AFE44S30 超低功耗集成模拟前端 （AFE）技术手册

该AFE44S30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 （SpO 2 ).该器件支持多达 8 个开关发光二极管 （LED） 和多达 4 个光电二极管。最多可以定义 24 个信号相位，并且可以同步方式从每个相位获取信号。来自光电二极管的电流通过跨阻放大器 （TIA） 转换为电压，并使用模数转换器 （ADC） 进行数字化处理。ADC代码可以存储在128个样本的先进先出（FIFO）模块中。可以使用 SPI 接口读出 FIFO。AFE 还具有具有 8 位电流控制的完全集成的 LED 驱动器。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。
*附件：afe44s30.pdf

特性

• 支持多达 24 个相位的信号采集
• 灵活分配 8 个 LED，每相 4 个 PD
• 以不同的数据速率同时从不同传感器采集信号
• 准确、连续的心率监测：
  • 系统信噪比高达 108 dB（16 μA PD 电流）
  • 低电流，可在可穿戴设备上连续工作，典型值：LED 为 15 μA，接收器为 20 μA
• 发射机：
  • 支持共阳极LED配置
  • 8 位可编程 LED 电流，范围范围为 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 8 个 LED 用于 SpO 2 、HRM 或多波长 HRM
• 接收器：
  • 支持4个时间复用光电二极管输入
  • 2 个并行接收器（两组 TIA/滤波器）
  • 每个TIA输入端的单独环境失调减法DAC，每相8位控制，范围可调至255 μA
  • 每个TIA输入端的单个LED失调减法DAC，具有5位每相控制和15.5 μA范围
  • 接近 100 dB 的环境抑制，最高可达 10 Hz
  • 具有可编程带宽的噪声滤波
  • 跨阻增益：3.7 kΩ至1 MΩ
• 支持外部时钟和内部振荡器模式
• 可选择采集与系统主时钟同步的数据
• 自动消除环境、LED 的直流
• 具有 128 个样本深度的 FIFO
• SPI接口
• 2.6 mm × 2.1 mm DSBGA，0.4 mm 间距
• 电源：Rx：1.7 V-1.9 V（LDO旁路）;1.9 V-3.6 V（启用 LDO），Tx：3 V-5.5 V，IO：1.7-3.6 V

参数

方框图

AFE44S30 是德州仪器推出的超小尺寸集成模拟前端（AFE），专为可穿戴设备的光学生物传感应用设计，核心用于心率监测和血氧检测。

核心参数与特性

• 传感配置 ：支持最多 8 个 LED 和 4 个光电二极管（PD），可定义 24 个信号相位，支持不同传感器同步采集。
• 性能指标 ：系统 SNR 最高 108 dB（16μA PD 电流），功耗低（LED 典型 15μA，接收器典型 20μA），环境抑制比接近 100 dB（≤10Hz）。
• 发射与接收 ：LED 驱动为 8 位可编程电流（25mA-250mA），支持双 LED 并行触发；接收器含 2 组 TIA / 滤波器，跨阻增益 3.7kΩ-1MΩ，具备环境和 LED 偏移抵消 DAC。
• 存储与接口 ：内置 128 样本深度 FIFO 缓存，通过 SPI 接口读取数据；支持内部振荡器和外部时钟模式，可同步系统主时钟。
• 供电范围 ：接收端 1.7V-1.9V（LDO 旁路）/1.9V-3.6V（LDO 使能），发射端 3V-5.5V，IO 接口 1.7V-3.6V。

应用场景

适用于可穿戴设备、音频设备的光学心率监测（HRM）、心率变异性（HRV）检测及脉搏血氧饱和度（SpO₂）测量。

封装与订购信息

• 采用 2.6mm×2.1mm 30 引脚 DSBGA 封装，引脚间距 0.4mm。
• 量产型号包括大卷带（3000 片 / 卷）和小卷带（250 片 / 卷）版本，符合 RoHS 标准。
• 引脚镀层为 SNAGCU，MSL 等级 1，峰值回流温度 260°C，工作温度 - 40°C 至 85°C。