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健康監(jiān)測手表和TWS 耳機將繼續(xù)成為可穿戴電子產(chǎn)品市場蓬勃發(fā)展的主要驅(qū)動力，這與消費者的興趣和逐漸增強的用戶粘性以及傳感器和前端等信號鏈芯片的功能支持密不可分。通過高性能傳感器和前端，可穿戴設(shè)備有機會實現(xiàn)數(shù)據(jù)收集、信息傳輸和交互。隨著健康監(jiān)測可穿戴設(shè)備向智能、便攜式和集成的趨勢發(fā)展，用于運動狀態(tài)監(jiān)測MEMS加速度計、用于體溫監(jiān)測的集成數(shù)字溫度傳感器、用于心率和血氧含量測量的光電傳感器、生物阻抗測量、生理電勢采集傳感器等。

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何源(ADI中國產(chǎn)品事業(yè)部高級市場應(yīng)用經(jīng)理)

1 醫(yī)療健康監(jiān)測

對于醫(yī)療衛(wèi)生可穿戴設(shè)備，人們對健康的日益關(guān)注再次促進了智能可穿戴設(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)的新焦點和需求。

同時，隨著老年人和慢性病患者對家庭健康管理需求的提高，對醫(yī)院臨床設(shè)備開發(fā)的遠(yuǎn)程監(jiān)測（RPM）對服務(wù)的需求也越來越大。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)將重點從治療轉(zhuǎn)向預(yù)防，隨時監(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、單點測量到創(chuàng)意、感覺和持續(xù)測量，以更好的用戶體驗進一步提高市場對該產(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)的升級和演變不能與人工智能和大數(shù)據(jù)的幫助分開，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)測為例，其精度標(biāo)準(zhǔn)是醫(yī)院的有創(chuàng)監(jiān)測。但通過比較醫(yī)院的有創(chuàng)連續(xù)血壓監(jiān)測和光電容積脈搏波（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)系可以有機地聯(lián)系在一起，個體的持續(xù)血壓變化可以通過無創(chuàng)的光電容積脈搏波來逆轉(zhuǎn)。當(dāng)然，軟件的進步是不夠的，如果硬件PPG精度不夠，無法捕捉到完整的波形信息進行算法比較。例如，連續(xù)血壓監(jiān)測中的降中峽信息，以及不同膚色和頭發(fā)條件下的信號范圍；例如，在電極接觸測量中，干電極和小面積電極的測量誤差一直是可穿戴設(shè)備測量的問題ECG生理阻抗問題。

智能可穿戴設(shè)備正從健康娛樂的理念轉(zhuǎn)變?yōu)獒t(yī)療診斷，需要IC 精度更高，功能更強，處理極端場景的能力更強。同時，可穿戴設(shè)備的制造商不再滿足于傳統(tǒng)的步驟計算、睡眠分析等功能，而是考慮或開始在極其有限的空間內(nèi)集成ECG(心電圖測量)、體脂率、情緒檢測等功能，滿足有限電量的使用。這對可穿戴設(shè)備的成本、尺寸、測量精度、功耗和抗干擾能力提出了很高的要求。針對這一趨勢，ADI 無論是針對傳統(tǒng)的運動監(jiān)測應(yīng)用，還是針對現(xiàn)有的新興生物電位，都可以提供非常豐富的產(chǎn)品組合來簡化用戶的供應(yīng)鏈管理ECG 監(jiān)測等應(yīng)用，ADI 有相應(yīng)的傳感器和模擬前端來幫助實現(xiàn)這些功能。因為這些子系統(tǒng)都集成了ADC，因此，測量讀數(shù)可以很容易地測量參數(shù)，并包含在最終應(yīng)用程序或系統(tǒng)中。無需構(gòu)建具有獨立元件的復(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了便利，但數(shù)據(jù)測量必然會遇到各種障礙，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)測為例，醫(yī)院可以在測量過程中使用導(dǎo)電軟膏作為補償機制，但這顯然對可穿戴設(shè)備不起作用，只能通過硬件設(shè)計和算法進行補償。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)，然后實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和計算，同時確保消費水平，這是一個系統(tǒng)的項目，需要芯片制造商具有相當(dāng)大的技術(shù)實力。以ADPD6000 為例，在PPG 測量所依賴的光路部分SNR 信噪比高達117 dB，保證信號質(zhì)量和可測覆蓋，減少常見皮膚干擾因素引起的測量誤差。同時，它還具有環(huán)境光抑制和動態(tài)干擾抑制，可以適應(yīng)更多的環(huán)境和測試狀態(tài)。

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

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，如如何避免負(fù)壓感與此同時，在耳機產(chǎn)品器添加到耳機產(chǎn)品中，可能會給市場帶來新的差異化和價值。

隨著TWS 耳機逐漸取代了有線耳機，后無線時代的下一個產(chǎn)品實力，行業(yè)都瞄準(zhǔn)了ANC 主動降噪。降噪的需求不僅來自制造商對產(chǎn)品實力和差異化的追求，而且具有健康意義，而且具有盡可能低的功耗，以實現(xiàn)長壽命。對于系統(tǒng)工程師來說，降噪是一項系統(tǒng)工程。耳機內(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。室外場景中的風(fēng)噪處理、半入耳降噪等問題對設(shè)計開發(fā)提出了很高的要求，以確保實時降噪特性調(diào)整、降噪帶來的負(fù)壓感、爆破聲處理、大規(guī)模生產(chǎn)降噪效果的一致性。

針對許多設(shè)計挑戰(zhàn)，ADI 新一代低功耗主動降噪芯片ADAU1850/1860 它是一種非常適合低功耗等簡化應(yīng)用場景的降噪芯片，可以在藍牙芯片上插入TWS 耳機實現(xiàn)ANC 降噪功能。在幫助客戶解決降噪設(shè)備開發(fā)的挑戰(zhàn)時，ADI 可優(yōu)化芯片對應(yīng)的硬件設(shè)計。例如，底噪聲主要來自聲學(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，通過數(shù)字降低底噪。最后，在整個系統(tǒng)的底噪上，ADI 它還可以幫助客戶設(shè)計和制造布板布線，從系統(tǒng)層面進一步降低干擾產(chǎn)生的底噪聲。對于風(fēng)噪聲，用戶可以使用芯片內(nèi)部靈活的硬件檢測模塊，建立自己的硬件級檢測系統(tǒng)，感知麥克風(fēng)的風(fēng)噪聲并進行動態(tài)調(diào)整。由于是硬件級響應(yīng)，保證了實時性和功耗。

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提供免費的音頻處理器編程、開發(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）信號處理算法可以創(chuàng)建復(fù)雜的音頻信號流。對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)。

(本文來源《IC2022年5月，代理雜志雜志