电子产品世界

在当前全球都在部署BT5.0和5G的大环境下，智能手表等可穿戴设备以及健康监护等物联网设备正在不断扩大其市场。随着可穿戴产品的推陈出新，终端消费者对设备的功能性需求不断增长。在此，我们邀请德州仪器（TI）围绕用户对可穿戴产品的期望以及TI的技术及方案如何助力设计进行总结。

●终端用户对可穿戴产品中健康数据的准确度和精确度的要求与日俱增，这就要求我们将高度集成和具备精准信号处理的方案带给市场；

●随着市场对系统整体功能提升及功能的添加，设计人员针对功耗和电池寿命的要求也随之提高。因此，如何让小型化可穿戴产品中配备尺寸小、功耗低的芯片解决方案也是我们关注的领域；

●“如何在市场中实现产品的差异化”也是设计人员在思考的问题，寻找产品的潜在附加价值成为一个值得探索的话题，如室内定位等。

基于上述需求的变化和行业挑战，如何才能设计让终端用户满意并受市场欢迎的差异化产品呢？

针对可穿戴设备和医疗市场，TI提供领先的信号链解决方案，以实现更高的精确度。此外，TI 降压转换器及电池管理系列产品可以帮助设计人员进行低功耗、小体积、高性能的电源开发设计；RTLS（实时定位系统）工具箱更能助力产品商在日趋同质化的竞争中打开新局面。除了市场领先级别的产品，TI的系统级参考设计也为设计人员提供专业的设计方案，助其更轻松地创建小型、可靠且高效的可穿戴设备系统。

一、具备专业医疗功能的信号链解决方案：

TI 专注于医疗市场，一直以来不断推出新的模拟前端AFE产品系列及方案。针对智能手表和微型可穿戴医疗设备，TI 提供具备高精度、高效率以及高集成度特点的解决方案，并获得了良好的市场声誉和认可：

1) TI 的专利性架构帮助产品厂商实现更高的信噪比（>100dB SNR），从而优化产品的测量灵敏度；

2) TI 的专利模拟信号处理为产品带来更多功能：光学心率检测，脉搏血氧饱和度（SP0₂）；

3) 在不影响产品性能的前提下，TI 的产品拥有业界最低级别的功耗（<0.8uV/Hz）。

从2013年发布的最高级别SNR产品，到后来全球首个完全集成ECG和PPG的产品AFE4900，TI 致力于实现对用户身体状况更全面的监测。

1) AFE4900：设计人员可以利用其同步采集ECG和PPG数据，计算脉冲传输时间（PTT），从而有效帮助检测血压；

2) AFE4420：该器件可以用于心率和血氧饱和度的测量。它支持多达四个可切换发光二极管（LED）和四个光电二极管，可以定义多达16个信号相位，并且可以以同步方式从每个相位获取信号，并将其存储在128样本的先入先出 (FIFO) 块中。AFE4420集成在2.6mm × 2.1mm DSBGA 的超小封装内，可以支持高达100dB的动态范围并且以极低的功耗运行（典型值LED为15uA, 接收器为20uA），从而保证对心率的精确及持续监测。

二、助力低功耗、小体积、高性能的电源开发设计：

TI 的降压转换器产品可为负载极轻的系统（低于100μA）提供更长的电池寿命，并允许设计人员使用更少或更小的电池，缩小其整体电源解决方案尺寸（设计人员可使用四节AAA电池代替四节AA电池，可节省16,980 mm³的空间）。

1) TPS62840，具有业界最低的静态电流（60nA），可以在1 µA的负载下实现80%的效率，比业界同类产品高出30%。

2) 电池充电产品如BQ25125和BQ25150/155具有超低的静态电流、微小的芯片尺寸、集成电源轨以及精确的充电技术。其充电参数可通过I2C编程，并集成ADC的系统监控，使得电池充电更为灵活安全。

引述自： 1. Chris Glaser，TI 低功耗DC/DC 事业部高级应用工程师；

          2. Will Zhou，TI 电池管理系统（BMS）事业部产品市场工程师。

三、室内定位功能助力设计人员开发差异化产品：

随着可穿戴市场的发展，产品同质化竞争不可避免，室内定位功能是开发差异化产品的思路之一。利用定位技术，设计人员可以为可穿戴产品扩展室内定位功能提供底层的软件基础，从而拓展穿戴产品的应用场景。

结合蓝牙5.0技术，TI在CC2642/CC2640R2F SDK中提供RTLS（实时定位系统）工具箱，同时支持RSSI（接收信号强度）/AOA（到达角度）/TOF（飞行时差测距）三种不同定位技术。

其中AoA是一种用于查找接收蓝牙数据包到达的方向的技术，为三角测量创建基础（见图一）。AoA定位技术使用具有明确定义的属性的天线阵列，并且接收器将在各个天线之间快速切换，同时测量到不同天线的路径长度的微小差异而导致的相移。这些路径长度差异引起的相移将取决于相对于阵列中的天线的输入RF波的方向。 所以对相移的测量可以计算蓝牙信号的到达角度。利用AoA定位技术在实践中可实现亚米级的高精度定位，拓展穿戴产品的应用场景比如室内场景下的高精度定位。

图一  利用到达角技术实现三角测量原理图

引述自：刁勇，TI 中国区业务拓展经理

针对可穿戴设备小尺寸、高精度、低功耗和多功能的设计需求，TI 为工程师提供系统解决方案及参考设计，访问TI官网了解详情。

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

图二 TI 可穿戴设备系统框图及解决方案

关键词： 降压 电池管理