TI助力開(kāi)發(fā)更低功耗、更小尺寸的多功能可穿戴產(chǎn)品

在當前全球都在部署BT5.0和5G的大環(huán)境下，智能手表等可穿戴設備以及健康監護等物聯(lián)網(wǎng)設備正在不斷擴大其市場(chǎng)。隨著(zhù)可穿戴產(chǎn)品的推陳出新，終端消費者對設備的功能性需求不斷增長(cháng)。在此，我們邀請德州儀器（TI）圍繞用戶(hù)對可穿戴產(chǎn)品的期望以及TI的技術(shù)及方案如何助力設計進(jìn)行總結。

●終端用戶(hù)對可穿戴產(chǎn)品中健康數據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(chǎng)；

●隨著(zhù)市場(chǎng)對系統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(chǎn)品中配備尺寸小、功耗低的芯片解決方案也是我們關(guān)注的領(lǐng)域；

●“如何在市場(chǎng)中實(shí)現產(chǎn)品的差異化”也是設計人員在思考的問(wèn)題，尋找產(chǎn)品的潛在附加價(jià)值成為一個(gè)值得探索的話(huà)題，如室內定位等。

基于上述需求的變化和行業(yè)挑戰，如何才能設計讓終端用戶(hù)滿(mǎn)意并受市場(chǎng)歡迎的差異化產(chǎn)品呢？

針對可穿戴設備和醫療市場(chǎng)，TI提供領(lǐng)先的信號鏈解決方案，以實(shí)現更高的精確度。此外，TI 降壓轉換器及電池管理系列產(chǎn)品可以幫助設計人員進(jìn)行低功耗、小體積、高性能的電源開(kāi)發(fā)設計；RTLS（實(shí)時(shí)定位系統）工具箱更能助力產(chǎn)品商在日趨同質(zhì)化的競爭中打開(kāi)新局面。除了市場(chǎng)領(lǐng)先級別的產(chǎn)品，TI的系統級參考設計也為設計人員提供專(zhuān)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。

一、具備專(zhuān)業(yè)醫療功能的信號鏈解決方案：

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

1) TI 的專(zhuān)利性架構幫助產(chǎn)品廠(chǎng)商實(shí)現更高的信噪比（>100dB SNR），從而優(yōu)化產(chǎn)品的測量靈敏度；

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

3) 在不影響產(chǎn)品性能的前提下，TI 的產(chǎn)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(chǎn)品，到后來(lái)全球首個(gè)完全集成ECG和PPG的產(chǎn)品AFE4900，TI 致力于實(shí)現對用戶(hù)身體狀況更全面的監測。

1) AFE4900：設計人員可以利用其同步采集ECG和PPG數據，計算脈沖傳輸時(shí)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(gè)可切換發(fā)光二極管（LED）和四個(gè)光電二極管，可以定義多達16個(gè)信號相位，并且可以以同步方式從每個(gè)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(dòng)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監測。

二、助力低功耗、小體積、高性能的電源開(kāi)發(fā)設計：

TI 的降壓轉換器產(chǎn)品可為負載極輕的系統（低于100μA）提供更長(cháng)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AAA電池代替四節AA電池，可節省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(shí)現80%的效率，比業(yè)界同類(lèi)產(chǎn)品高出30%。

2) 電池充電產(chǎn)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(shù)。其充電參數可通過(guò)I2C編程，并集成ADC的系統監控，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（BMS）事業(yè)部產(chǎn)品市場(chǎng)工程師。

三、室內定位功能助力設計人員開(kāi)發(fā)差異化產(chǎn)品：

隨著(zhù)可穿戴市場(chǎng)的發(fā)展，產(chǎn)品同質(zhì)化競爭不可避免，室內定位功能是開(kāi)發(fā)差異化產(chǎn)品的思路之一。利用定位技術(shù)，設計人員可以為可穿戴產(chǎn)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(chǎn)品的應用場(chǎng)景。

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

其中AoA是一種用于查找接收藍牙數據包到達的方向的技術(shù)，為三角測量創(chuàng )建基礎（見(jiàn)圖一）。AoA定位技術(shù)使用具有明確定義的屬性的天線(xiàn)陣列，并且接收器將在各個(gè)天線(xiàn)之間快速切換，同時(shí)測量到不同天線(xiàn)的路徑長(cháng)度的微小差異而導致的相移。這些路徑長(cháng)度差異引起的相移將取決于相對于陣列中的天線(xiàn)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(shù)在實(shí)踐中可實(shí)現亞米級的高精度定位，拓展穿戴產(chǎn)品的應用場(chǎng)景比如室內場(chǎng)景下的高精度定位。

圖一  利用到達角技術(shù)實(shí)現三角測量原理圖

引述自：刁勇，TI 中國區業(yè)務(wù)拓展經(jīng)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 為工程師提供系統解決方案及參考設計，訪(fǎng)問(wèn)TI官網(wǎng)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 可穿戴設備系統框圖及解決方案