TI助力開發(fā)更低功耗、更小尺寸的多功能可穿戴產品

在當前全球都在部署B(yǎng)T5.0和5G的大環(huán)境下，智能手表等可穿戴設備以及健康監(jiān)護等物聯(lián)網設備正在不斷擴大其市場。隨著可穿戴產品的推陳出新，終端消費者對設備的功能性需求不斷增長。在此，我們邀請德州儀器（TI）圍繞用戶對可穿戴產品的期望以及TI的技術及方案如何助力設計進行總結。

●終端用戶對可穿戴產品中健康數(shù)據(jù)的準確度和精確度的要求與日俱增，這就要求我們將高度集成和具備精準信號處理的方案帶給市場；

●隨著市場對系統(tǒng)整體功能提升及功能的添加，設計人員針對功耗和電池壽命的要求也隨之提高。因此，如何讓小型化可穿戴產品中配備尺寸小、功耗低的芯片解決方案也是我們關注的領域；

●“如何在市場中實現(xiàn)產品的差異化”也是設計人員在思考的問題，尋找產品的潛在附加價值成為一個值得探索的話題，如室內定位等。

基于上述需求的變化和行業(yè)挑戰(zhàn)，如何才能設計讓終端用戶滿意并受市場歡迎的差異化產品呢？

針對可穿戴設備和醫(yī)療市場，TI提供領先的信號鏈解決方案，以實現(xiàn)更高的精確度。此外，TI 降壓轉換器及電池管理系列產品可以幫助設計人員進行低功耗、小體積、高性能的電源開發(fā)設計；RTLS（實時定位系統(tǒng)）工具箱更能助力產品商在日趨同質化的競爭中打開新局面。除了市場領先級別的產品，TI的系統(tǒng)級參考設計也為設計人員提供專業(yè)的設計方案，助其更輕松地創(chuàng)建小型、可靠且高效的可穿戴設備系統(tǒng)。

一、具備專業(yè)醫(yī)療功能的信號鏈解決方案：

TI 專注于醫(yī)療市場，一直以來不斷推出新的模擬前端AFE產品系列及方案。針對智能手表和微型可穿戴醫(yī)療設備，TI 提供具備高精度、高效率以及高集成度特點的解決方案，并獲得了良好的市場聲譽和認可：

1) TI 的專利性架構幫助產品廠商實現(xiàn)更高的信噪比（>100dB SNR），從而優(yōu)化產品的測量靈敏度；

2) TI 的專利模擬信號處理為產品帶來更多功能：光學心率檢測，脈搏血氧飽和度（SP0₂）；

3) 在不影響產品性能的前提下，TI 的產品擁有業(yè)界最低級別的功耗（<0.8uV/Hz）。

從2013年發(fā)布的最高級別SNR產品，到后來全球首個完全集成ECG和PPG的產品AFE4900，TI 致力于實現(xiàn)對用戶身體狀況更全面的監(jiān)測。

1) AFE4900：設計人員可以利用其同步采集ECG和PPG數(shù)據(jù)，計算脈沖傳輸時間（PTT），從而有效幫助檢測血壓；

2) AFE4420：該器件可以用于心率和血氧飽和度的測量。它支持多達四個可切換發(fā)光二極管（LED）和四個光電二極管，可以定義多達16個信號相位，并且可以以同步方式從每個相位獲取信號，并將其存儲在128樣本的先入先出 (FIFO) 塊中。AFE4420集成在2.6mm × 2.1mm DSBGA 的超小封裝內，可以支持高達100dB的動態(tài)范圍并且以極低的功耗運行（典型值LED為15uA, 接收器為20uA），從而保證對心率的精確及持續(xù)監(jiān)測。

二、助力低功耗、小體積、高性能的電源開發(fā)設計：

TI 的降壓轉換器產品可為負載極輕的系統(tǒng)（低于100μA）提供更長的電池壽命，并允許設計人員使用更少或更小的電池，縮小其整體電源解決方案尺寸（設計人員可使用四節(jié)AAA電池代替四節(jié)AA電池，可節(jié)省16,980 mm³的空間）。

1) TPS62840，具有業(yè)界最低的靜態(tài)電流（60nA），可以在1 μA的負載下實現(xiàn)80%的效率，比業(yè)界同類產品高出30%。

2) 電池充電產品如BQ25125和BQ25150/155具有超低的靜態(tài)電流、微小的芯片尺寸、集成電源軌以及精確的充電技術。其充電參數(shù)可通過I2C編程，并集成ADC的系統(tǒng)監(jiān)控，使得電池充電更為靈活安全。

引述自： 1. Chris Glaser，TI 低功耗DC/DC 事業(yè)部高級應用工程師；

          2. Will Zhou，TI 電池管理系統(tǒng)（BMS）事業(yè)部產品市場工程師。

三、室內定位功能助力設計人員開發(fā)差異化產品：

隨著可穿戴市場的發(fā)展，產品同質化競爭不可避免，室內定位功能是開發(fā)差異化產品的思路之一。利用定位技術，設計人員可以為可穿戴產品擴展室內定位功能提供底層的軟件基礎，從而拓展穿戴產品的應用場景。

結合藍牙5.0技術，TI在CC2642/CC2640R2F SDK中提供RTLS（實時定位系統(tǒng)）工具箱，同時支持RSSI（接收信號強度）/AOA（到達角度）/TOF（飛行時差測距）三種不同定位技術。

其中AoA是一種用于查找接收藍牙數(shù)據(jù)包到達的方向的技術，為三角測量創(chuàng)建基礎（見圖一）。AoA定位技術使用具有明確定義的屬性的天線陣列，并且接收器將在各個天線之間快速切換，同時測量到不同天線的路徑長度的微小差異而導致的相移。這些路徑長度差異引起的相移將取決于相對于陣列中的天線的輸入RF波的方向。 所以對相移的測量可以計算藍牙信號的到達角度。利用AoA定位技術在實踐中可實現(xiàn)亞米級的高精度定位，拓展穿戴產品的應用場景比如室內場景下的高精度定位。

圖一  利用到達角技術實現(xiàn)三角測量原理圖

引述自：刁勇，TI 中國區(qū)業(yè)務拓展經理

針對可穿戴設備小尺寸、高精度、低功耗和多功能的設計需求，TI 為工程師提供系統(tǒng)解決方案及參考設計，訪問TI官網了解詳情。

（http://www.ti.com.cn/solution/cn/smart-watch?HQS=SYS-PE-WEAR-wearablesolutions-contrib-appd-eepw20190910-cn）

圖二 TI 可穿戴設備系統(tǒng)框圖及解決方案