产品概述
ST1VAFE3BXTR 是一款由意法半导体（STMicroelectronics）推出的高性能生物传感器，深度集成了用于检测生物电位信号的 vAFE 通道与高性能三轴数字加速度计。该器件专为运动追踪与上下文感知边缘分析设计，支持 I²C/SPI/MIPI I3C® 多协议通信，具备超低功耗、高集成度与硬件级智能处理特性，可大幅降低主控 MCU 负担，广泛适用于智能穿戴、健康监测及物联网终端设备。
核心特点/优势
- 双模传感本征同步：vAFE 生物电位前端与三轴加速度计信号天然同步，实现低功耗上下文感知边缘分析，最小化系统延迟。
- 超低功耗架构：支持高性能、低功耗、超低功耗及单次触发模式，典型工作电流低至 3.6 μA（超低功耗模式），显著延长电池寿命。
- 智能边缘计算引擎：内置有限状态机（FSM）、自适应自配置（ASC）与机器学习核心（MLC），支持可导出 AI 特征/滤波器，实现事件驱动与离线智能处理。
- 丰富硬件中断功能：集成自由落体、唤醒、单/双/三重敲击、活动/非活动检测及 6D/4D 方向识别，支持可编程阈值与电平/锁存模式。
- 高集成通信与存储：支持 I²C/SPI/MIPI I3C® 接口，内置 128 级 FIFO 缓冲，优化总线负载与系统功耗。
- 工业级可靠性：采用小型薄型 LGA 封装，工作温度范围 -40°C ~ +85°C，出厂校准保证高精度与长期稳定性。
应用领域
- 可穿戴健康设备（心率、肌电、脑电等生物电位监测）
- 智能运动追踪与健身手环/手表
- 上下文感知边缘计算终端与智能交互设备
- 低功耗物联网（IoT）传感器节点
- 医疗级生物信号采集与远程监护终端
选型指南/使用建议
供电配置：VDD 与 VDDIO 建议配置为 1.8V（工作范围 1.62V~3.6V），I3C 接口支持 1.2V 逻辑电平。接口选择：默认上拉 CS 引脚可选择 I²C/I3C 或 SPI 模式，I²C 总线建议采用 Fast Mode Plus 以确保唤醒时序稳定。功耗优化：非连续监测场景推荐使用单次触发模式（One-shot）或活动/非活动检测功能，结合 FSM/MLC 实现事件驱动唤醒。生物信号采集：vAFE 输入阻抗可选 100MΩ~1GΩ，增益支持 ×2/×4/×8/×16，需确保输入共模电压约为 610mV 以获得最佳性能。封装与焊接：采用小型 LGA 封装，建议采用标准回流焊工艺，PCB 布局时需严格隔离模拟前端与数字噪声源，并加强 ESD 防护。
技术参数
| 规格项 | 参数值 |
|---|---|
| Input Range DC Coupled PGA Gain = 2 | ±200mV |
| ADC Resolution | 12Bit |
| Self-test Positive Difference Y-axis | 50mg ~ 700mg |
| Offset Input Referred | ±1mV |
| 输出数据率 | 1.6Hz ~ 800Hz |
| Digital Communication Protocol | I²C; SPI; MIPI I3C |
| AH / vAFE Channel Gain PGA Gain = 16 16 Bits Input Referred | 1311LSB/mV |
| Input Range DC Coupled PGA Gain = 16 | ±25mV |
| ODR in AH / vAFE Only State | 800Hz ~ 3200Hz |
| Zero-g Offset Change vs. Temperature | ±1mg/℃ |
| Self-test Positive Difference X-axis | 50mg ~ 700mg |
| Supply Current in Ultralow-power Mode | 3.6μA |
| Digital High-level Output Voltage | VDDIO - 0.2V |
| 工作温度 | -40℃ ~ 85℃ |
| 精度 | ±30mg |
| Self-test Positive Difference Z-axis | 200mg ~ 1200mg |
| I/O Pins Supply Voltage | 1.08V ~ 3.6V |
| Digital High-level Input Voltage | 0.7*VDDIO |
| Digital Low-level Output Voltage | 0.2V |
| Sensitivity Change vs. Temperature | ±0.035%/℃ |
| Selectable Bandwidth in AH / vAFE Only State | 45Hz; 90Hz; 180Hz; 360Hz; 700Hz; 1600Hz |
| Sensitivity FS = ±4 g | 0.122mg/digit |
| Input Common Mode | 0.61V |
| Supply Current in Power-down | 2.6μA |
| 供电电压 | 1.62V ~ 3.6V |
| Noise Density | 220μg/√Hz |
| Noise Shorted Input Gain = 16 BW = [20 ÷ 400 Hz] Input Referred | 10μVRMS |
| Digital Low-level Input Voltage | 0.3*VDDIO |
| CMRR 50 Ω Source Impedance Sinusoidal Input Freq. 50/60 Hz Amp. 100 mV Peak to Peak PGA Gain = 2 | 80dB |
| Supply Current in High-performance Mode | 48.1μA |
| Channel Gain | 2V/V ~ 16V/V |
| Sensitivity FS = ±16 g | 0.488mg/digit |
| Sensitivity FS = ±2 g | 0.061mg/digit |
| Range | ±2g ~ ±16g |
| Sensitivity FS = ±8 g | 0.244mg/digit |
| Input Impedance | 100MΩ ~ 1000MΩ |
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