CXHA31136 短波红外 SWIR 检测传感器 SoC
集成发射器/接收器/DSP | 可编程增益 | 超低功耗 <2μA | I²C 接口

产品版本：Rev 1.0 | 更新日期：2026年5月 | 型号：CXHA31136 | 封装：OLGA8

嘉泰姆电子（JTM-IC）推出的CXHA31136是一款高度集成的短波红外（SWIR）检测传感器 SoC，专为接近检测、佩戴检测和物体识别等应用设计。芯片内部集成了高性能红外发射器（TX）、高灵敏度接收器（RX）、数字信号处理器（DSP）、片上 e-fuse 以及I²C 接口，并内置全面自诊断机制。支持可编程发射电流和接收器增益，可在不同环境光条件下实现最佳性能。超低待机功耗（<2μA）使其非常适合电池供电的便携设备。采用 OLGA8 超紧凑封装，CXHA31136 是耳机佩戴检测、皮肤检测、可穿戴设备、便携式接近感应等应用的理想选择。

1. 产品概述与市场定位

在 TWS 耳机、智能手表、皮肤检测仪等便携设备中，红外部件通常需要发射器、接收器、放大器和 ADC 等多个分立元件，导致 PCB 面积大、功耗高、调试复杂。CXHA31136 将发射驱动、接收模拟前端、DSP 和 I²C 接口集成于一颗芯片内，并内置 e-fuse 用于存储系统级校准数据，大幅简化设计。其短波红外（SWIR）特性相比普通红外具有更好的皮肤/物体区分能力和环境光抑制能力。芯片支持单次和多脉冲检测模式，可灵活适配不同算法需求。内置的自诊断机制（如发射/接收通道开路/短路检测）提升了系统可靠性。CXHA31136 为新一代智能穿戴和便携设备提供了高性价比的光学检测解决方案。

2. 主要特点与技术亮点

• 高集成度 SoC：集成红外发射器驱动、接收器模拟前端、DSP、I²C 接口、e-fuse 和控制逻辑。
• 可编程接收器增益：根据环境光和信号强度灵活调整，优化动态范围。
• 可编程发射电流：支持多级可调输出电流，适应不同距离和功耗需求。
• 超低待机功耗：待机电流 <2μA，适合电池供电设备。
• 高速 I²C 接口：最高 1Mbps，支持快速配置和数据读取。
• 片上 e-fuse：存储工厂校准数据和用户配置，掉电不丢失。
• 多种工作模式：支持单次检测、多脉冲检测等，适配不同算法。
• 环境光自动消除：内置背景光抵消电路，提高信噪比。
• 全面自诊断：支持发射/接收通道开路、短路检测，提升可靠性。
• 封装：OLGA8（无铅，RoHS 合规），超小尺寸，适合空间受限产品。

3. 引脚封装说明（占位图）

CXHA31136 采用 OLGA8 封装（8 引脚），超小外形。主要引脚包括：VDD（电源）、GND、I²C_SCL/SDA、INT（中断输出）、TX（发射器驱动输出）、RX（接收器输入）。片内集成去耦电容，外围仅需少量电阻电容。完整引脚映射及尺寸请参考数据手册。

4. 功能框图与典型应用电路占位

5. 极限参数与电气特性（设计参考）

6. 工作原理与关键技术深度解析

6.1 短波红外（SWIR）检测原理

相比于传统近红外（NIR，波长 ~940nm），SWIR（900nm~1700nm）具有更好的皮肤/组织穿透力和抗环境光干扰能力。CXHA31136 内部发射器驱动电路可编程输出电流，驱动外部 SWIR LED（通常 1050nm 或 1450nm）；接收器采用高灵敏度光电二极管接口，配合可编程跨阻放大器（TIA）将光电流转换为电压，再由 DSP 进行采样和处理。环境光消除电路通过采样无发射时的背景信号并进行差分消除，显著提高信噪比。

6.2 可编程增益与动态范围

接收器增益可编程（1~100 倍），允许用户根据反射信号强度调整；发射电流可编程（10mA~200mA），适应不同距离和功耗要求。通过组合发射电流和接收增益，可在极近距离（如耳机入耳检测）和远距离（如手势识别）应用中取得最优信号。

6.3 多脉冲检测与平均降噪

芯片支持多脉冲检测模式，可连续发射多个脉冲并对接收信号进行平均或累加，有效抑制随机噪声，提高测量精度。DSP 内部可配置平均次数，无需外部 MCU 处理。

6.4 片上 e-fuse 与自诊断

e-fuse 可用于存储出厂校准数据（如 LED 强度补偿、环境光偏移校正等），掉电后不丢失。自诊断机制可检测 LED 开路/短路、光电二极管连接异常、内部参考电压等，并将错误标志通过 I²C 寄存器上报，提升产品生产良率和现场可靠性。

6.5 超低功耗设计

在无检测请求时，芯片可进入待机模式（<2μA），仅保留 I²C 从机监听。当 MCU 通过 I²C 发送检测命令后，芯片快速唤醒（典型 <100μs），完成单次或多次脉冲检测后自动返回待机，极大延长电池寿命。

7. 基于 CXHA31136 的 TWS 耳机佩戴检测设计实例

设计目标：TWS 耳机入耳/离耳检测，低功耗，抗环境光，支持 I²C 上报状态。

• 光路设计：选用 1050nm SWIR LED 和匹配的光电二极管，安装在耳机壳内侧，与皮肤接触区域成 45° 反射角度。
• 硬件连接：CXHA31136 的 TX 接 LED 阴极（LED 阳极接 VDD），RX 接光电二极管阴极。VDD 接 1.8V 或 3.3V，I²C 上拉电阻 4.7kΩ。
• 寄存器配置：通过 I²C 设置发射电流为 50mA（8 档中选一），接收器增益为 40 倍，检测模式为多脉冲平均（8 次）。
• 校准：将 e-fuse 中存储无遮挡时的背景值，作为校准基准。佩戴时信号强度显著上升，离耳时下降至基准。
• 功耗优化：MCU 每 100ms 触发一次单次检测，CXHA31136 在两次检测之间处于待机模式，平均功耗 <20μA（含 LED 脉冲功耗）。
• 自诊断：每次上电时读取自诊断寄存器，确认 LED 和光电二极管连接正常。
• 软件阈值：根据实测数据设置佩戴/离耳的信号强度阈值，并加入迟滞防止抖动。

实测数据：待机电流 1.8μA；检测电流（脉冲期间）平均 2.3mA；每次检测耗时 0.5ms；佩戴检测成功率 >99.5%，抗阳光干扰能力优于传统 NIR 方案。

8. PCB 布局建议（光学传感器）

• 光隔离：发射 LED 和接收光电二极管之间必须设置不透明挡墙，防止光直接串扰。
• 电源去耦：VDD 引脚附近放置 4.7μF 和 0.1μF 电容，尽量靠近芯片。
• I²C 走线：SCL/SDA 上拉电阻靠近芯片，走线尽量短，避免与 TX 大电流线平行。
• TX 走线：承载脉冲电流（最高 200mA），走线宽度应足够（>0.3mm），并远离敏感模拟 RX 走线。
• RX 走线：光电二极管阴极到 RX 引脚的走线越短越好，并用地线包围，减少噪声耦合。
• 地平面：建议使用完整地平面，芯片下方尽量避免走线。
• 外壳开孔：确保 LED 和光电二极管上方开孔或使用导光柱，光路无遮挡。

9. 订购信息与技术支持

CXHA31136 采用 OLGA8 封装（超小尺寸）。嘉泰姆电子提供工程样品、量产芯片及全面的技术支持，包括评估板、参考代码、光路设计服务和 FAE 现场支持。