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健康監(jiān)測(cè)手表和TWS 耳機(jī)將繼續(xù)成為可穿戴電子產(chǎn)品市場(chǎng)蓬勃發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力，這與消費(fèi)者的興趣和逐漸增強(qiáng)的用戶粘性以及傳感器和前端等信號(hào)鏈芯片的功能支持密不可分。通過(guò)高性能傳感器和前端，可穿戴設(shè)備有機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收集、信息傳輸和交互。隨著健康監(jiān)測(cè)可穿戴設(shè)備向智能、便攜式和集成的趨勢(shì)發(fā)展，用于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)MEMS加速度計(jì)、用于體溫監(jiān)測(cè)的集成數(shù)字溫度傳感器、用于心率和血氧含量測(cè)量的光電傳感器、生物阻抗測(cè)量、生理電勢(shì)采集傳感器等。

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何源(ADI中國(guó)產(chǎn)品事業(yè)部高級(jí)市場(chǎng)應(yīng)用經(jīng)理)

1 醫(yī)療健康監(jiān)測(cè)

對(duì)于醫(yī)療衛(wèi)生可穿戴設(shè)備，人們對(duì)健康的日益關(guān)注再次促進(jìn)了智能可穿戴設(shè)備的熱度。因此，如何讓普通人負(fù)擔(dān)得起，容易獲得醫(yī)療資源，保持健康生活，將成為全球醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)的新焦點(diǎn)和需求。

同時(shí)，隨著老年人和慢性病患者對(duì)家庭健康管理需求的提高，對(duì)醫(yī)院臨床設(shè)備開(kāi)發(fā)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)（RPM）對(duì)服務(wù)的需求也越來(lái)越大。以可穿戴設(shè)備為代表的數(shù)字技術(shù)可以幫助醫(yī)療系統(tǒng)將重點(diǎn)從治療轉(zhuǎn)向預(yù)防，隨時(shí)監(jiān)控和傳輸臨床數(shù)據(jù)，家庭健康醫(yī)療產(chǎn)品也從創(chuàng)意、感覺(jué)、單點(diǎn)測(cè)量到創(chuàng)意、感覺(jué)和持續(xù)測(cè)量，以更好的用戶體驗(yàn)進(jìn)一步提高市場(chǎng)對(duì)該產(chǎn)品的認(rèn)可。

鑒于可穿戴設(shè)備技術(shù)的特殊需要，其醫(yī)療系統(tǒng)的升級(jí)和演變不能與人工智能和大數(shù)據(jù)的幫助分開(kāi)，以及硬件上各種傳感器和模擬前端的精度提高。以連續(xù)血壓監(jiān)測(cè)為例，其精度標(biāo)準(zhǔn)是醫(yī)院的有創(chuàng)監(jiān)測(cè)。但通過(guò)比較醫(yī)院的有創(chuàng)連續(xù)血壓監(jiān)測(cè)和光電容積脈搏波（PPG）兩者的波形相似度極高。在此基礎(chǔ)上，在人工智能算法和大數(shù)據(jù)的幫助下，兩者之間的關(guān)系可以有機(jī)地聯(lián)系在一起，個(gè)體的持續(xù)血壓變化可以通過(guò)無(wú)創(chuàng)的光電容積脈搏波來(lái)逆轉(zhuǎn)。當(dāng)然，軟件的進(jìn)步是不夠的，如果硬件PPG精度不夠，無(wú)法捕捉到完整的波形信息進(jìn)行算法比較。例如，連續(xù)血壓監(jiān)測(cè)中的降中峽信息，以及不同膚色和頭發(fā)條件下的信號(hào)范圍；例如，在電極接觸測(cè)量中，干電極和小面積電極的測(cè)量誤差一直是可穿戴設(shè)備測(cè)量的問(wèn)題ECG生理阻抗問(wèn)題。

智能可穿戴設(shè)備正從健康娛樂(lè)的理念轉(zhuǎn)變?yōu)獒t(yī)療診斷，需要IC 精度更高，功能更強(qiáng)，處理極端場(chǎng)景的能力更強(qiáng)。同時(shí)，可穿戴設(shè)備的制造商不再滿足于傳統(tǒng)的步驟計(jì)算、睡眠分析等功能，而是考慮或開(kāi)始在極其有限的空間內(nèi)集成ECG(心電圖測(cè)量)、體脂率、情緒檢測(cè)等功能，滿足有限電量的使用。這對(duì)可穿戴設(shè)備的成本、尺寸、測(cè)量精度、功耗和抗干擾能力提出了很高的要求。針對(duì)這一趨勢(shì)，ADI 無(wú)論是針對(duì)傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)應(yīng)用，還是針對(duì)現(xiàn)有的新興生物電位，都可以提供非常豐富的產(chǎn)品組合來(lái)簡(jiǎn)化用戶的供應(yīng)鏈管理ECG 監(jiān)測(cè)等應(yīng)用，ADI 有相應(yīng)的傳感器和模擬前端來(lái)幫助實(shí)現(xiàn)這些功能。因?yàn)檫@些子系統(tǒng)都集成了ADC，因此，測(cè)量讀數(shù)可以很容易地測(cè)量參數(shù)，并包含在最終應(yīng)用程序或系統(tǒng)中。無(wú)需構(gòu)建具有獨(dú)立元件的復(fù)雜電路，滿足可穿戴產(chǎn)品功耗低、體積小的需求。

雖然可穿戴設(shè)備的便攜性給用戶帶來(lái)了便利，但數(shù)據(jù)測(cè)量必然會(huì)遇到各種障礙，如環(huán)境復(fù)雜、操作不穩(wěn)定、接觸不牢固等。以心電圖監(jiān)測(cè)為例，醫(yī)院可以在測(cè)量過(guò)程中使用導(dǎo)電軟膏作為補(bǔ)償機(jī)制，但這顯然對(duì)可穿戴設(shè)備不起作用，只能通過(guò)硬件設(shè)計(jì)和算法進(jìn)行補(bǔ)償。因此，可穿戴領(lǐng)域需要在如此小的設(shè)備上收集準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，然后實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和計(jì)算，同時(shí)確保消費(fèi)水平，這是一個(gè)系統(tǒng)的項(xiàng)目，需要芯片制造商具有相當(dāng)大的技術(shù)實(shí)力。以ADPD6000 為例，在PPG 測(cè)量所依賴的光路部分SNR 信噪比高達(dá)117 dB，保證信號(hào)質(zhì)量和可測(cè)覆蓋，減少常見(jiàn)皮膚干擾因素引起的測(cè)量誤差。同時(shí)，它還具有環(huán)境光抑制和動(dòng)態(tài)干擾抑制，可以適應(yīng)更多的環(huán)境和測(cè)試狀態(tài)。

另外，智能手表在BIA 在阻抗試驗(yàn)中，通常至少需要四個(gè)電極來(lái)保證精度，其中兩個(gè)通常與表殼上的手臂接觸，另外兩個(gè)電極放在表盤(pán)旁邊，需要手指按壓。但是表盤(pán)旁邊的電極很小，用戶的手指基本不太可能同時(shí)按下電極而不接觸手臂或表殼，所以很多時(shí)候BIA 阻抗實(shí)際上是不準(zhǔn)確的。ADI 這些問(wèn)題是從芯片架構(gòu)設(shè)計(jì)中避免的，即使用戶的手指在測(cè)試時(shí)直接與表殼有不同的接觸狀態(tài)，通過(guò)獨(dú)特的專有技術(shù)和專利，使用硬件和算法相結(jié)合，ADPD6000 還可以補(bǔ)償誤差，保證非平衡接觸高阻抗下的測(cè)量精度要求。

2 TWS的降噪革命

耳戴設(shè)備，ADI 建議廠家考慮更多與用戶相關(guān)的深層設(shè)計(jì)，如如何避免負(fù)壓感與此同時(shí)，在耳機(jī)產(chǎn)品器添加到耳機(jī)產(chǎn)品中，可能會(huì)給市場(chǎng)帶來(lái)新的差異化和價(jià)值。

隨著TWS 耳機(jī)逐漸取代了有線耳機(jī)，后無(wú)線時(shí)代的下一個(gè)產(chǎn)品實(shí)力，行業(yè)都瞄準(zhǔn)了ANC 主動(dòng)降噪。降噪的需求不僅來(lái)自制造商對(duì)產(chǎn)品實(shí)力和差異化的追求，而且具有健康意義，而且具有盡可能低的功耗，以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽命。對(duì)于系統(tǒng)工程師來(lái)說(shuō)，降噪是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。耳機(jī)內(nèi)的聲學(xué)設(shè)備、芯片本地噪聲、電源串?dāng)_、射頻雜訊等底部噪聲將出現(xiàn)ANC 模式變得更加突出。室外場(chǎng)景中的風(fēng)噪處理、半入耳降噪等問(wèn)題對(duì)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)提出了很高的要求，以確保實(shí)時(shí)降噪特性調(diào)整、降噪帶來(lái)的負(fù)壓感、爆破聲處理、大規(guī)模生產(chǎn)降噪效果的一致性。

針對(duì)許多設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，ADI 新一代低功耗主動(dòng)降噪芯片ADAU1850/1860 它是一種非常適合低功耗等簡(jiǎn)化應(yīng)用場(chǎng)景的降噪芯片，可以在藍(lán)牙芯片上插入TWS 耳機(jī)實(shí)現(xiàn)ANC 降噪功能。在幫助客戶解決降噪設(shè)備開(kāi)發(fā)的挑戰(zhàn)時(shí)，ADI 可優(yōu)化芯片對(duì)應(yīng)的硬件設(shè)計(jì)。例如，底噪聲主要來(lái)自聲學(xué)器件本身的噪聲和芯片本身的電噪聲。ADAU1850/60 首先，通過(guò)底層的優(yōu)秀ADC/DAC 確保自身底噪較小。優(yōu)化的指令集允許用戶調(diào)整ANC 調(diào)整優(yōu)化的音頻路徑，通過(guò)數(shù)字降低底噪。最后，在整個(gè)系統(tǒng)的底噪上，ADI 它還可以幫助客戶設(shè)計(jì)和制造布板布線，從系統(tǒng)層面進(jìn)一步降低干擾產(chǎn)生的底噪聲。對(duì)于風(fēng)噪聲，用戶可以使用芯片內(nèi)部靈活的硬件檢測(cè)模塊，建立自己的硬件級(jí)檢測(cè)系統(tǒng)，感知麥克風(fēng)的風(fēng)噪聲并進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。由于是硬件級(jí)響應(yīng)，保證了實(shí)時(shí)性和功耗。

比如算法層面TWS 向上降噪，ADI 想CMLMicrocircuits代理因此，客戶可以更自由地與濾波器相匹配ADI提供免費(fèi)的音頻處理器編程、開(kāi)發(fā)和調(diào)試軟件LarkStudio 該工具提供各種集成到直觀的圖形用戶界面（GUI）信號(hào)處理算法可以創(chuàng)建復(fù)雜的音頻信號(hào)流。對(duì)于不懂編程但精通聲學(xué)的客戶，他們也可以使用該軟件輕松完成任務(wù)。

(本文來(lái)源《IC2022年5月，代理雜志雜志