5建议的模拟前端设计

所提出的模拟前端电路如图2所示。

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图2：模拟前端原理图

该电路由以下部分组成：LED驱动器，欠阻抗放大器（TIA），采样和保持电路，高通滤波器，偏移校正电路，偏置的非反相放大器，带数字滤波器的模拟比较器和模拟电源滤波器。所提出的设计的结构如图3所示。

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图3：模拟前端结构

LED驱动器周期性地打开/关闭两个绿色LED。该期间是11.7毫秒（85.3 Hz）。打开时间持续时间为100我们。因此，占空比为0.1 / 11.7 = 0.85％。通过每个LED的工作电流为12.5 mA，通过SLG47004的一个引脚给出25 mA。通过引脚的平均电流为213μA。

在该示例中，TIA以光伏模式操作以将小光电二极管电流转换为电压。光电二极管部件号是BPW34。可以使用其他LED或光电二极管，但在这种情况下，必须改变增益电阻器R5以在输出处提供适当的电压电平。

可选电容器C2增加TIA的稳定性。建议将C2放置在TIA阶段的稳定性问题。C2的值可以使用以下公式计算：

在哪里C_D.， C_厘米， C_差- 是二极管电容，共模运算放大器电容和差分模式运算放大器电容;

GBWP - 是运算放大器的带宽产品;

R._F- 是反馈电阻。

根据数据表，SLG47004的放大器具有C_厘米= 7 pf和C_差= 8 pf。光电二极管的电容C_D.= 40 pf。GBWP = 512 kHz（设置）和R._F=30kΩ。所以C_F= 23.9 PF或22 PF（最近的标准值）。

S＆H电路包括模拟开关，电容和缓冲区。当LED打开时，采样在30 US暂停后开始，参见图15.在暂停期间，opamp的输出稳定。当打开模拟开关（采样阶段）时，采样电容器C3被充电到Opamp0输出的电压电平。采样时间的持续时间为70美国。

在保持阶段期间，模拟开关关闭。采样电容与Opamp0断开连接。

缓冲区（ACMP缓冲区）消除了高通滤波器对采样电容的影响。

第一阶高通滤波器具有2.3 Hz的截止频率。该滤波器之后信号的直流分量是v_DD./ 2 V.

通过改变分压器的一个分支的电阻（R9，R10，R11和数字Rheostat RH0）来实现放大器和缓冲偏移电压的校正。分频器的配置提供了在输出电压的100 MV精度（最坏情况）中修整系统的能力。如果不需要高精度，则可以简化分频器。

非反相放大器具有151的增益和V的偏置电压_DD./ 2（2.5 V for v_DD.= 5 v）。

信号的数字滤波由Delay5执行，被配置为上升沿延迟。

混合信号电路的常见做法是提供从由原理图的数字部分产生的噪声过滤的模拟电源电压。在当前项目中，这是在L-C过滤器的帮助下完成的。

在路由地面迹线时必须特别小心。模拟和数字地应在一点连接。从公共接地到电源源的迹线的电阻应尽可能地是最小的。此外，建议使用具有低输出阻抗的电源源。

用于心率监测器的AN-CM-307模拟前端