[发明专利]被配置为使用倾斜响应来点亮LED的匹配滤波器技术

说明书

披露了一种电子设备，所述电子设备包括用于驱动LED模块的匹配滤波器。所述匹配滤波器接收传入矩形脉冲并且输出调制驱动信号以驱动所述LED模块。来自所述LED的光学输出被光学传感器捕获并且被转换成电信号以用于分析。抽取滤波器耦合至所述光学传感器，以便降低所转换的电信号的采样率和量化噪声。从匹配滤波器输出的调制驱动信号保持与所述抽取滤波器的所述时间镜像脉冲响应相匹配的LED电流、因此相匹配的LED光，以在固定功率量下获得或接近理论上的最大信噪比(SNR)。

发明背景

A.技术领域

本披露总体上涉及匹配滤波器，并且更具体地涉及LED驱动器中的匹配滤波器。

B.背景技术

发光二极管(LED)在各行业中具有广泛应用。与传统白炽光源相比，LED 具有多个优点，诸如更低能耗、更长寿命、改进的物理鲁棒性、更小尺寸、更低成本、以及更快的切换。

LED已经广泛用于消费者电子产品、可穿戴电子产品或生物传感器，诸如脉搏血氧仪。非常重要的是，LED以高功率效率操作，以便为具有有限能量存储的电池提供较长的使用寿命。

在心率和血氧(SPO2)测量应用中，LED驱动器消耗大量的功率。典型的脉搏血氧仪使用电子处理器和一对较小LED来发射穿过用户身体的半透明部位(诸如，指尖、耳垂、或脚趾)的红光和/或红外光。并入在脉搏血氧仪内的光学传感器 (如光电二极管)捕获透射光(未被吸收的)以用于分析。

典型的脉搏血氧仪的LED模块通常使用矩形脉冲来驱动，所述矩形脉冲并不总是与同光电二极管相关联的滤波器的时间镜像脉冲响应相匹配。因此，血氧仪可能无法操作用于实现固定功率量的理论最大信噪比(SNR)；发射形状和接收形状可能不匹配。

将期望使用优化的波形来驱动LED以在有限的功率量下实现高SNR。

发明内容

本发明的实施例涉及一种使用期望波形来驱动LED以获得高SNR的匹配滤波器以及其实现方法。

在各实施例中，披露了一种电子设备，所述电子设备包括用于驱动LED模块的匹配滤波器。所述匹配滤波器接收传入矩形脉冲并且输出调制驱动信号以驱动所述LED模块。来自所述LED的光学输出被诸如光电二极管等光学传感器捕获以用于分析。在实施例中，所述光学传感器包括用于降低所捕获信号的采样率和量化噪声的抽取滤波器。从所述匹配滤波器输出的调制驱动信号维持调制器与LED电流之间的相关性并且近似于抽取滤波器的镜像脉冲响应。

在一些实施例中，所述抽取滤波器是三阶抽取滤波器并且因此具有二次脉冲响应。所述匹配滤波器是无源滤波器，所述无源滤波器能够将矩形脉冲调制成具有与二次脉冲响应很好近似的调制信号。所述匹配滤波器仅包括诸如电阻器和电容器等无源部件，并且因此易于实现。

在一些实施例中，匹配滤波器是高通电阻器-电容器(RC)滤波器，所述高通电阻器-电容器滤波器包括第一电阻器、第二电阻器和电容器。第一电阻器和第二电阻器两者都使一端接地并且另一端耦合至电容器。匹配滤波器在第一电阻器侧上接收矩形脉冲并且从第二电阻器侧输出调制信号。在实施例中，所述第二电阻器具有比所述第一电阻器高的电阻。此外，所述第二电阻器和所述电容器中的至少一者可调节或可编程以获得期望的调制信号。

在一些实施例中，可以通过以下操作实现期望的调制信号：合成期望数字波形、经由数字/模拟转换器(DAC)将合成的数字波形转换成模拟信号、并且然后使用模拟信号驱动LED模块。

对本披露的各种修改将根据详细描述、权利要求以及附图而变得明显。详细描述和具体示例旨在仅用于说明的目的并且并不旨在限制本披露的范围。

附图说明