高灵敏度宽动态范围PPG传感器：集成光电二极管与自动调光LED驱动

"该文研究了一种全新的完全集成高灵敏度、宽动态范围的光电容积描记术（PPG）传感器，该传感器内置光电二极管并配备了自动调光控制的LED驱动器。该传感器在0.35微米CMOS技术中制造，工作电压在2.7V到4V之间，消耗电流仅为1.4mA。其PPG前端设计具备可编程的低通截止频率（5Hz至35Hz），高通截止频率为0.1Hz，总输入参考噪声电流为79pA，最大跨阻增益高达144dB。LED驱动器采用200Hz脉冲重复频率和1%占空比的周期控制，能够为四个每个10mA的LED提供电源。此外，自动调光控制系统在PPG信号强度较强时降低LED电流，从而减少功率消耗。关键词包括：光电容积描记术、光电二极管、集成光学电子设备等。" 这篇研究论文详细介绍了如何设计和实现一个高效的PPG传感器，它结合了光电二极管和自动调光控制LED驱动器，以提高传感器的性能和效率。PPG传感器主要用于监测生物体的血流变化，通过检测皮肤下的血容量波动来评估心血管健康。在这种新型传感器中，低通滤波器的可编程性允许用户根据应用需求调整滤波效果，确保捕捉到不同频率的生理信号。高通滤波器则有助于消除低频干扰，如环境噪声。 传感器的跨阻放大器提供高增益，增强了微弱信号的检测能力，而低的输入参考噪声电流确保了信号的纯净度。LED驱动器部分，采用200Hz的脉冲重复频率和1%的占空比，这种调制方式可以有效减少背景光的影响，同时避免过度照明。通过自动调光控制，当PPG信号较强时，系统能自动降低LED的电流，这不仅减少了功耗，也延长了传感器的电池寿命。 集成光电二极管与LED驱动器在同一芯片上，大大减小了系统的体积和功耗，提升了便携性和可穿戴设备的使用体验。这种创新设计对医疗健康监测、运动生理分析以及远程健康监护等领域具有重要意义，尤其是在资源有限的远程或移动环境中，这种高效节能的PPG传感器显得尤为关键。