Texas Instruments AFE4432 Integriertes Analog-Frontend (AFE)

Das Texas Instruments AFE4432 integrierte Analog-Frontend (AFE) ist für optische Biosensorapplikationen, wie die Herzfrequenzüberwachung (HRM) und die Erfassung des Blutsauerstoffspiegels (SpO2), ausgelegt. Das Bauteil unterstützt bis zu vier schaltbare Leuchtdioden (LEDs) und bis zu drei Fotodioden (PDs). Das AFE verfügt über zwei LED-Treiber, die jeweils über eine 8-Bit-Stromregelung verfügen. Das AFE4432 von Texas Instruments verfügt über eine Sende- und Empfangsschaltung mit einem hohen Dynamikbereich, welche die Erfassung sehr kleiner Signalpegel ermöglicht. Bis zu 12 Signalphasensätze können definiert werden, wobei jede Phase aus einer Kombination von LED- und Umgebungsphasen besteht. Rauscharme Offset-DACs an den Empfängereingängen können automatisch gesteuert werden, um DC vom Umgebungs- und LED-Licht zu unterdrücken. Der Strom von den 4 PDs in jeder Phase wird durch TIAs in eine Spannung umgewandelt, gefiltert und mit einem gemeinsamen ADC digitalisiert. Der ADC-Code lässt sich in einem 160-Sample-FIFO-Block-Block speichern. Das FIFO kann über eine SPI- oder I2C-Schnittstelle ausgelesen werden.

Merkmale

  • Unterstützt die Signalerfassung von bis zu 12 Phasensätzen
  • Unterstützt bis zu 4 LEDs, 3 PDs
  • Flexible Zuordnung von LEDs und PDs in jeder Phase
  • Gleichzeitige Signalerfassung von verschiedenen Sensoren bei unterschiedlichen Datenraten
  • Genaue, kontinuierliche PPG-Überwachung
    • Niedriger Stromverbrauch für die kontinuierliche Herzfrequenzüberwachung auf einem Wearable mit einem typischen Wert (12 µA für den Empfänger)
    • Spitzensystem-SRV von 115 dB im 0,5- bis 10-Hz-Band ermöglicht eine SpO2-Messung mit hoher Genauigkeit
  • Transmitter
    • Programmierbarer 8-Bit-LED-Strom mit einem einstellbaren Bereich von 25 mA bis 250 mA
    • Modus zur Parallelschaltung von zwei LEDs mit unabhängiger Stromregelung je Außenleiter
    • Programmierbare LED-Einschaltzeit je Außenleiter
    • Gleichzeitige Unterstützung von 4 LEDs für SpO2, HRM mit mehreren Wellenlängen
  • Empfänger
    • Unterstützt drei Zeitmultiplex-PD-Eingänge
    • Zwei parallelgeschaltete Empfänger (zwei Sätze von TIA/Filter)
    • Individueller DAC zur Umgebungsoffset-Subtraktion an allen TIA-Eingängen mit 8-Bit-Steuerung je Außenleiter und anpassbarer Bereich von bis zu 255 µA
    • Individueller DAC zur LED-Offset-Subtraktion an allen TIA-Eingängen mit 9-Bit-Steuerung je Phasenregelung und Bereich von 64 µA
    • Digitale Subtraktion der Umgebungsbedingungen am ADC-Ausgang
    • Rauschfilterung mit programmierbarer Bandbreite
    • Transimpedanz-Gain: 3,7 kΩ bis 1 MΩ
  • Unterstützt einen externen Taktgeber oder einen internen Oszillator
  • Option zum Erfassen von Daten, die mit einem System-Taktgeber synchronisiert sind
  • Automatische Löschung von DC von Umgebung, LED
  • FIFO mit 160-Abtasttiefe
  • SPI™-Schnittstelle/I2C-Schnittstelle
  • DSBGA von 1,9 mm × 1,8 mm, Rastermaß von 0,35 mm
  • Versorgungen
    • Rx: 1,7 V bis 1,9 V
    • Tx: 3 V bis 5,5 V

Applikationen

  • Optische Herzfrequenzüberwachung (HRM) für Wearables, Hearables
  • Herzfrequenzvariabilität (HRV)
  • Pulsoximetriemessungen (SpO2)

Blockdiagramm

Blockdiagramm - Texas Instruments AFE4432 Integriertes Analog-Frontend (AFE)
Veröffentlichungsdatum: 2022-10-04 | Aktualisiert: 2022-11-02