芯海科技近期發布了其最新的PPG（Photoplethysmograph，光電容積脈搏波描記法）AFE（Analog Front End，模擬前端）芯片——CS1262。這款芯片以其卓越的性能指標和全面的功能特性，為用戶提供了高精度、高可靠性的生命體征測量解決方案。

CS1262作為業界領先的高性能PPG AFE芯片，具備七大核心價值：高配置、高精度測量、超強抗干擾、低功耗、全膚色支持、高可靠性以及易用性。其動態范圍高達110dB，支持4PD*12相位的48路有效數據采集，內嵌的LED Driver驅動能力高達250mA，可支持8路LED輸出，確保了測量的準確性和穩定性。

一、PPG測量技術原理

在PPG測量技術方面，CS1262采用了先進的光電信號檢測技術，通過LED光照射人體皮膚表面，再由PD光電傳感器檢測獲取動脈搏動調制信息的光信號，進而分析得出心率、血氧等健康指標。其獨特的微弱信號捕捉能力，使得在手腕等信號較弱部位也能清晰捕捉到PPG信號，為后續算法處理提供了強有力的支撐。

圖1 PPG信號檢測系統

圖2 PPG信號

為了滿足全場景應用的需求，CS1262具備自動模擬環境光消減功能，消減范圍達±200uA，且擁有優越的相位信號低殘余特性。這使得CS1262在復雜運動場景下也能準確捕捉PPG信號，保證了復雜膚色、復雜測試環境下的高準確性檢測。

圖3光子運動軌跡仿真

從1974年Takuo Aoyagi 發明PPG測量方法至今，傳統指甲式血氧儀已經很成熟。最近幾年，健康測量手表的出現卻帶來了新的挑戰。測量部位從手指變化到手腕，測量場景從靜息到全場景運動類型，對AFE芯片提出了更加苛刻的要求。

如圖3所示，手腕的組織光學仿真中描繪了10個光子的運動軌跡，只有紅色標注的1個光子捕捉到有效的AC信號。實際上手指的有效信號是手腕的的幾十倍以上，再加上處理運動帶來的偽影，對AFE的性能指標提出了新的需求。芯海的CS1262就是一顆具有高SNR，低功耗特性和考慮全場景應用的AFE。

二、CS1262的產品優勢概要

圖4 CS1262系統框圖

CS1262是一顆高性能PPG AFE。高準確度：高達110dB的動態范圍，支持4PD*12相位的48路有效數據采集，內嵌驅動能力高達250mA的LED Driver可支持8路LED輸出。超強抗干擾：PSRR大于90dB，環境光抑制能力強模擬環境光消減高達±200uA。低功耗：83uA@100Hz@4Ch@2階環境光消減，54uA@100Hz@1Ch@2階環境光消減。

三、CS1262的微弱信號捕捉能力

圖5 CS1262 SNR VS 增益電阻

圖6 PI≈0.1%手腕處的PPG信號

高達110dB的動態范圍，97.5dB的SNR@500KΩ（dBFS)和±63.875uA的LED消減電流，為CS1262提供了強大的微弱信號捕捉能力。相比友商109dB的動態范圍，96dB的SNR@500KΩ（dBFS)更勝一籌。

如圖6所示，CS1262采集到手腕上的紅光和紅外PPG信號，PI灌注度水平在千分之一，脈搏波形清晰可見，為后續算法的處理提供了強有力的支撐。

四、CS1262滿足全場景應用

圖7 靜息、步行、跑步等場景下PPG信號頻譜

CS1262高達110dB的動態范圍，具備自動模擬環境光消減功能、±200uA的消減范圍及優越的相位信號低殘余特性，使之具備在復雜運動場景下捕捉PPG信號的能力。強大的LED驅動能力和高達8LED*4PD的光電傳感器矩陣布局，保證了復雜膚色、復雜測試環境下的高準確性檢測。

如圖7所示，在多運動場景下，CS1262采集的心率頻譜清晰且連續穩定。

五、CS1262的低功耗特性

表1 不同使用場景下的功耗

在功耗方面，CS1262表現出色。其工作電流在PRF為5Hz時低至13.3uA，為穿戴設備和睡眠健康監測應用場景提供了持久可靠的解決方案。同時，其低至54uA的功耗（@PRF100Hz）也優于同類產品，為穿戴設備提供了更高的能效比和更持久的續航能力。

此外，CS1262還是芯海科技智慧健康測量產品系列的重要組成部分。未來，它將與公司的BIA、ECG等多種SOC/模擬前端芯片產品形成系列化芯片組合，搭配健康測量算法、無線連接及配套標準方案，實現健康與智能的融合，為更多高端健康設備和高端消費電子產品賦能。

綜上所述，芯海科技CS1262作為一款高精度全場景PPG AFE芯片，以其卓越的性能指標、全面的功能特性和低功耗特性，為用戶提供了高效、可靠的生命體征測量解決方案，將成為智能穿戴設備領域的重要選擇。