該AFE44I30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 （SpO 2 ).該器件支持多達六個開關發光二極管 （LED） 和多達四個光電二極管。最多可以定義 24 個信號相位，并且可以同步方式從每個相位獲取信號。來自光電二極管的電流通過跨阻放大器 （TIA） 轉換為電壓，并使用模數轉換器 （ADC） 進行數字化處理。ADC代碼可以存儲在128個樣本的先進先出（FIFO）模塊中。FIFO 可以使用 I 讀出^2^C 接口。AFE 還具有具有 8 位電流控制的完全集成的 LED 驅動器。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。
*附件：afe44i30.pdf

特性

• 支持多達 24 個相位的信號采集
• 靈活分配 6 個 LED，每相 4 個 PD
• 以不同的數據速率同時從不同傳感器采集信號
• 準確、連續的心率監測：
  • 系統信噪比高達 108 dB（16 μA PD 電流）
  • 低電流，可在可穿戴設備上連續運行，典型值：LED 為 15 μA，接收器為 20 μA
• 發射機：
  • 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 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 6 個 LED 用于 SpO 2 、HRM 或多波長 HRM
• 接收器：
  • 支持 4 個時間復用光電二極管輸入
  • 2 個并行接收器（兩組 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，具有5位每相控制和15.5μA范圍
  • 接近 100 dB 的環境抑制，最高可達 10 Hz
  • 具有可編程帶寬的噪聲濾波
  • 跨阻增益：3.7 kΩ至1 MΩ
• 支持外部時鐘和內部振蕩器模式
• 可選擇采集與系統主時鐘同步的數據
• 自動消除環境、LED 的直流
• 具有 128 個樣本深度的 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

參數

方框圖

AFE44I30 是德州儀器推出的超小型集成模擬前端（AFE），核心優勢為低功耗、多傳感器適配、高環境抗干擾能力，專為可穿戴設備的光學心率監測（HRM）、血氧飽和度（SpO?）測量等生物傳感場景設計。

核心參數與特性

1. 傳感器適配能力：支持最多 6 路 LED 發射和 4 路光電二極管（PD）接收，可定義 24 個信號相位；每相位可靈活分配 LED/PD 資源，支持雙 LED 并行驅動且獨立控流，適配多波長生物傳感需求。
2. 發射與接收性能：LED 電流 8 位可編程（25 mA-250 mA），支持共陽極配置；接收端含 2 組并行跨阻放大器（TIA）和濾波器，跨阻增益 3.7 kΩ-1 MΩ，系統信噪比（SNR）最高 108 dB（16 μA PD 電流）。
3. 抗干擾與校準：內置環境光和 LED 偏移補償 DAC（分別為 8 位、5 位精度），10 Hz 以下環境光抑制比接近 100 dB；支持可編程帶寬噪聲濾波，自動抵消直流干擾。
4. 功耗與封裝：低功耗設計，LED 典型電流 15 μA，接收端 20 μA，適配穿戴設備續航需求；采用 30 引腳 DSBGA 封裝（2.6mm×2.1mm），0.4mm 引腳間距，尺寸緊湊。
5. 數據處理與接口：集成 128 樣本深度 FIFO 緩存，支持不同傳感器異步采樣；配備 I2C 通信接口，支持內部振蕩器或外部時鐘模式，可同步系統主時鐘。

核心功能模塊

• LED 驅動模塊：可編程電流源支持單 / 雙 LED 驅動，每相位 LED 導通時間可配置，適配 SpO?、HRM 等不同傳感場景的光強與時序需求。
• 接收調理模塊：PD 信號經 TIA 轉換為電壓信號，通過濾波器降噪后由 ADC 數字化；偏移補償 DAC 實時抵消環境光和 LED 直流干擾，提升弱信號檢測能力。
• 數據緩存與傳輸：FIFO 緩存可暫存采樣數據，減少 I2C 通信頻次以降低功耗；支持不同傳感器按各自速率采樣，適配多模態生物傳感系統。
• 時鐘與控制：內置振蕩器簡化外圍電路，也可接入外部時鐘實現系統同步；通過寄存器配置相位、電流、帶寬等參數，靈活適配不同應用場景。

應用場景

適用于可穿戴設備（如智能手表、手環）、可聽設備的光學心率監測（HRM）、心率變異性（HRV）分析、血氧飽和度（SpO?）測量，也可用于多波長生物傳感相關的健康監測產品。

設計要點

1. 接口配置：I2C 接口需匹配 1.7 V-3.6 V IO 供電，通信速率需平衡數據傳輸需求與功耗；LED 供電需滿足 3 V-5.5 V 范圍，注意電源紋波抑制。
2. 光學設計：LED 與 PD 布局需優化光路，減少環境光干擾；根據傳感距離和穿透需求，配置合適的 LED 電流和 TIA 增益，避免信號飽和或噪聲過大。
3. 電源與功耗：接收端（Rx）支持 LDO 旁路（1.7 V-1.9 V）或啟用（1.9 V-3.6 V）模式，需根據系統功耗預算選擇；盡量利用 FIFO 緩存減少 I2C 喚醒頻次，進一步降低功耗。
4. 布局規范：DSBGA 封裝引腳密集，需嚴格區分模擬信號（LED/PD 接口）與數字信號（I2C）布線；電源引腳就近放置去耦電容，減少寄生參數對弱信號檢測的影響。