該AFE4432是用于光學生物傳感應用的模擬前端，例如心率監測 （HRM） 和外周毛細血管氧飽和度 （SpO2）。該器件支持多達 4 個開關發光二極管 （LED） 和多達 3 個光電二極管 （PD）。AFE 有兩個 LED 驅動器，每個驅動器具有 8 位電流控制。該器件具有高動態范圍的發射和接收電路，有助于檢測非常小的信號電平。最多可以定義 12 個信號相位組，每個相位組包括 LED 和環境相位的組合。可以自動控制接收器輸入端的低噪聲偏移DAC，以消除環境光和LED光的直流電。來自每相PD的電流通過TIA轉換為電壓，進行濾波，然后使用公共ADC進行數字化處理。ADC代碼可以存儲在160個樣本的FIFO模塊中。可以使用 SPI 或 I 讀出 FIFO^2^C 接口。
*附件：afe4432.pdf

特性

• 支持多達 12 個相位組的信號采集
• 支持多達 4 個 LED、3 個 PD
• 每相靈活分配 LED、PD
• 以不同的數據速率同時從不同傳感器采集信號
• 準確、連續的 PPG 監測：
  • 低電流，用于可穿戴設備上的連續心率監測，典型值：接收器為 12 μA
  • 0.5-10 Hz 頻段內的峰值系統信噪比為 115 dB，可實現高精度 SpO2 測量
• 發射機：
  • 8位可編程LED電流，范圍可調范圍為25 mA至250 mA
  • 兩個 LED 并聯點亮的模式，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 4 個 LED 用于 SpO2、多波長 HRM
• 接收器：
  • 支持3個時間復用PD輸入
  • 2 個并行接收器（2 組 TIA/濾波器）
  • 每個TIA輸入端均有單獨的環境失調減法DAC，每相控制為8位，范圍可調至255 μA
  • 每個TIA輸入端的單獨LED失調減法DAC，每相控制9位，范圍為64μA
  • ADC輸出端的數字環境減法
  • 具有可編程帶寬的噪聲濾波
  • 跨阻增益：3.7 kΩ 至 1 MΩ
• 支持外部時鐘或內部振蕩器
• 可選擇采集與系統時鐘同步的數據
• 自動消除環境、LED 的直流
• 具有 160 個樣本深度的 FIFO
• SPI?接口/I2C接口
• 1.9 mm × 1.8 mm DSBGA，0.35 mm 間距
• 電源：Rx：1.7 - 1.9 V，Tx：3-5.5 V

參數

方框圖

一、產品核心定位

AFE4432 是德州儀器（TI）推出的超小型集成模擬前端（AFE），專為光學生物傳感應用設計，核心用于心率監測（HRM）、心率變異性（HRV）及脈搏血氧飽和度（SpO?）測量，尤其適配可穿戴設備、入耳式設備等對尺寸和功耗敏感的場景。

二、關鍵特性

1. 傳感與信號采集能力

• 多通道支持 ：可連接最多 4 個 LED（發光二極管）和 3 個 PD（光電二極管），支持 12 組相位集的信號采集，每組相位集包含 LED 和環境光相位組合，且 LED、PD 在各相位中可靈活分配。
• 多速率同步采集 ：能從不同傳感器以不同數據速率同時采集信號，滿足復雜傳感需求。

2. 低功耗與高精度監測

• 低功耗設計 ：接收器典型電流僅 12μA，適合可穿戴設備持續心率監測，降低續航壓力。
• 高信噪比（SNR） ：在 0.5-10Hz 頻段內峰值系統 SNR 達 115dB，保障 SpO?測量的高精度。

3. 發射器（LED 驅動）參數

• 電流控制 ：8 位可編程 LED 電流，范圍可調節（25mA-250mA）；支持兩個 LED 并行觸發，且各相位電流獨立控制。
• 時序靈活 ：每個相位的 LED 導通時間可編程，同時兼容 4 個 LED 用于 SpO?和多波長 HRM。

4. 接收器（PD 信號處理）參數

• 輸入與抵消 ：支持 3 個時分復用 PD 輸入，配備 2 組并行接收器（含跨阻放大器 TIA / 濾波器）；每個 TIA 輸入有獨立環境偏移抵消 DAC（8 位 / 相位，最大 255μA）和 LED 偏移抵消 DAC（9 位 / 相位，64μA 范圍），且 ADC 輸出端支持數字環境光抵消，自動消除環境光和 LED 的直流分量。
• 濾波與增益 ：噪聲濾波帶寬可編程，跨阻增益范圍 3.7kΩ-1MΩ，適配不同信號強度場景。

5. 時鐘與數據存儲

• 時鐘選項 ：支持外部時鐘或內部振蕩器（4MHz、256kHz），可選擇與系統時鐘同步采集數據。
• 數據緩存 ：內置 160 采樣深度的 FIFO（先進先出）緩存，通過 SPI 或 I2C 接口讀取數據。

6. 尺寸與供電

• 超小封裝 ：1.9mm×1.8mm DSBGA 封裝，引腳間距 0.35mm，適合空間受限的設計。
• 供電范圍 ：接收器（Rx）1.7-1.9V，發射器（Tx）3-5.5V。

三、應用場景

• 可穿戴設備、入耳式設備的光學心率監測（HRM）
• 心率變異性（HRV）檢測
• 脈搏血氧飽和度（SpO?）測量

四、器件信息與訂購參數

1. 基礎器件信息

2. 訂購選項詳情

注：“現役（ACTIVE）” 表示推薦用于新設計；環保計劃中 “綠色” 指符合 RoHS 且無溴、銻類阻燃劑。

五、封裝與機械參數

1. 載帶與卷盤尺寸

2. 卷盤包裝盒尺寸

兩款器件（AFE4432YCHR/AFE4432YCHT）包裝盒統一尺寸：長 345.0mm× 寬 365.0mm× 高 55.0mm。

3. 封裝機械細節

• DSBGA 封裝最大高度 0.365mm，焊球尺寸典型值 0.05mm，焊球間距典型值 0.35mm。
• 推薦電路板布局：提供無 solder mask 定義（NSMD）和有 solder mask 定義（SMD，首選）兩種焊盤設計，建議參考 TI 文檔 SNVA009；鋼網設計推薦 0.075mm 厚度，激光切割梯形孔 + 圓角，提升焊膏釋放效果。