該AFE4490是一款完全集成的模擬前端 （AFE），非常適合脈搏血氧儀應用。該器件由一個帶 22 位模數轉換器 （ADC） 的低噪聲接收器通道、一個 LED 發射部分以及用于傳感器和 LED 故障檢測的診斷組成。該器件是一個非常可配置的定時控制器。這種靈活性使用戶能夠完全控制器件時序特性。為了簡化時鐘要求并為器件提供低抖動時鐘，還集成了一個振蕩器，該振蕩器由外部晶體供電。該器件使用 SPI? 接口與外部微控制器或主機處理器通信。

該器件是一個完整的AFE解決方案，封裝在單個緊湊的VQFN-40封裝（6 mm×6 mm）中，額定工作溫度范圍為–40°C至85°C。
*附件：afe4490.pdf

特性

• 用于脈搏血氧儀應用的完全集成模擬前端：
  • 靈活的脈沖排序和
    定時控制
• 傳輸：
  • 集成 LED 驅動器（H 橋、推或拉）
  • 全范圍內的110 dB動態范圍（在低LED電流下實現低噪聲）
  • LED電流：
    • 可編程范圍為 50 mA、75 mA、100 mA、150 mA 和 200 mA，
      每個范圍具有 8 位電流分辨率
  • 低功耗：
    • 100 μA + 平均 LED 電流
  • LED 導通時間可編程性范圍為
    （50 μs + 穩定時間） 至 4 ms
  • 獨立 LED2、LED1 基準電流
• 具有高動態范圍的接收通道：
  • 參考輸入噪聲：50 pA 有效值 （在5μA PD電流下）
  • 13.5個無噪聲位（5μA PD電流時）
  • 模擬環境消除方案，可選擇1 μA至10 μA環境電流
  • 低功耗：3.0V電源時<2.3 mW
  • 接收采樣時間：50 μs 至 4 ms
  • I-V 放大器，具有七個獨立的 LED2 和 LED1 可編程反饋 R 和 C 設置
  • 集成數字環境估計和減法
• 集成故障診斷：
  • 光電二極管和 LED 開路和
    短路檢測
  • 電纜開斷檢測
• 用品：
  • Rx = 2.0 V 至 3.6 V
  • Tx = 3.0 V 或 5.25 V
• 封裝：緊湊型 VQFN-40（6 mm × 6 mm）
• 指定溫度范圍：–40°C 至 85°C

參數

方框圖

AFE4490 是一款專為脈搏血氧儀設計的全集成模擬前端（AFE），集成 LED 驅動、高動態范圍接收通道及 22 位 ADC，支持環境光抵消、靈活時序控制與故障診斷功能，以低功耗和高準確性適用于醫療脈搏血氧檢測及工業光度測量場景。

核心參數與性能

• 分辨率與動態性能 ：22 位 ADC 分辨率，輸入參考噪聲電流 50 pA RMS（5 μA 光電二極管電流下），噪聲無碼位 13.5 位；共模抑制比（CMRR）95 dB，電源抑制比（PSRR）106 dB。
• LED 驅動特性 ：支持 50/75/100/150/200 mA 可編程電流范圍，8 位電流分辨率；LED 開啟時間 50 μs~4 ms 可調，支持 H 橋 / 推挽驅動模式。
• 接收通道特性 ：跨阻放大器（TIA）反饋電阻 10 kΩ1 MΩ 可編程，反饋電容 5250 pF 可選；環境光抵消電流 110 μA 可調，二級放大器增益 012 dB 可編程。
• 功耗與工作條件 ：總功耗 <2.3 mW（3.0 V 供電）；接收端電源 2.03.6 V，發射端電源 3.05.25 V；工作溫度 -40°C 至 85°C。

封裝與引腳

• 采用 6 mm×6 mm 40 引腳 VQFN（RHA）封裝，引腳包含差分模擬輸入（INP/INN）、LED 驅動輸出（TXP/TXN）、SPI 配置接口及狀態指示引腳。
• 關鍵引腳功能：VCM 輸出 0.9 V 共模電壓（用于信號屏蔽），TX_REF 提供 0.75 V 基準電壓，ADC_RDY 指示 ADC 轉換完成，LED_ALM/PD_ALM 輸出故障告警。

核心功能與特性

• 靈活驅動與接收 ：獨立控制兩路 LED 電流，支持環境光模擬抵消與數字減法；TIA 增益、濾波參數可編程，適配不同光電二極管靈敏度。
• 時序與校準 ：16 位定時器精準控制 LED 開啟、信號采樣及 ADC 轉換時序；支持 ADC 采樣平均（1~16 次可選），降低噪聲提升穩定性。
• 故障診斷 ：集成光電二極管 / LED 開路 / 短路檢測、線纜連接檢測，診斷完成時間 8 ms（快速模式）或 16 ms（慢速模式）。
• 低功耗模式 ：支持接收端、發射端獨立掉電及全芯片掉電模式，掉電功耗低至 0.1 mW。

典型應用場景

• 醫療脈搏血氧儀、工業光度測量設備、心率監測設備、血氧腕戴設備。

設計要點

• 電源與去耦 ：模擬電源（RX_ANA_SUP）與數字電源（RX_DIG_SUP）需獨立供電，就近配置 0.1 μF 陶瓷去耦電容；TX_REF 引腳需外接 2.2 μF 去耦電容。
• 信號與布局 ：INP/INN 信號線需用 VCM 信號屏蔽，遠離 TXP/TXN 等高速切換線路；LED 驅動電源需預留足夠電流裕量，避免開關噪聲耦合。
• 時序配置 ：通過 SPI 編程 16 位定時器，精準設置 LED 開啟時間、采樣窗口及 ADC 轉換時序，避免信號重疊。
• 校準與抵消 ：通過 SPI 配置環境光抵消電流，結合二級放大器增益，優化弱信號檢測性能；定期執行診斷功能，確保傳感器連接正常。

產品型號與供貨

• 在售型號為 AFE4490RHAR（2500 片 / 大卷帶）與 AFE4490RHAT（250 片 / 小卷帶），均符合 RoHS 標準，MSL 等級 3（260°C 回流焊，168 小時濕度敏感）。