該AFE4462是用于光學生物傳感應用的模擬前端，例如心率監(jiān)測 （HRM） 和外周毛細血管氧飽和度 （SpO2）。該器件支持多達 16 個開關發(fā)光二極管 （LED） 和多達 4 個光電二極管 （PD）。AFE 有兩個 LED 驅(qū)動器，每個驅(qū)動器具有 8 位電流控制。該器件具有高動態(tài)范圍的發(fā)射和接收電路，有助于檢測非常小的信號電平。最多可以定義 16 個信號相位組，每個相位組包括 LED 和環(huán)境相位的組合。可以自動控制接收器輸入端的低噪聲偏移DAC，以消除環(huán)境光和LED光的直流電。來自每相 4 個 PD 中每個 PD 的電流通過 TIA 轉(zhuǎn)換為電壓，經(jīng)過濾波，然后使用公共 ADC 進行數(shù)字化。ADC代碼可以存儲在256個采樣的FIFO模塊中。可以使用 SPI 或 I2C 接口讀出 FIFO。
*附件：afe4462.pdf

特性

• 支持多達 16 個相位組的信號采集
• 支持多達 16 個 LED、4 個 PD
• 每相靈活分配 LED、PD
• 以不同的數(shù)據(jù)速率同時從不同傳感器采集信號
• 準確、連續(xù)的 PPG 監(jiān)測：
  • 低電流，用于在可穿戴設備上連續(xù)監(jiān)測心率，典型值：LED 為 15 μA，接收器為 15 μA
  • 峰值系統(tǒng)信噪比為 115 dB
• 發(fā)射機：
  • 8位可編程LED電流，范圍可調(diào)范圍為25 mA至250 mA
  • 兩個 LED 并聯(lián)點亮的模式，具有獨立的每相電流控制
  • 每相可編程 LED 導通時間
  • 同時支持 16 個 LED 用于 SpO2、多波長 HRM 和光譜學
• 接收器：
  • 支持4個時間復用PD輸入
  • 2 個并行接收器（4 組 TIA/濾波器）
  • 每個TIA輸入端均有單獨的環(huán)境失調(diào)減法DAC，每相控制為8位，范圍可調(diào)至255 μA
  • 每個TIA輸入端的單獨LED失調(diào)減法DAC，每相控制9位，范圍為64μA
  • ADC輸出端的數(shù)字環(huán)境減法
  • 具有可編程帶寬的噪聲濾波
  • 跨阻增益：3.7 kΩ 至 1 MΩ
• 支持外部時鐘或內(nèi)部振蕩器
• 可選擇采集與系統(tǒng)時鐘同步的數(shù)據(jù)
• 自動消除環(huán)境、LED 的直流
• 具有 256 個樣本深度的 FIFO
• SPI?接口/I2C接口
• 2.6 mm × 2.6 mm DSBGA，0.4 mm 間距
• 電源：Rx：1.7 - 1.9 V（LDO旁路）;1.9 - 3.6 V（啟用 LDO），Tx：3-5.5 V，IO：1.7-RX_SUP

參數(shù)

產(chǎn)品概述

?AFE4462?是德州儀器（TI）推出的一款超小型集成模擬前端（AFE），專為光學生物傳感應用設計。該器件于2024年12月首次發(fā)布，采用2.6mm×2.6mm DSBGA封裝。

主要特性

信號采集能力

• 支持最多?16個相位集?的信號采集
• 可驅(qū)動最多?16個LED?和? 4個光電二極管（PD） ?
• 每個相位內(nèi)可靈活分配LED和PD
• 支持不同傳感器以不同數(shù)據(jù)速率同時采集信號

性能指標

• ?卓越的信噪比?：峰值系統(tǒng)SNR達115dB
• ?低功耗設計?：典型值15μA（LED）和15μA（接收器），適合可穿戴設備連續(xù)心率監(jiān)測
• ?高精度PPG監(jiān)測?：實現(xiàn)準確、連續(xù)的光電容積脈搏波監(jiān)測

發(fā)射器特性

• ?8位可編程LED電流?：范圍25mA至250mA
• ?并行驅(qū)動模式?：可同時驅(qū)動兩個LED，具有獨立相位電流控制
• ?可編程LED導通時間?：每個相位獨立控制
• ?多波長支持?：同時支持16個LED用于SpO2、多波長HRM和光譜分析

接收器特性

• ?4路時分復用PD輸入?
• ?2個并行接收器?（4組TIA/濾波器）
• ?雙偏移消除DAC?：
  • 環(huán)境光偏移消除：8位/相位控制，最大255μA
  • LED偏移消除：9位控制，64μA范圍
• ?數(shù)字環(huán)境光消除?：在ADC輸出端實現(xiàn)
• ?可編程帶寬噪聲濾波?
• ?跨阻增益?：3.7kΩ至1MΩ

系統(tǒng)功能

• ?時鐘支持?：外部時鐘或內(nèi)部振蕩器
• ?同步采集?：可選與系統(tǒng)時鐘同步
• ?自動DC消除?：環(huán)境光和LED的直流分量自動消除
• ?FIFO存儲?：256樣本深度
• ?通信接口?：SPI?和I2C接口

應用領域

• ? 可穿戴設備和聽戴設備的光學心率監(jiān)測（HRM） ?
• ?心率變異性（HRV）分析?
• ?脈搏血氧飽和度（SpO2）測量?
• ?光學光譜分析?

電源要求

• ?接收器電源?：1.7-1.9V（LDO旁路）；1.9-3.6V（LDO啟用）
• ?發(fā)射器電源?：3-5.5V
• ?IO電源?：1.7-RX_SUP

封裝信息

• ?封裝類型?：DSBGA（36引腳）
• ?尺寸?：2.60mm×2.60mm
• ?引腳間距?：0.4mm
• ?工作溫度?：-20°C至85°C

技術架構

AFE4462采用先進的信號處理架構，包含時序引擎、處理/抽取濾波器、8MHz振蕩器和256kHz振蕩器，確保在各種光學生物傳感應用中提供高性能和靈活性