Texas Instruments, 초저전력 아날로그 프런트 엔드

TI의 초저전력 통합 아날로그 프런트 엔드(AFE)는 동기화된 심전도(ECG), 광전자도(PPG) 신호 수집을 위해 설계되었다. 동기화된 PPG 신호 체인이 4개의 스위칭 LED(발광 다이오드)와 최대 3개의 PD(광다이오드)를 지원한다. 완전 통합형 LED 드라이버는 최대 200mA의 전류로 LED를 제어한다. 광다이오드의 전류가 TIA(트랜스임피던스 증폭기)에 의해 전압으로 변환되고 ADC(아날로그-디지털 컨버터)를 사용하여 디지털화된다. 동일한 ADC가 INA(게측 증폭기) 및 프로그래밍 가능 이득을 제공하는 ECG 신호 체인과 인터페이스된다. ECG 입력 핀은 RLD(right-leg drive) 증폭기를 사용하여 설정할 수 있다. AFE4900가 AC 및 DC 리드 오프 감지 구조를 지원한다. 128 샘플의 FIFO(first in, first out) 블록은 PPG 및 ECG 위상의 ADC 코드를 저장하고 I2C 또는 SPI(직렬 프로그래밍 인터페이스) 인터페이스를 사용하여 코드를 판독한다.

주요 특징

• 최대 1kHz의 데이터 전송 속도에서 동기화된 PPG, ECG 신호 수집

• ECG 신호 체인:

  ∘ 독립형 ECG 수집: 최대 4kHz

  ∘ 입력 바이어스: 1-리드 ECG(RLD 바이어스 제공)

  ∘ 프로그래밍 가능 INA 이득: 2~12

  ∘ 입력 잡음(1Hz~150Hz): 1kHz 데이터 전송 속도에서 2.5µVrms, 4kHz 데이터 전송 속도에서 1.25µVrms

  ∘ AC, DC 리드 오프 감지: 12.5nA~100nA

• PPG 수신기:

  ∘ 3시간 다중화 PD 입력 지원

  ∘ PD에서 전류를 24비트로 표시

  ∘ 각 LED 앰비언트에 대한 TIA 입력에서 DC 오프셋 상쇄 DAC(최대 ±126μA)

  ∘ ADC 출력 측 디지털 앰비언트 상쇄

  ∘ 프로그래밍 가능한 대역폭으로 잡음 필터링

  ∘ 트랜스임피던스 이득: 10kΩ~2MΩ

  ∘ 최대 100dB의 다이내믹 레인지

  ∘ 수신기가 약 1μA/Hz 샘플링 속도로 PPG 전용 모드로 작동함

  ∘ 전원 차단 모드: 약 0µA

• PPG 송신기:

  ∘ 공통 양극 구성으로 LED 4개 제공

  ∘ 8비트 LED 전류: 최대 200mA

  ∘ 발사 모드, 두 개의 LED가 병렬로 연결됨

  ∘ 프로그래밍 가능 LED On-Time

  ∘ SpO2 또는 다중 파장 HRM을 위한 3개의 LED 동시 지원

  ∘ 전형적인 심박수 모니터링 시나리오에 적합한 30μA의 평균 전류 시나리오:

  ∘ 20mA 설정, 60µs 펄스 기간, 25Hz 샘플링 속도

• 외부 또는 내부 클록을 사용한 클록킹

• ECG 및 PPG용 128 샘플 깊이의 FIFO

• I2C, SPI™ 인터페이스: 핀으로 선택 가능

• 작동 온도 범위: -20~+70°C

• 2.6mm × 2.1mm, 0.4mm 피치 DSBGA 패키지

• 공급:

  ∘ RX: 1.8~1.9V(LDO 바이패스), 2.0~3.6V(LDO 사용)

  ∘ Tx: 3~5.25V

  ∘ IO: 1.7~Rx_SUP

기사입력 : 2020-07-26