健康監護正在走向可穿戴設備

　　對于在檢測到運動(dòng)時(shí)啟動(dòng)某個(gè)應用的情況，則無(wú)需進(jìn)行高速采樣，因此可將數據速率降至6Hz，此時(shí)平均功耗為300nA。因而，對于低功耗應用和不易更換電池的植入式設備來(lái)說(shuō)，此傳感器非常有吸引力。ADXL362采用3.0mm×3.25mm封裝。圖3顯示了在不同的電源電壓的條件下，電源電流與輸出數據速率之間的關(guān)系。

　　系統中各傳感器的連接

　　系統的核心是混合信號片上計量?jì)xADuCM350，它與所有傳感器相連，并負責運行必要的軟件，以及儲存、顯示或傳送結果。該器件集成了高性能模擬前端(AFE)和16MHz ARM Cortex-M3處理器內核，如圖4所示。AFE的靈活性和微處理器豐富的功能組合使此芯片成為便攜式應用和可穿戴應用的理想選擇?？膳渲玫腁FE支持幾乎所有傳感器，其可編程波形發(fā)生器可使用交流或直流信號為模擬傳感器供電。高性能的接收信號鏈會(huì )對傳感器信號進(jìn)行調理，并使用積分非線(xiàn)性(INL)和差分非線(xiàn)性(DNL)最大值為±1LSB的無(wú)丟碼真16位160kSPS ADC將這些信號數字化。該接收信號鏈支持任何類(lèi)型的輸入信號，包括電壓、電流、恒電勢、光電流和復阻抗。

　　AFE 可在獨立模式下工作， 無(wú)需Cortex-M3處理器干預?？删幊虝r(shí)序控制器控制測量引擎，測量結果通過(guò)DMA儲存到存儲器內。開(kāi)始測量前，可執行校準程序，以校正發(fā)送和接收信號鏈中的失調和漂移誤差。對于復阻抗測量，如血糖、體質(zhì)指數(BMI)或組織鑒別應用，內置DSP加速器可實(shí)現2048點(diǎn)單頻離散傅里葉變換，而無(wú)需M3處理器干預。這些高性能AFE功能使ADuCM350具有其他集成解決方案無(wú)可比擬的獨特優(yōu)勢。

　　Cortex處理器支持多種通信端口，包括I2S、USB、MIPI和LCD顯示驅動(dòng)器(靜態(tài))。此外，它還包括閃存、SRAM和EEPROM，并且支持五種不同的電源模式，可最大程度地延長(cháng)電池使用壽命。

　　ADuCM350設計用于超低功耗傳感器，性能限制為低速器件。對于要求更高處理能力的應用，可使用工作頻率高達80MHz的M3內核或者Cortex-M4處理器內核。

　　功耗如何?

　　功耗一直是便攜式設備和可穿戴設備的一個(gè)關(guān)鍵因素。本文介紹的器件針對高性能、小尺寸和低功耗要求而設計，但在小封裝內集成所有一切器件(包括電池)仍然是一個(gè)挑戰。盡管新的電池技術(shù)實(shí)現了每mm3更高的容量，但與電子產(chǎn)品相比，電池體積仍然較大。

　　能量采集可減小電池尺寸并延長(cháng)電池使用壽命。能量采集技術(shù)有多種，包括熱電、壓電、電磁和光電等技術(shù)—對于可穿戴設備，利用光和熱最為合適。傳感器通常不會(huì )產(chǎn)生大量輸出功率，因此每焦耳熱量都應當可以被捕獲和使用。ADP5090超低功耗升壓調節器(如圖5)將采集器和電池橋接起來(lái)。此高效的開(kāi)關(guān)電源可將輸入電壓從低至100mV升高到3V。冷啟動(dòng)期間，在電池完全放電的情況下，需要的最小輸入電壓為380mV，但在正常工作時(shí)，如果電池電量沒(méi)有完全耗盡或者還有一些電能留在超級電容內，任何低至100mV的輸入信號都可轉換為較高的電位并儲存下來(lái)，以供稍后使用。

　　該芯片采用微型3mm×3mm封裝，可進(jìn)行編程來(lái)支持各種不同的能量采集傳感器。其最大靜態(tài)電流為250nA，支持幾乎所有電池技術(shù)—從鋰離子電池到薄膜電池以及超級電容均可。集成式保護電路可確保安全運行。

　　小結

　　本文介紹了一些用于可穿戴和個(gè)人健康應用的低功耗產(chǎn)品，但是這個(gè)快速增長(cháng)的市場(chǎng)正在快速變化。ADI公司的技術(shù)可以將這些頗具挑戰性的難題轉變?yōu)橥晟频漠a(chǎn)品和完整的解決方案。