( s e e t a b l e 1 7 ) . t h e s c l k ( s e r i a l c l o c k ) p i n i s u s e d t o s y n c h r o n i z e t h e r e a d a n d w r i t e d a t a p r e s e n t e d t o t h e d e v i c e . t h e s d i o ( s e r i a l d a t a i n p u t / o u t p u t ) p i n i s a d u a l - p u r p o s e p i n t h a t a l l o w s d a t a t o b e s e n t t o a n d r e a d f r o m t h e i n t e r n a l m e m o r y m a p r e g i s t e r s o f t h e d e v i c e . t h e c s b ( c h i p s e l e c t b a r ) p i n i s a n a c t i v e l o w c o n t r o l t h a t e n a b l e s o r d i s a b l e s t h e r e a d a n d w r i t e c y c l e s . t a b l e 1 7 . s e r i a l p o r t p i n s p i n f u n c t i o n s c l k s e r i a l c l o c k . s e r i a l s h i f t c l o c k i n p u t . s c l k i s u s e d t o s y n c h r o n i z e s e r i a l i n t e r f a c e r e a d s a n d w r i t e s . s d i o s e r i a l d a t a i n p u t / o u t p u t . d u a l - p u r p o s e p i n t h a t t y p i c a l l y s e r v e s a s a n i n p u t o r a n o u t p u t , d e p e n d i n g o n t h e i n s t r u c t i o n s e n t a n d t h e r e l a t i v e p o s i t i o n i n t h e t i m i n g f r a m e . c s b c h i p s e l e c t b a r ( a c t i v e l o w ) . t h i s c o n t r o l g a t e s t h e r e a d a n d w r i t e c y c l e s . t h e f a l l i n g e d g e o f c s b i n c o n j u n c t i o n w i t h t h e r i s i n g e d g e o f s c l k d e t e r m i n e s t h e s t a r t o f t h e f r a m i n g s e q u e n c e . d u r i n g a n i n s t r u c t i o n p h a s e , a 1 6 - b i t i n s t r u c t i o n i s t r a n s m i t t e d , f o l l o w e d b y o n e o r m o r e d a t a b y t e s , w h i c h i s d e t e r m i n e d b y b i t f i e l d w 0 a n d b i t f i e l d w 1 . a n e x a m p l e o f t h e s e r i a l t i m i n g a n d i t s d e f i n i - t i o n s c a n b e f o u n d i n f i g u r e 6 9 a n d t a b l e 1 8 . d u r i n g n o r m a l o p e r a t i o n , c s b i s u s e d t o s i g n a l t o t h e d e v i c e t h a t s p i c o m m a n d s a r e t o b e r e c e i v e d a n d p r o c e s s e d . w h e n c s b i s b r o u g h t l o w , t h e d e v i c e p r o c e s s e s s c l k a n d s d i o t o e x e c u t e i n s t r u c t i o n s . n o r m a l l y , c s b r e m a i n s l o w u n t i l t h e c o m m u n i c a t i o n c y c l e i s c o m p l e t e . h o w e v e r , i f c o n n e c t e d t o a s l o w d e v i c e , c s b c a n b e b r o u g h t h i g h b e t w e e n b y t e s , a l l o w i n g o l d e r m i c r o c o n t r o l l e r s e n o u g h t i m e t o t r a n s f e r d a t a i n t o s h i f t r e g i s t e r s . c s b c a n b e s t a l l e d w h e n t r a n s f e r r i n g o n e , t w o , o r t h r e e b y t e s o f d a t a . w h e n w 0 a n d w 1 a r e s e t t o 1 1 , t h e d e v i c e e n t e r s s t r e a m i n g m o d e a n d c o n t i n u e s t o p r o c e s s d a t a , e i t h e r r e a d i n g o r w r i t i n g , u n t i l c s b i s t a k e n h i g h t o e n d t h e c o m m u n i c a t i o n c y c l e . t h i s a l l o w s c o m p l e t e m e m o r y t r a n s f e r s w i t h o u t t h e n e e d f o r a d d i t i o n a l i n s t r u c t i o n s . r e g a r d l e s s o f t h e m o d e , i f c s b i s t a k e n h i g h i n t h e m i d d l e o f a b y t e t r a n s f e r , t h e s p i s t a t e m a c h i n e i s r e s e t a n d t h e d e v i c e w a i t s f o r a n e w i n s t r u c t i o n . i n a d d i t i o n t o t h e o p e r a t i o n m o d e s , t h e s p i p o r t c a n b e c o n f i g u r e d t o o p e r a t e i n d i f f e r e n t m a n n e r s . f o r a p p l i c a t i o n s t h a t d o n o t r e q u i r e a c o n t r o l p o r t , t h e c s b l i n e c a n b e t i e d a n d h e l d h i g h . t h i s p l a c e s t h e r e m a i n d e r o f t h e s p i p i n s i n t h e i r s e c o n d a r y m o d e , a s d e f i n e d i n t h e s d i o p i n a n d s c l k p i n s e c t i o n s . c s b c a n a l s o b e t i e d l o w t o e n a b l e 2 - w i r e m o d e . w h e n c s b i s t i e d l o w , s c l k a n d s d i o a r e t h e o n l y p i n s r e q u i r e d f o r c o m m u n i c a t i o n . a l t h o u g h t h e d e v i c e i s s y n c h r o n i z e d d u r i n g p o w e r - u p , c a u t i o n m u s t b e e x e r c i s e d w h e n u s i n g t h i s m o d e t o e n s u r e t h a t t h e s e r i a l p o r t r e m a i n s s y n c h r o n i z e d w i t h t h e c s b l i n e . w h e n o p e r a t i n g i n 2 - w i r e m o d e , i t i s r e c o m m e n d e d t h a t a 1 - , 2 - , o r 3 - b y t e t r a n s f e r b e u s e d e x c l u s i v e l y . w i t h o u t a n a c t i v e c s b l i n e , s t r e a m i n g m o d e c a n b e e n t e r e d b u t n o t e x i t e d . i n a d d i t i o n t o w o r d l e n g t h , t h e i n s t r u c t i o n p h a s e d e t e r m i n e s w h e t h e r t h e s e r i a l f r a m e i s a r e a d o r w r i t e o p e r a t i o n , a l l o w i n g t h e s e r i a l p o r t t o b e u s e d t o b o t h p r o g r a m t h e c h i p a n d t o r e a d t h e c o n t e n t s o f t h e o n - c h i p m e m o r y . i f t h e i n s t r u c t i o n i s a r e a d - b a c k o p e r a t i o n , p e r f o r m i n g a r e a d b a c k c a u s e s t h e s e r i a l d a t a i n p u t / o u t p u t ( s d i o ) p i n t o c h a n g e d i r e c t i o n f r o m a n i n p u t t o a n o u t p u t a t t h e a p p r o p r i a t e p o i n t i n t h e s e r i a l f r a m e . d a t a c a n b e s e n t i n m s b f i r s t m o d e o r l s b f i r s t m o d e . m s b f i r s t m o d e i s t h e d e f a u l t a t p o w e r - u p a n d c a n b e c h a n g e d b y a d j u s t i n g t h e c o n f i g u r a t i o n r e g i s t e r . f o r m o r e i n f o r m a t i o n a b o u t t h i s a n d o t h e r f e a t u r e s , s e e t h e a n - 8 7 7 a p p l i c a t i o n n o t e , i n t e r f a c i n g t o h i g h s p e e d a d c s v i a s p i . h a r d w a r e i n t e r f a c e t h e p i n s d e s c r i b e d i n t a b l e 1 7 c o n s t i t u t e t h e p h y s i c a l i n t e r f a c e b e t w e e n t h e u s e r ? s p r o g r a m m i n g d e v i c e a n d t h e s e r i a l p o r t o f t h e a d 9 2 7 9 . t h e s c l k a n d c s b p i n s f u n c t i o n a s i n p u t s w h e n u s i n g t h e s p i . t h e s d i o p i n i s b i d i r e c t i o n a l , f u n c t i o n i n g a s a n i n p u t d u r i n g w r i t e p h a s e s a n d a s a n o u t p u t d u r i n g r e a d b a c k . i f m u l t i p l e s d i o p i n s s h a r e a c o m m o n c o n n e c t i o n , e n s u r e t h a t p r o p e r v o h l e v e l s a r e m e t . f i g u r e 6 8 s h o w s t h e n u m b e r o f s d i o p i n s t h a t c a n b e c o n n e c t e d t o g e t h e r a n d t h e r e s u l t i n g v o h l e v e l , a s s u m i n g t h e s a m e l o a d f o r e a c h a d 9 2 7 9 . 0 9 4 2 3 - 0 6 8 n u m b e r o f s d i o p i n s c o n n e c t e d t o g e t h e r v o h ( v ) 1 . 7 1 5 1 . 7 2 0 1 . 7 2 5 1 . 7 3 0 1 . 7 3 5 1 . 7 4 0 1 . 7 4 5 1 . 7 5 0 1 . 7 5 5 1 . 7 6 0 1 . 7 6 5 1 . 7 7 0 1 . 7 7 5 1 . 7 8 0 1 . 7 8 5 1 . 7 9 0 1 . 7 9 5 1 . 8 0 0 0 3 0 2 0 1 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 1 0 0 f i g u r e 6 8 . s d i o p i n l o a d i n g
a d 9 2 7 9 r e v . 0 | p a g e 3 8 o f 4 4 t h i s i n t e r f a c e i s f l e x i b l e e n o u g h t o b e c o n t r o l l e d b y e i t h e r s e r i a l p r o m s o r p i c m i c r o c o n t r o l l e r s , p r o v i d i n g t h e u s e r w i t h a n a l t e r n a t i v e m e t h o d , o t h e r t h a n a f u l l s p i c o n t r o l l e r , f o r p r o g r a m m i n g t h e d e v i c e ( s e e t h e a n - 8 1 2 a p p l i c a t i o n n o t e ) . d o n ? t c a r e d o n ? t c a r e d o n ? t c a r e d o n ? t c a r e s d i o s c l k c s b t s t d h t h i g h t c l k t l o w t d s t h r / w w 1 w 0 a 1 2 a 1 1 a 1 0 a 9 a 8 a 7 d 5 d 4 d 3 d 2 d 1 d 0 0 9 4 2 3 - 0 6 9 f i g u r e 6 9 . s e r i a l t i m i n g d e t a i l s t a b l e 1 8 . s e r i a l t i m i n g d e f i n i t i o n s p a r a m e t e r t i m i n g ( n s m i n ) d e s c r i p t i o n t d s 5 s e t u p t i m e b e t w e e n t h e d a t a a n d t h e r i s i n g e d g e o f s c l k t d h 2 h o l d t i m e b e t w e e n t h e d a t a a n d t h e r i s i n g e d g e o f s c l k t c l k 4 0 p e r i o d o f t h e c l o c k t s 5 s e t u p t i m e b e t w e e n c s b a n d s c l k t h 2 h o l d t i m e b e t w e e n c s b a n d s c l k t h i g h 1 6 m i n i m u m p e r i o d t h a t s c l k s h o u l d b e i n a l o g i c h i g h s t a t e t l o w 1 6 m i n i m u m p e r i o d t h a t s c l k s h o u l d b e i n a l o g i c l o w s t a t e t e n _ s d i o 1 0 m i n i m u m t i m e f o r t h e s d i o p i n t o s w i t c h f r o m a n i n p u t t o a n o u t p u t r e l a t i v e t o t h e s c l k f a l l i n g e d g e ( n o t s h o w n i n f i g u r e 6 9 ) t d i s _ s d i o 1 0 m i n i m u m t i m e f o r t h e s d i o p i n t o s w i t c h f r o m a n o u t p u t t o a n i n p u t r e l a t i v e t o t h e s c l k r i s i n g e d g e ( n o t s h o w n i n f i g u r e 6 9 )
a d 9 2 7 9 r e v . 0 | p a g e 3 9 o f 4 4 m e m o r y m a p r e a d i n g t h e m e m o r y m a p t a b l e e a c h r o w i n t h e m e m o r y m a p r e g i s t e r t a b l e h a s e i g h t b i t l o c a - t i o n s . t h e m e m o r y m a p i s r o u g h l y d i v i d e d i n t o t h r e e s e c t i o n s : t h e c h i p c o n f i g u r a t i o n r e g i s t e r m a p ( a d d r e s s 0 x 0 0 t o a d d r e s s 0 x 0 2 ) , t h e d e v i c e i n d e x a n d t r a n s f e r r e g i s t e r m a p ( a d d r e s s 0 x 0 4 t o a d d r e s s 0 x f f ) , a n d t h e p r o g r a m r e g i s t e r m a p ( a d d r e s s 0 x 0 8 t o a d d r e s s 0 x 2 d ) . t h e l e f t m o s t c o l u m n o f t h e m e m o r y m a p i n d i c a t e s t h e r e g i s t e r a d d r e s s , a n d t h e d e f a u l t v a l u e i s s h o w n i n t h e s e c o n d r i g h t m o s t c o l u m n . t h e b i t 7 ( m s b ) c o l u m n i s t h e s t a r t o f t h e d e f a u l t h e x a d e c i m a l v a l u e g i v e n . f o r e x a m p l e , a d d r e s s 0 x 0 9 , t h e c l o c k r e g i s t e r , h a s a d e f a u l t v a l u e o f 0 x 0 1 , m e a n i n g t h a t b i t 7 = 0 , b i t 6 = 0 , b i t 5 = 0 , b i t 4 = 0 , b i t 3 = 0 , b i t 2 = 0 , b i t 1 = 0 , a n d b i t 0 = 1 , o r 0 0 0 0 0 0 0 1 i n b i n a r y . t h i s s e t t i n g i s t h e d e f a u l t f o r t h e d u t y c y c l e s t a b i l i z e r i n t h e o n c o n d i t i o n . b y w r i t i n g a 0 t o b i t 0 o f t h i s a d d r e s s , f o l l o w e d b y 0 x 0 1 i n r e g i s t e r 0 x f f ( t h e t r a n s f e r b i t ) , t h e d u t y c y c l e s t a b i l i z e r i s t u r n e d o f f . i t i s i m p o r t a n t t o f o l l o w e a c h w r i t i n g s e q u e n c e w i t h a t r a n s f e r b i t t o u p d a t e t h e s p i r e g i s t e r s . a l l r e g i s t e r s e x c e p t r e g i s t e r 0 x 0 0 , r e g i s t e r 0 x 0 4 , r e g i s t e r 0 x 0 5 , a n d r e g i s t e r 0 x f f a r e b u f f e r e d w i t h a m a s t e r s l a v e l a t c h a n d r e q u i r e w r i t i n g t o t h e t r a n s f e r b i t . f o r m o r e i n f o r m a t i o n o n t h i s a n d o t h e r f u n c t i o n s , c o n s u l t t h e a n - 8 7 7 a p p l i c a t i o n n o t e , i n t e r f a c i n g t o h i g h s p e e d a d c s v i a s p i . r e s e r v e d l o c a t i o n s u n d e f i n e d m e m o r y l o c a t i o n s s h o u l d n o t b e w r i t t e n t o e x c e p t w h e n w r i t i n g t h e d e f a u l t v a l u e s s u g g e s t e d i n t h i s d a t a s h e e t . a d d r e s s e s t h a t h a v e v a l u e s m a r k e d a s 0 s h o u l d b e c o n s i d e r e d r e s e r v e d a n d h a v e a 0 w r i t t e n i n t o t h e i r r e g i s t e r s d u r i n g p o w e r - u p . d e f a u l t v a l u e s a f t e r a r e s e t , c r i t i c a l r e g i s t e r s a r e a u t o m a t i c a l l y l o a d e d w i t h d e f a u l t v a l u e s . t h e s e v a l u e s a r e i n d i c a t e d i n t a b l e 1 9 , w h e r e a n x r e f e r s t o a n u n d e f i n e d f e a t u r e . l o g i c l e v e l s a n e x p l a n a t i o n o f v a r i o u s r e g i s t e r s f o l l o w s : ? b i t i s s e t ? i s s y n o n y m o u s w i t h ? b i t i s s e t t o l o g i c 1 ? o r ? w r i t i n g l o g i c 1 f o r t h e b i t . ? s i m i l a r l y , ? b i t i s c l e a r e d ? i s s y n o n y m o u s w i t h ? b i t i s s e t t o l o g i c 0 ? o r ? w r i t i n g l o g i c 0 f o r t h e b i t . ?
a d 9 2 7 9 r e v . 0 | p a g e 4 0 o f 4 4 t a b l e 1 9 . a d 9 2 7 9 m e m o r y m a p r e g i s t e r s a d d r . ( h e x ) r e g i s t e r n a m e b i t 7 ( m s b ) b i t 6 b i t 5 b i t 4 b i t 3 b i t 2 b i t 1 b i t 0 ( l s b ) d e f a u l t v a l u e c o m m e n t s c h i p c o n f i g u r a t i o n r e g i s t e r s 0 x 0 0 c h i p _ p o r t _ c o n f i g 0 l s b f i r s t 1 = o n 0 = o f f ( d e f a u l t ) s o f t r e s e t 1 = o n 0 = o f f ( d e f a u l t ) 1 1 s o f t r e s e t 1 = o n 0 = o f f ( d e f a u l t ) l s b f i r s t 1 = o n 0 = o f f ( d e f a u l t ) 0 0 x 1 8 n i b b l e s s h o u l d b e m i r r o r e d s o t h a t l s b o r m s b f i r s t m o d e i s s e t c o r - r e c t l y r e g a r d l e s s o f s h i f t m o d e . 0 x 0 1 c h i p _ i d c h i p i d b i t s [ 7 : 0 ] ( a d 9 2 7 9 = 0 x 7 c ) , ( d e f a u l t ) 0 x 7 c d e f a u l t i s u n i q u e c h i p i d , d i f f e r e n t f o r e a c h d e v i c e . r e a d - o n l y r e g i s t e r . 0 x 0 2 c h i p _ g r a d e x x s p e e d m o d e [ 5 : 4 ] ( i d e n t i f y d e v i c e v a r i a n t s o f c h i p i d ) 0 0 : m o d e i ( 4 0 m s p s ) ( d e f a u l t ) 0 1 : m o d e i i ( 6 5 m s p s ) 1 0 : m o d e i i i ( 8 0 m s p s ) x x x x 0 x 0 0 c h i l d i d u s e d t o d i f f e r e n t i a t e a d c s p e e d p o w e r m o d e s . d e v i c e i n d e x a n d t r a n s f e r r e g i s t e r s 0 x 0 4 d e v i c e _ i n d e x _ 2 x x x x d a t a c h a n n e l h 1 = o n ( d e f a u l t ) 0 = o f f d a t a c h a n n e l g 1 = o n ( d e f a u l t ) 0 = o f f d a t a c h a n n e l f 1 = o n ( d e f a u l t ) 0 = o f f d a t a c h a n n e l e 1 = o n ( d e f a u l t ) 0 = o f f 0 x 0 f b i t s a r e s e t t o d e t e r m i n e w h i c h o n - c h i p d e v i c e r e c e i v e s t h e n e x t w r i t e c o m m a n d . 0 x 0 5 d e v i c e _ i n d e x _ 1 x x c l o c k c h a n n e l d c o 1 = o n 0 = o f f ( d e f a u l t ) c l o c k c h a n n e l f c o 1 = o n 0 = o f f ( d e f a u l t ) d a t a c h a n n e l d 1 = o n ( d e f a u l t ) 0 = o f f d a t a c h a n n e l c 1 = o n ( d e f a u l t ) 0 = o f f d a t a c h a n n e l b 1 = o n ( d e f a u l t ) 0 = o f f d a t a c h a n n e l a 1 = o n ( d e f a u l t ) 0 = o f f 0 x 0 f b i t s a r e s e t t o d e t e r m i n e w h i c h o n - c h i p d e v i c e r e c e i v e s t h e n e x t w r i t e c o m m a n d . 0 x f f d e v i c e _ u p d a t e x x x x x x x s w t r a n s f e r 1 = o n 0 = o f f ( d e f a u l t ) 0 x 0 0 s y n c h r o n o u s l y t r a n s f e r s d a t a f r o m t h e m a s t e r s h i f t r e g i s t e r t o t h e s l a v e . p r o g r a m f u n c t i o n r e g i s t e r s 0 x 0 8 m o d e s x x x 0 0 i n t e r n a l p o w e r - d o w n m o d e 0 0 0 = c h i p r u n ( d e f a u l t ) 0 0 1 = f u l l p o w e r - d o w n 0 1 0 = s t a n d b y 0 1 1 = r e s e t 1 0 0 = c w m o d e ( t g c p d w n ) 0 x 0 0 d e t e r m i n e s g e n e r i c m o d e s o f c h i p o p e r a t i o n ( g l o b a l ) . 0 x 0 9 c l o c k x x x x x x x d c s 1 = o n ( d e f a u l t ) 0 = o f f 0 x 0 1 t u r n s t h e i n t e r n a l d u t y c y c l e s t a b i l i z e r ( d c s ) o n a n d o f f ( g l o b a l ) . 0 x 0 d t e s t _ i o u s e r t e s t m o d e 0 0 = o f f ( d e f a u l t ) 0 1 = o n , s i n g l e a l t e r n a t e 1 0 = o n , s i n g l e o n c e 1 1 = o n , a l t e r n a t e o n c e r e s e t p n l o n g g e n 1 = o n 0 = o f f ( d e f a u l t ) r e s e t p n s h o r t g e n 1 = o n 0 = o f f ( d e f a u l t ) o u t p u t t e s t m o d e ? s e e t a b l e 1 3 0 0 0 0 = o f f ( d e f a u l t ) 0 0 0 1 = m i d s c a l e s h o r t 0 0 1 0 = + f s s h o r t 0 0 1 1 = ? f s s h o r t 0 1 0 0 = c h e c k e r b o a r d o u t p u t 0 1 0 1 = p n s e q u e n c e l o n g 0 1 1 0 = p n s e q u e n c e s h o r t 0 1 1 1 = o n e - / z e r o - w o r d t o g g l e 1 0 0 0 = u s e r i n p u t 1 0 0 1 = 1 - / 0 - b i t t o g g l e 1 0 1 0 = 1 s y n c 1 0 1 1 = o n e b i t h i g h 1 1 0 0 = m i x e d b i t f r e q u e n c y ( f o r m a t d e t e r m i n e d b y o u t p u t _ m o d e ) 0 x 0 0 w h e n t h i s r e g i s t e r i s s e t , t h e t e s t d a t a i s p l a c e d o n t h e o u t p u t p i n s i n p l a c e o f n o r m a l d a t a . ( l o c a l , e x p e c t f o r p n s e q u e n c e . ) 0 x 0 e g p o o u t p u t s x x x x g e n e r a l - p u r p o s e d i g i t a l o u t p u t s 0 x 0 0 v a l u e s p l a c e d o n g p o [ 0 : 3 ] p i n s ( g l o b a l ) .
a d 9 2 7 9 r e v . 0 | p a g e 4 1 o f 4 4 a d d r . ( h e x ) r e g i s t e r n a m e b i t 7 ( m s b ) b i t 6 b i t 5 b i t 4 b i t 3 b i t 2 b i t 1 b i t 0 ( l s b ) d e f a u l t v a l u e c o m m e n t s 0 x 0 f f l e x _ c h a n n e l _ i n p u t f i l t e r c u t o f f f r e q u e n c y c o n t r o l 0 0 0 0 = 1 . 3 1 / 3 f s a m p l e 0 0 0 1 = 1 . 2 1 / 3 f s a m p l e 0 0 1 0 = 1 . 1 1 / 3 f s a m p l e 0 0 1 1 = 1 . 0 1 / 3 f s a m p l e ( d e f a u l t ) 0 1 0 0 = 0 . 9 1 / 3 f s a m p l e 0 1 0 1 = 0 . 8 1 / 3 f s a m p l e 0 1 1 0 = 0 . 7 1 / 3 f s a m p l e 1 0 0 0 = 1 . 3 1 / 4 . 5 f s a m p l e 1 0 0 1 = 1 . 2 1 / 4 . 5 f s a m p l e 1 0 1 0 = 1 . 1 1 / 4 . 5 f s a m p l e 1 0 1 1 = 1 . 0 1 / 4 . 5 f s a m p l e 1 1 0 0 = 0 . 9 1 / 4 . 5 f s a m p l e 1 1 0 1 = 0 . 8 1 / 4 . 5 f s a m p l e 1 1 1 0 = 0 . 7 1 / 4 . 5 f s a m p l e x x x x 0 x 3 0 a n t i a l i a s i n g f i l t e r c u t o f f ( g l o b a l ) . 0 x 1 0 f l e x _ o f f s e t x x 1 0 0 0 0 0 0 x 2 0 r e s e r v e d . 0 x 1 1 f l e x _ g a i n x x x x p g a g a i n 0 0 = 2 1 d b 0 1 = 2 4 d b ( d e f a u l t ) 1 0 = 2 7 d b 1 1 = 3 0 d b l n a g a i n 0 0 = 1 5 . 6 d b 0 1 = 1 7 . 9 d b 1 0 = 2 1 . 3 d b ( d e f a u l t ) 0 x 0 6 l n a a n d p g a g a i n a d j u s t m e n t ( g l o b a l ) . 0 x 1 2 b i a s _ c u r r e n t x x x x 1 x l n a b i a s 0 0 = h i g h 0 1 = m i d - h i g h ( d e f a u l t ) 1 0 = m i d - l o w 1 1 = l o w 0 x 0 9 l n a b i a s c u r r e n t a d j u s t m e n t ( g l o b a l ) . 0 x 1 4 o u t p u t _ m o d e x 0 = l v d s a n s i - 6 4 4 ( d e f a u l t ) 1 = l v d s l o w p o w e r , ( i e e e 1 5 9 6 . 3 s i m i l a r ) x x x o u t p u t i n v e r t e n a b l e 1 = o n 0 = o f f ( d e f a u l t ) d a t a f o r m a t s e l e c t 0 0 = o f f s e t b i n a r y ( d e f a u l t ) 0 1 = t w o s c o m p l e m e n t 0 x 0 0 c o n f i g u r e s t h e o u t p u t s a n d t h e f o r m a t o f t h e d a t a ( b i t s [ 7 : 3 ] a n d b i t s [ 1 : 0 ] a r e g l o b a l ; b i t 2 i s l o c a l ) . 0 x 1 5 o u t p u t _ a d j u s t x x o u t p u t d r i v e r t e r m i n a t i o n 0 0 = n o n e ( d e f a u l t ) 0 1 = 2 0 0 1 0 = 1 0 0 1 1 = 1 0 0 x x x d c o a n d f c o 2 d r i v e s t r e n g t h 1 = o n 0 = o f f ( d e f a u l t ) 0 x 0 0 d e t e r m i n e s l v d s o r o t h e r o u t p u t p r o p e r t i e s . p r i m a r i l y f u n c t i o n s t o s e t t h e l v d s s p a n a n d c o m m o n - m o d e l e v e l s i n p l a c e o f a n e x t e r n a l r e s i s t o r ( b i t s [ 7 : 1 ] a r e g l o b a l ; b i t 0 i s l o c a l ) . 0 x 1 6 o u t p u t _ p h a s e x x x x o u t p u t c l o c k p h a s e a d j u s t 0 0 0 0 = 0 r e l a t i v e t o d a t a e d g e 0 0 0 1 = 6 0 r e l a t i v e t o d a t a e d g e 0 0 1 0 = 1 2 0 r e l a t i v e t o d a t a e d g e 0 0 1 1 = 1 8 0 r e l a t i v e t o d a t a e d g e ( d e f a u l t ) 0 1 0 0 = r e s e r v e d 0 1 0 1 = 3 0 0 r e l a t i v e t o d a t a e d g e 0 1 1 0 = 3 6 0 r e l a t i v e t o d a t a e d g e 0 1 1 1 = r e s e r v e d 1 0 0 0 = 4 8 0 r e l a t i v e t o d a t a e d g e 1 0 0 1 = 5 4 0 r e l a t i v e t o d a t a e d g e 1 0 1 0 = 6 0 0 r e l a t i v e t o d a t a e d g e 1 0 1 1 t o 1 1 1 1 = 6 6 0 r e l a t i v e t o d a t a e d g e 0 x 0 3 o n d e v i c e s t h a t u s e g l o b a l c l o c k d i v i d e , d e t e r - m i n e s w h i c h p h a s e o f t h e d i v i d e r o u t p u t i s u s e d t o s u p p l y t h e o u t p u t c l o c k . i n t e r n a l l a t c h i n g i s u n a f f e c t e d . ( g l o b a l ) 0 x 1 8 f l e x _ v r e f x 0 = i n t e r n a l r e f e r e n c e 1 = e x t e r n a l r e f e r e n c e x x x x 1 1 0 x 0 3 s e l e c t i n t e r n a l r e f e r e n c e ( r e c o m m e n d e d d e f a u l t ) o r e x t e r n a l r e f e r e n c e ( g l o b a l ) . 0 x 1 9 u s e r _ p a t t 1 _ l s b b 7 b 6 b 5 b 4 b 3 b 2 b 1 b 0 0 x 0 0 u s e r - d e f i n e d p a t t e r n 1 , l s b ( g l o b a l ) .
a d 9 2 7 9 r e v . 0 | p a g e 4 2 o f 4 4 a d d r . ( h e x ) r e g i s t e r n a m e b i t 7 ( m s b ) b i t 6 b i t 5 b i t 4 b i t 3 b i t 2 b i t 1 b i t 0 ( l s b ) d e f a u l t v a l u e c o m m e n t s 0 x 1 a u s e r _ p a t t 1 _ m s b b 1 5 b 1 4 b 1 3 b 1 2 b 1 1 b 1 0 b 9 b 8 0 x 0 0 u s e r - d e f i n e d p a t t e r n 1 , m s b ( g l o b a l ) . 0 x 1 b u s e r _ p a t t 2 _ l s b b 7 b 6 b 5 b 4 b 3 b 2 b 1 b 0 0 x 0 0 u s e r - d e f i n e d p a t t e r n 2 , l s b ( g l o b a l ) . 0 x 1 c u s e r _ p a t t 2 _ m s b b 1 5 b 1 4 b 1 3 b 1 2 b 1 1 b 1 0 b 9 b 8 0 x 0 0 u s e r - d e f i n e d p a t t e r n 2 , m s b ( g l o b a l ) . 0 x 2 1 s e r i a l _ c o n t r o l l s b f i r s t 1 = o n 0 = o f f ( d e f a u l t ) x x x < 1 0 m s p s , l o w e n c o d e r a t e m o d e 1 = o n 0 = o f f ( d e f a u l t ) 0 0 0 = 1 2 b i t s ( d e f a u l t , n o r m a l b i t s t r e a m ) 0 0 1 = 8 b i t s 0 1 0 = 1 0 b i t s 0 1 1 = 1 2 b i t s 1 0 0 = 1 4 b i t s 0 x 0 0 s e r i a l s t r e a m c o n t r o l ( g l o b a l ) . 0 x 2 2 s e r i a l _ c h _ s t a t x x x x x x c h a n n e l o u t p u t r e s e t 1 = o n 0 = o f f ( d e f a u l t ) c h a n n e l p o w e r - d o w n 1 = o n 0 = o f f ( d e f a u l t ) 0 x 0 0 u s e d t o p o w e r d o w n i n d i v i d u a l s e c t i o n s o f a c o n v e r t e r ( l o c a l ) . 0 x 2 b f l e x _ f i l t e r x e n a b l e a u t o m a t i c l o w - p a s s t u n i n g 1 = o n ( s e l f - c l e a r i n g ) x x h i g h - p a s s f i l t e r c u t o f f 0 0 0 0 = f l p / 1 2 . 0 0 0 0 0 1 = f l p / 8 . 5 7 0 0 1 0 = f l p / 6 . 6 7 0 0 1 1 = f l p / 5 . 4 6 0 1 0 0 = f l p / 4 . 6 2 0 1 0 1 = f l p / 4 . 0 0 0 1 1 0 = f l p / 3 . 5 3 0 1 1 1 = f l p / 3 . 1 6 0 x 0 0 f i l t e r c u t o f f ( g l o b a l ) . ( f l p = l o w - p a s s f i l t e r c u t o f f f r e q u e n c y . ) 0 x 2 c a n a l o g _ i n p u t x x x x x x l o - x , l o s w - x c o n n e c t i o n 0 0 = r f b 1 ( d e f a u l t ) 0 1 = r f b 1 | | r f b 2 1 0 = r f b 2 1 1 = 0 x 0 0 l n a a c t i v e t e r m i n a t i o n / i n p u t i m p e d a n c e ( g l o b a l ) . 0 x 2 d c w d o p p l e r i / q d e m o d u l a t o r p h a s e x x x c w d o p p l e r c h a n n e l e n a b l e 1 = o n 0 = o f f i / q d e m o d u l a t o r p h a s e 0 0 0 0 = 0 0 0 0 1 = 2 2 . 5 0 0 1 0 = 4 5 0 0 1 1 = 6 7 . 5 0 1 0 0 = 9 0 0 1 0 1 = 1 1 2 . 5 0 1 1 0 = 1 3 5 0 1 1 1 = 1 5 7 . 5 1 0 0 0 = 1 8 0 1 0 0 1 = 2 0 2 . 5 1 0 1 0 = 2 2 5 1 0 1 1 = 2 4 7 . 5 1 1 0 0 = 2 7 0 1 1 0 1 = 2 9 2 . 5 1 1 1 0 = 3 1 5 1 1 1 1 = 3 3 7 . 5 0 x 0 0 p h a s e o f d e m o d u l a t o r s ( l o c a l ) .
a d 9 2 7 9 r e v . 0 | p a g e 4 3 o f 4 4 o u t l i n e d i m e n s i o n s * c o m p l i a n t w i t h j e d e c s t a n d a r d s m o - 2 7 5 - e e a b - 1 w i t h e x c e p t i o n t o p a c k a g e h e i g h t . 1 0 - 2 1 - 2 0 1 0 - b 0 . 8 0 0 . 6 0 r e f a b c d e f g 9 1 0 8 1 1 1 2 7 5 6 4 2 3 1 b o t t o m v i e w 8 . 8 0 b s c s q h j k lm d e t a i l a t o p v i e w d e t a i l a c o p l a n a r i t y 0 . 2 0 0 . 5 0 0 . 4 5 0 . 4 0 * 1 . 4 0 m a x b a l l d i a m e t e r s e a t i n g p l a n e 1 0 . 1 0 1 0 . 0 0 s q 9 . 9 0 a 1 b a l l c o r n e r a 1 b a l l c o r n e r 0 . 2 5 m i n 0 . 6 5 m i n f i g u r e 7 0 . 1 4 4 - b a l l c h i p s c a l e p a c k a g e , b a l l g r i d a r r a y [ c s p _ b g a ] ( b c - 1 4 4 - 1 ) d i m e n s i o n s s h o w n i n m i l l i m e t e r s o r d e r i n g g u i d e m o d e l 1 t e m p e r a t u r e r a n g e p a c k a g e d e s c r i p t i o n p a c k a g e o p t i o n a d 9 2 7 9 b b c z ? 4 0 c t o + 8 5 c 1 4 4 - b a l l c h i p s c a l e p a c k a g e , b a l l g r i d a r r a y [ c s p _ b g a ] b c - 1 4 4 - 1 a d 9 2 7 9 - 6 5 e b z e v a l u a t i o n b o a r d a d 9 2 7 9 - 8 0 k i t z e v a l u a t i o n b o a r d a n d h i g h s p e e d f p g a - b a s e d d a t a c a p t u r e b o a r d 1 z = r o h s c o m p l i a n t p a r t .
a d 9 2 7 9 r e v . 0 | p a g e 4 4 o f 4 4 n o t e s ? 2 0 1 0 a n a l o g d e v i c e s , i n c . a l l r i g h t s r e s e r v e d . t r a d e m a r k s a n d r e g i s t e r e d t r a d e m a r k s a r e t h e p r o p e r t y o f t h e i r r e s p e c t i v e o w n e r s . d 0 9 4 2 3 - 0 - 1 0 / 1 0 ( 0 )

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