基于TS9514系列的 脉搏血氧专用芯片介绍

TS951X系列芯片是坤元微电子为“指夹式血氧仪”定制的一款模拟前端专用芯片。 TS951X系列的应用方案已成为“指夹式血氧仪”产品的主流应用方案之一。目前使用TS951X系列方案的指夹式血氧仪在Fluke Index2血氧仪模拟器的弱灌注性能普遍能达到0.4%以下，最优的方案商已经达到0.1%。使用TS951X方案的“指夹式血氧仪”具有高性能、高集成度、低成本等优点。

相比于传统方案TS951x的应用方案的集成度的提高可以减少元器件包括：用于切换红光及红外光的模拟开关、调整发光光强的模拟开关、I-V转换电路的放大器、滤波电路的放大器。此外TS951x的应用方案对MCU的片内外设要求较低，仅要求MCU 具有定时器功能。这些特点不光意味着BOM成本的降低，更少的元器件也意味着产品可靠性的提高，同时显著降低了生产管理的成本。表1-1列出了两种方案的对比。

TS951X工作电压为2.5V~5.5V，静态电流典型值为1.25mA。电流频率转换器的灵敏度为100kHZ/uA。TS951X系列集成了：低噪声的电流频率转换器（I-F）、H桥发光控制单元、模拟（TS9514）或数字（TS9517）恒流调光单元，以及具有坤元专利的硬件去环境光单元（TS9516、TS9517）。该芯片采用TSSOP-14及QFN-16封装。其引脚定义如图1-1及图1-2。

图1-2

图1-3显示了TS9514的应用方案，TS9514的IR与RED引脚连接了红光LED以及红外LED，两只LED反向并联，IN以及ANOD连接一只光电二极管。PROG引脚连接一只电流采样电阻。RED_REF以及IR_REF是配置红光LED以及红外光LED的发光电流的引脚，需要输入一个电压，通过R1、R2、R3分压得到。 MCU通过RED_CS以及IR_CS控制发红光还是红外光，OUT连接至MCU，输出频率则对应光电二级管的电流。PVDD电源是需要提供给放光管脉冲电流，故不建议与VDD共用一路电源，并且建议在PVDD引脚附近放置大电容。

图1-3

图1-4则显示了TS9517的应用方案，与TS9514不同的是TS9517是数字调光，MCU通过CS、SDI、SCK引脚构成的SPI总线通信，控制片内的7位DAC调整发光强度。此外TS9517还具有硬件去环境光功能的引脚COE，可通过MCU通用IO控制，如果不使用该功能则接地。

图1-4