該AFE4432是用于光學(xué)生物傳感應(yīng)用的模擬前端，例如心率監(jiān)測(cè) （HRM） 和外周毛細(xì)血管氧飽和度 （SpO2）。該器件支持多達(dá) 4 個(gè)開關(guān)發(fā)光二極管 （LED） 和多達(dá) 3 個(gè)光電二極管 （PD）。AFE 有兩個(gè) LED 驅(qū)動(dòng)器，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器具有 8 位電流控制。該器件具有高動(dòng)態(tài)范圍的發(fā)射和接收電路，有助于檢測(cè)非常小的信號(hào)電平。最多可以定義 12 個(gè)信號(hào)相位組，每個(gè)相位組包括 LED 和環(huán)境相位的組合。可以自動(dòng)控制接收器輸入端的低噪聲偏移DAC，以消除環(huán)境光和LED光的直流電。來自每相PD的電流通過TIA轉(zhuǎn)換為電壓，進(jìn)行濾波，然后使用公共ADC進(jìn)行數(shù)字化處理。ADC代碼可以存儲(chǔ)在160個(gè)樣本的FIFO模塊中?？梢允褂?SPI 或 I 讀出 FIFO^2^C 接口。
*附件：afe4432.pdf

特性

• 支持多達(dá) 12 個(gè)相位組的信號(hào)采集
• 支持多達(dá) 4 個(gè) LED、3 個(gè) PD
• 每相靈活分配 LED、PD
• 以不同的數(shù)據(jù)速率同時(shí)從不同傳感器采集信號(hào)
• 準(zhǔn)確、連續(xù)的 PPG 監(jiān)測(cè)：
  • 低電流，用于可穿戴設(shè)備上的連續(xù)心率監(jiān)測(cè)，典型值：接收器為 12 μA
  • 0.5-10 Hz 頻段內(nèi)的峰值系統(tǒng)信噪比為 115 dB，可實(shí)現(xiàn)高精度 SpO2 測(cè)量
• 發(fā)射機(jī)：
  • 8位可編程LED電流，范圍可調(diào)范圍為25 mA至250 mA
  • 兩個(gè) LED 并聯(lián)點(diǎn)亮的模式，具有獨(dú)立的每相電流控制
  • 每相可編程 LED 導(dǎo)通時(shí)間
  • 同時(shí)支持 4 個(gè) LED 用于 SpO2、多波長(zhǎng) HRM
• 接收器：
  • 支持3個(gè)時(shí)間復(fù)用PD輸入
  • 2 個(gè)并行接收器（2 組 TIA/濾波器）
  • 每個(gè)TIA輸入端均有單獨(dú)的環(huán)境失調(diào)減法DAC，每相控制為8位，范圍可調(diào)至255 μA
  • 每個(gè)TIA輸入端的單獨(dú)LED失調(diào)減法DAC，每相控制9位，范圍為64μA
  • ADC輸出端的數(shù)字環(huán)境減法
  • 具有可編程帶寬的噪聲濾波
  • 跨阻增益：3.7 kΩ 至 1 MΩ
• 支持外部時(shí)鐘或內(nèi)部振蕩器
• 可選擇采集與系統(tǒng)時(shí)鐘同步的數(shù)據(jù)
• 自動(dòng)消除環(huán)境、LED 的直流
• 具有 160 個(gè)樣本深度的 FIFO
• SPI?接口/I2C接口
• 1.9 mm × 1.8 mm DSBGA，0.35 mm 間距
• 電源：Rx：1.7 - 1.9 V，Tx：3-5.5 V

參數(shù)

方框圖

一、產(chǎn)品核心定位

AFE4432 是德州儀器（TI）推出的超小型集成模擬前端（AFE），專為光學(xué)生物傳感應(yīng)用設(shè)計(jì)，核心用于心率監(jiān)測(cè)（HRM）、心率變異性（HRV）及脈搏血氧飽和度（SpO?）測(cè)量，尤其適配可穿戴設(shè)備、入耳式設(shè)備等對(duì)尺寸和功耗敏感的場(chǎng)景。

二、關(guān)鍵特性

1. 傳感與信號(hào)采集能力

• 多通道支持 ：可連接最多 4 個(gè) LED（發(fā)光二極管）和 3 個(gè) PD（光電二極管），支持 12 組相位集的信號(hào)采集，每組相位集包含 LED 和環(huán)境光相位組合，且 LED、PD 在各相位中可靈活分配。
• 多速率同步采集 ：能從不同傳感器以不同數(shù)據(jù)速率同時(shí)采集信號(hào)，滿足復(fù)雜傳感需求。

2. 低功耗與高精度監(jiān)測(cè)

• 低功耗設(shè)計(jì) ：接收器典型電流僅 12μA，適合可穿戴設(shè)備持續(xù)心率監(jiān)測(cè)，降低續(xù)航壓力。
• 高信噪比（SNR） ：在 0.5-10Hz 頻段內(nèi)峰值系統(tǒng) SNR 達(dá) 115dB，保障 SpO?測(cè)量的高精度。

3. 發(fā)射器（LED 驅(qū)動(dòng)）參數(shù)

• 電流控制 ：8 位可編程 LED 電流，范圍可調(diào)節(jié)（25mA-250mA）；支持兩個(gè) LED 并行觸發(fā)，且各相位電流獨(dú)立控制。
• 時(shí)序靈活 ：每個(gè)相位的 LED 導(dǎo)通時(shí)間可編程，同時(shí)兼容 4 個(gè) LED 用于 SpO?和多波長(zhǎng) HRM。

4. 接收器（PD 信號(hào)處理）參數(shù)

• 輸入與抵消 ：支持 3 個(gè)時(shí)分復(fù)用 PD 輸入，配備 2 組并行接收器（含跨阻放大器 TIA / 濾波器）；每個(gè) TIA 輸入有獨(dú)立環(huán)境偏移抵消 DAC（8 位 / 相位，最大 255μA）和 LED 偏移抵消 DAC（9 位 / 相位，64μA 范圍），且 ADC 輸出端支持?jǐn)?shù)字環(huán)境光抵消，自動(dòng)消除環(huán)境光和 LED 的直流分量。
• 濾波與增益 ：噪聲濾波帶寬可編程，跨阻增益范圍 3.7kΩ-1MΩ，適配不同信號(hào)強(qiáng)度場(chǎng)景。

5. 時(shí)鐘與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

• 時(shí)鐘選項(xiàng) ：支持外部時(shí)鐘或內(nèi)部振蕩器（4MHz、256kHz），可選擇與系統(tǒng)時(shí)鐘同步采集數(shù)據(jù)。
• 數(shù)據(jù)緩存 ：內(nèi)置 160 采樣深度的 FIFO（先進(jìn)先出）緩存，通過 SPI 或 I2C 接口讀取數(shù)據(jù)。

6. 尺寸與供電

• 超小封裝 ：1.9mm×1.8mm DSBGA 封裝，引腳間距 0.35mm，適合空間受限的設(shè)計(jì)。
• 供電范圍 ：接收器（Rx）1.7-1.9V，發(fā)射器（Tx）3-5.5V。

三、應(yīng)用場(chǎng)景

• 可穿戴設(shè)備、入耳式設(shè)備的光學(xué)心率監(jiān)測(cè)（HRM）
• 心率變異性（HRV）檢測(cè)
• 脈搏血氧飽和度（SpO?）測(cè)量

四、器件信息與訂購(gòu)參數(shù)

1. 基礎(chǔ)器件信息

2. 訂購(gòu)選項(xiàng)詳情

注：“現(xiàn)役（ACTIVE）” 表示推薦用于新設(shè)計(jì)；環(huán)保計(jì)劃中 “綠色” 指符合 RoHS 且無溴、銻類阻燃劑。

五、封裝與機(jī)械參數(shù)

1. 載帶與卷盤尺寸

2. 卷盤包裝盒尺寸

兩款器件（AFE4432YCHR/AFE4432YCHT）包裝盒統(tǒng)一尺寸：長(zhǎng) 345.0mm× 寬 365.0mm× 高 55.0mm。

3. 封裝機(jī)械細(xì)節(jié)

• DSBGA 封裝最大高度 0.365mm，焊球尺寸典型值 0.05mm，焊球間距典型值 0.35mm。
• 推薦電路板布局：提供無 solder mask 定義（NSMD）和有 solder mask 定義（SMD，首選）兩種焊盤設(shè)計(jì)，建議參考 TI 文檔 SNVA009；鋼網(wǎng)設(shè)計(jì)推薦 0.075mm 厚度，激光切割梯形孔 + 圓角，提升焊膏釋放效果。