TI-AFE4950.pdf

TI的AFE4950是一款专为可穿戴设备和耳戴式设备设计的超小型集成模拟前端(AFE)，主要用于光学心率监测、血氧饱和度(SpO2)测量以及电生物传感应用。这款器件的独特之处在于它能够同时且同步地采集多达24个光体积描记术(PPG)信号和一个单引线心电图(ECG)信号。 AFE4950的ECG信号链支持高达2kHz的频率采集，具有0.7µVrms的低输入噪声，适用于驱动第三电极的RLD输出，可以处理±0.65V的差分直流失调电压和±0.55V的共模范围。此外，其可编程INA增益为11或21，内置的高通滤波器能快速恢复饱和状态，300Hz抗混叠低通滤波器则确保了信号的清晰度。该器件还具备交流和直流导联脱落检测功能，检测范围从2.9nA到92.5nA，以及低功耗的持续导联接通检测。 在阻抗信号链方面，AFE4950可以对两个电极之间的阻抗进行持续低功耗监控，范围可达7MΩ，620kΩ上具有300Ω的噪声水平。对于PPG发送器，它提供了8位可编程的LED电流，范围从25mA到250mA，支持并行点亮两个LED以及8个共阳极配置的LED，适用于多波长HRM和SpO2应用。 接收器部分，AFE4950有两个并行接收器，每个接收器都可以连接4路时分多路复用的光电二极管输入。它具有8位环境失调电压减法和8位LED失调电压减法DAC，以减少环境影响。在10Hz频率下，环境抑制能力接近100dB，确保了精确的信号提取。该器件还配备了具有可编程带宽的噪声滤波功能，跨阻增益可设置在3.7kΩ至1MΩ之间。 AFE4950在低功耗模式下表现出色，如在16μA PD电流下系统信噪比(SNR)高达109dB，LED电流典型值为15μA，接收器电流为20μA，适合在可穿戴设备上连续运行。器件支持外部时钟和内部振荡器模式，数据采集与系统主时钟同步，采用256深度FIFO存储样本。此外，AFE4950提供了SPI和I2C接口，并可通过引脚进行选择。该器件封装为2.6mm x 2.5mm的DSBGA，引脚间距为0.4mm，电源要求为Rx: 1.7V-1.9V（LDO旁路），1.9V-3.6V（LDO使能），Tx: 3V-5.5V，IO: 1.7-RX_SUP2。 AFE4950是一款高度集成的AFE，为可穿戴健康监测设备提供了全面的解决方案，包括心率监测、血氧饱和度测量以及电生理信号采集，适用于各种生理参数的实时监测。