該AFE49I30是用于光學(xué)生物傳感/PPG 和 ECG 測量應(yīng)用的模擬前端。該器件支持多達(dá)六個(gè)開關(guān)發(fā)光二極管 （LED） 和多達(dá)四個(gè)光電二極管。最多可以定義 24 個(gè)信號(hào)相位，并且可以同步方式從每個(gè)相位獲取 PPG 或 ECG 信號(hào)。
*附件：afe49i30.pdf

特性

• 支持多達(dá) 24 個(gè)相位的信號(hào)采集
• 每個(gè) PPG 相位靈活分配 6 個(gè) LED、4 個(gè) PD
• 同步 PPG/ECG 信號(hào)采集，每個(gè)相位可配置為 PPG 或 ECG，并以不同的數(shù)據(jù)速率
• 同步 PPG/ECG 支持高達(dá) 1 kHz 的數(shù)據(jù)速率
• 僅心電圖模式支持高達(dá) 4 kHz 的數(shù)據(jù)速率
• PPG信號(hào)鏈：
  • 系統(tǒng)信噪比高達(dá) 108 dB（16 μA PD 電流）
  • 低電流，可在可穿戴設(shè)備上連續(xù)運(yùn)行，典型值：LED 為 15 μA，接收器為 20 μA
• PPG變送器：
  • 支持共陽極LED配置
  • 8 位可編程 LED 電流，范圍范圍為 25 mA 至 250 mA
  • 兩個(gè) LED 并聯(lián)點(diǎn)亮的模式，具有獨(dú)立的每相電流控制
  • 每相可編程 LED 導(dǎo)通時(shí)間
  • 同時(shí)支持 6 個(gè) LED 用于 SpO 2 、HRM 或多波長 HRM
• PPG接收器：
  • 支持 4 個(gè)時(shí)間復(fù)用光電二極管輸入
  • 2 個(gè)并行接收器，可同時(shí)對(duì)兩個(gè) PD 通道進(jìn)行采樣
  • 每個(gè)TIA輸入端均有單獨(dú)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(gè)TIA輸入端的單獨(dú)LED失調(diào)減法DAC，具有5位每相控制和
    15.5μA范圍
  • 接近 100 dB 的環(huán)境抑制，最高可達(dá) 10 Hz
  • 具有可編程帶寬的噪聲濾波
  • 跨阻增益：3.7 kΩ至1 MΩ
• 心電圖信號(hào)鏈
  • 1導(dǎo)聯(lián)心電圖，帶RLD輸出，用于偏置
  • INA增益可在1.6 – 13范圍內(nèi)編程
  • 4 kHz采樣率下<1 μVrms輸入噪聲（1-150 Hz帶寬）
  • 集成 450 Hz 低通濾波器
  • 交流、直流引線關(guān)閉檢測，電流為 3.125-100 nA 和可編程中斷
• 支持外部時(shí)鐘和內(nèi)部振蕩器模式
• 可選擇采集與系統(tǒng)主時(shí)鐘同步的數(shù)據(jù)
• 自動(dòng)消除環(huán)境、LED 的直流
• 具有 128 個(gè)樣本深度的 FIFO
• 我^2^C接口
• 2.6 mm × 2.1 mm DSBGA，0.4 mm 間距
• 電源：Rx：1.7 V-1.9 V（LDO旁路）;1.9 V-3.6 V（啟用 LDO），Tx：3 V-5.5 V，IO：1.7-3.6 V
• 支持 2 個(gè)電源作 - 1.8 V、5 V

參數(shù)

方框圖

AFE49I30 是德州儀器推出的超小尺寸集成模擬前端（AFE），核心優(yōu)勢為多傳感器同步采集、低功耗設(shè)計(jì)及高集成度，專為可穿戴設(shè)備的光學(xué)生理監(jiān)測（PPG）和心電監(jiān)測（ECG）場景設(shè)計(jì)。

核心參數(shù)與特性

1. 多模式采集能力：支持 up to 24 個(gè)信號(hào)相位配置，可靈活分配 6 路 LED 驅(qū)動(dòng)和 4 路光電二極管（PD）輸入；每相位可獨(dú)立配置為 PPG 或 ECG 模式，支持同步采集。
2. 數(shù)據(jù)速率：同步 PPG/ECG 模式最高 1 kHz 采樣率，純 ECG 模式最高 4 kHz 采樣率，滿足高精度生理信號(hào)監(jiān)測需求。
3. PPG 性能：系統(tǒng) SNR 最高 108 dB（16 μA PD 電流下）；LED 電流 8 位可編程（25 mA-250 mA），支持雙 LED 并行驅(qū)動(dòng)；環(huán)境光抑制能力近 100 dB（up to 10 Hz），跨阻增益可配置（3.7 kΩ-1 MΩ）。
4. ECG 性能：1 導(dǎo)聯(lián) ECG 設(shè)計(jì)，集成右腿驅(qū)動(dòng)（RLD）偏置；儀表放大器（INA）增益可編程（1.6-13）；1-150 Hz 帶寬內(nèi)輸入噪聲 <1 μVrms，內(nèi)置 450 Hz 低通濾波器。
5. 供電與封裝：接收端（Rx）供電 1.7 V-1.9 V（LDO 旁路）或 1.9 V-3.6 V（LDO 使能），發(fā)射端（Tx）3 V-5.5 V，IO 口 1.7 V-3.6 V；采用 30 引腳 DSBGA 封裝（2.6mm×2.1mm），0.4mm 引腳間距，超小占位。

核心功能模塊

• 信號(hào)鏈：PPG 接收端含 2 個(gè)并行接收器，支持 4 路時(shí)分復(fù)用 PD 輸入，每路 TIA 輸入配備環(huán)境偏移減法 DAC（8 位，up to 255 μA）和 LED 偏移減法 DAC（5 位，15.5 μA 量程）；ECG 支持交 / 直流導(dǎo)聯(lián)脫落檢測（3.125-100 nA 電流，可編程中斷）。
• 低功耗設(shè)計(jì)：LED 驅(qū)動(dòng)典型電流 15 μA，接收端典型電流 20 μA，適配可穿戴設(shè)備長續(xù)航需求。
• 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與接口：集成 128 樣本深度 FIFO，減少主機(jī)中斷頻率；通過 I2C 接口通信，支持外部時(shí)鐘或內(nèi)部振蕩器模式，可與系統(tǒng)主時(shí)鐘同步。

應(yīng)用場景

適用于可穿戴設(shè)備心電監(jiān)測（ECG）、光學(xué)生心率監(jiān)測（HRM）、心率變異性（HRV）分析、脈搏血氧飽和度（SpO?）測量、基于脈搏傳輸時(shí)間（PTT）的血壓監(jiān)測及最大攝氧量（VO? Max）檢測等場景。

設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1. 電源配置：支持雙電源供電（如 1.8 V 和 5 V），需為 Rx、Tx 及 IO 口配置獨(dú)立電源路徑，降低串?dāng)_。
2. 布局規(guī)范：由于封裝尺寸小、引腳密度高，需嚴(yán)格控制電源去耦和接地，模擬信號(hào)與數(shù)字線路分開布線，避免噪聲干擾生理信號(hào)采集。
3. 傳感器適配：LED 需采用共陽極配置，PD 輸入需匹配跨阻增益范圍，確保信號(hào)完整性；ECG 電極需配合 RLD 功能優(yōu)化偏置設(shè)計(jì)，提升共模抑制比。