一、概述
ams SA7050 是生物信号传感器模拟前端，多用于心率、血氧等健康指标的测量。AS7050 提供多达 8 个 LED 驱动器输出，采样多达 6 个光电二极管输入，并支持外部电极。这使得几种 LED 和光电二极管 PD 的排列具有高度灵活性。
以 AS7050 + SFH7074 为例，提供几个优化 raw data 质量的方向，可以参考一下。
二、基础知识
2.1 LED 与 PD (Photodiode)
SFH7074 集成了三种类型 LED（Green、Red、IR）和两种类型 PD（IR-Cut Photodiod、Broadband Photodiode）。
Green、Red、IR 三种光的波长如下图所示。
图 1. 绿光波长特性
图 2. 红光波长特性
图 3. 红外光波长特性
总结起来如下：
- 绿光波长在 530nm 左右
- 红光波长在 655nm 左右
- 红外光波长在 940nm 左右
IR-Cut PD 和 Broadband PD 两种用于接收的光电二极管特性如下图，为了方便对照，已在图上用与光颜色相同的笔记标出了该种光波峰的大致位置，其中粉色为红外光。
图 4. IR-Cut PD 接收光波长特性
图 5. Broadband PD 接收光波长特性
总结如下：
- IR-Cut PD 接收范围 440 – 660nm，最灵敏的峰值在 940nm 附近
- Broadband PD 接受范围为 400 – 1100nm，最灵敏的峰值在 940nm 附近
2.2 HRM & SPO2 测量
HRM 心率的测量通常使用 绿光 较多，其结果计算主要看 raw data 的周期。
SPO2 血氧的测量使用 红光+红外 较多，其结果计算主要看 raw data 中 AC / DC 比值。
图 6. raw data 成分
三、raw data 优化方向
3.1 软件配置方面
根据前面 2.1 小节对各 LED 和 PD 波长的介绍，能得出以下 LED 和 PD 的组合：
对于绿光的接收，采用 IR-Cut PD 接收能获取更好的信号。
对于红外的接收，采用 Broadband PD 接收能获取更强的信号。
对于红光的接收，似乎两种 PD 都可以接收，如果仅从波长上看确实如此。这里我们还要考虑到，红光和红外的接收都是用于 SPO2 测量，需要计算 AC / DC 的比值，所以在尽量保证其他条件相同的情况下获取的数据更可靠，即控制变量，而上面提到红外用 Broadband PD 接收，所以这里红光我们也选择用 Broadband PD 接收。
对于环境光的接收，由于环境光对 DC 成分的影响比较大，HRM 主要看周期，SPO2 主要看 AC / DC 比值，故环境光对 SPO2 影响更大，而上面提到测量 SPO2 所使用的红光和红外光使用 Broadband PD 接收，同理，控制了变量，环境光也采用 Broadband PD 接收，处理数据时可直接滤除环境光的数据。
另外，除了 PD 和 LED 组合要恰当，单独测量每种光的信号也能减少干扰，提高 raw data 质量，即每个 PPG 只测一种光的数据，不同类型的光分时测量。
3.2 硬件布局方面
由于 SFH7074 是将 LED 与 PD 集成为一体的，不用考虑布局，可跳过此小节；若是采用分立式 LED 和 PD，可稍作参考。
布局上，PD 与 LED 的距离呈现以下基本特点：
根据以上特点，我们就能得出一些布局上的较合理的安排：
前面 2.2 小节提到 HRM 的计算主要看周期，参考原因 ①，我们可以让测心率（接收绿光的 PD）靠近光源，置于内圈（约 5mm 内）；
由于 SPO2 的计算主要看 AC / DC 比值，参考原因 ②，可以将测血氧（接收红光、和红外的 PD）置于外圈。
3.3 其他方面
除了上述方向，还可以考虑酌情增大 LED 的电流，给 LED 的电流越大，PD 接收到的信号越强（注意，电流过大时接收的 ADC 会饱和）。
另外，PD 的接收面积越大、数量越多，接收的信号越好。
四、优化 raw data 质量的方向总结
软件配置方面：
硬件布局方面：
其他方面：
五、参考资料
（1）Health monitoring.pdf，可在 ams 官网下载，网址如下：
https://www.osram.com/ecat/com/en/class_pim_web_catalog_103489/prd_pim_device_2220016/
（2） SFH 7074_EN 2021-06-01.pdf
（3） AS7050_DS000725_2-00.pdf
（4） AS7050_Design_Guidelines_1v5.pdf