AFE4462数据手册

该AFE4462是用于光学生物传感应用的模拟前端，例如心率监测 （HRM） 和外周毛细血管氧饱和度 （SpO2）。该器件支持多达 16 个开关发光二极管 （LED） 和多达 4 个光电二极管 （PD）。AFE 有两个 LED 驱动器，每个驱动器具有 8 位电流控制。该器件具有高动态范围的发射和接收电路，有助于检测非常小的信号电平。最多可以定义 16 个信号相位组，每个相位组包括 LED 和环境相位的组合。可以自动控制接收器输入端的低噪声偏移DAC，以消除环境光和LED光的直流电。来自每相 4 个 PD 中每个 PD 的电流通过 TIA 转换为电压，经过滤波，然后使用公共 ADC 进行数字化。ADC代码可以存储在256个采样的FIFO模块中。可以使用 SPI 或 I2C 接口读出 FIFO。
*附件：afe4462.pdf

特性

• 支持多达 16 个相位组的信号采集
• 支持多达 16 个 LED、4 个 PD
• 每相灵活分配 LED、PD
• 以不同的数据速率同时从不同传感器采集信号
• 准确、连续的 PPG 监测：
  • 低电流，用于在可穿戴设备上连续监测心率，典型值：LED 为 15 μA，接收器为 15 μA
  • 峰值系统信噪比为 115 dB
• 发射机：
  • 8位可编程LED电流，范围可调范围为25 mA至250 mA
  • 两个 LED 并联点亮的模式，具有独立的每相电流控制
  • 每相可编程 LED 导通时间
  • 同时支持 16 个 LED 用于 SpO2、多波长 HRM 和光谱学
• 接收器：
  • 支持4个时间复用PD输入
  • 2 个并行接收器（4 组 TIA/滤波器）
  • 每个TIA输入端均有单独的环境失调减法DAC，每相控制为8位，范围可调至255 μA
  • 每个TIA输入端的单独LED失调减法DAC，每相控制9位，范围为64μA
  • ADC输出端的数字环境减法
  • 具有可编程带宽的噪声滤波
  • 跨阻增益：3.7 kΩ 至 1 MΩ
• 支持外部时钟或内部振荡器
• 可选择采集与系统时钟同步的数据
• 自动消除环境、LED 的直流
• 具有 256 个样本深度的 FIFO
• SPI™接口/I2C接口
• 2.6 mm × 2.6 mm DSBGA，0.4 mm 间距
• 电源：Rx：1.7 - 1.9 V（LDO旁路）;1.9 - 3.6 V（启用 LDO），Tx：3-5.5 V，IO：1.7-RX_SUP

参数

产品概述

‌AFE4462‌是德州仪器（TI）推出的一款超小型集成模拟前端（AFE），专为光学生物传感应用设计。该器件于2024年12月首次发布，采用2.6mm×2.6mm DSBGA封装。

主要特性

信号采集能力

• 支持最多‌16个相位集‌的信号采集
• 可驱动最多‌16个LED‌和‌ 4个光电二极管（PD） ‌
• 每个相位内可灵活分配LED和PD
• 支持不同传感器以不同数据速率同时采集信号

性能指标

• ‌卓越的信噪比‌：峰值系统SNR达115dB
• ‌低功耗设计‌：典型值15μA（LED）和15μA（接收器），适合可穿戴设备连续心率监测
• ‌高精度PPG监测‌：实现准确、连续的光电容积脉搏波监测

发射器特性

• ‌8位可编程LED电流‌：范围25mA至250mA
• ‌并行驱动模式‌：可同时驱动两个LED，具有独立相位电流控制
• ‌可编程LED导通时间‌：每个相位独立控制
• ‌多波长支持‌：同时支持16个LED用于SpO2、多波长HRM和光谱分析

接收器特性

• ‌4路时分复用PD输入‌
• ‌2个并行接收器‌（4组TIA/滤波器）
• ‌双偏移消除DAC‌：
  • 环境光偏移消除：8位/相位控制，最大255μA
  • LED偏移消除：9位控制，64μA范围
• ‌数字环境光消除‌：在ADC输出端实现
• ‌可编程带宽噪声滤波‌
• ‌跨阻增益‌：3.7kΩ至1MΩ

系统功能

• ‌时钟支持‌：外部时钟或内部振荡器
• ‌同步采集‌：可选与系统时钟同步
• ‌自动DC消除‌：环境光和LED的直流分量自动消除
• ‌FIFO存储‌：256样本深度
• ‌通信接口‌：SPI™和I2C接口

应用领域

• ‌ 可穿戴设备和听戴设备的光学心率监测（HRM） ‌
• ‌心率变异性（HRV）分析‌
• ‌脉搏血氧饱和度（SpO2）测量‌
• ‌光学光谱分析‌

电源要求

• ‌接收器电源‌：1.7-1.9V（LDO旁路）；1.9-3.6V（LDO启用）
• ‌发射器电源‌：3-5.5V
• ‌IO电源‌：1.7-RX_SUP

封装信息

• ‌封装类型‌：DSBGA（36引脚）
• ‌尺寸‌：2.60mm×2.60mm
• ‌引脚间距‌：0.4mm
• ‌工作温度‌：-20°C至85°C

技术架构

AFE4462采用先进的信号处理架构，包含时序引擎、处理/抽取滤波器、8MHz振荡器和256kHz振荡器，确保在各种光学生物传感应用中提供高性能和灵活性