iPhone與yu多duo點dian觸chu摸mo傳chuan感gan器qi的de完wan美mei融rong合he給gei手shou機ji業ye帶dai來lai了le一yi場chang顛dian覆fu性xing變bian革ge。通tong過guo簡jian單dan的de觸chu點dian滑hua動dong，便bian捷jie的de操cao作zuo恍huang若ruo指zhi尖jian一yi次ci次ci綻zhan放fang的de華hua麗li魔mo法fa
，扣kou動dong著zhe全quan世shi界jie人ren們men的de心xin弦xian。而er近jin年nian來lai大da熱re的de可ke穿chuan戴dai設she備bei
，無wu疑yi將jiang成cheng為wei傳chuan感gan器qi的de下xia一yi榮rong耀yao舞wu台tai。為wei了le讓rang產chan品pin更geng具ju競jing爭zheng力li
，可ke穿chuan戴dai設she備bei的de功gong能neng已yi日ri漸jian豐feng富fu
，而er不bu斷duan創chuang新xin的de傳chuan感gan技ji術shu

，則ze成cheng為wei產chan品pin追zhui求qiu差cha異yi化hua的de不bu二er法fa門men。

設計挑戰加速爆發，傳感器如何突圍？

縱觀整個中國市場
，近年來傳感器市場一直處於持續增長的階段，且未來五年平均銷售增長率將達31%（可穿戴設備僅是其中的助力之一），而在快速發展的同時，技術水平偏低、種類欠缺、yanfanenglijiaoruodengwentirengjidaijiejue，wufaxingchengzugoudeguimohuayingyong。jianci

，duiyuxinxingdekechuandaishichangeryan
，chuanganqijiangyinglainaxieshejitiaozhan？jishuzhikunjiujingruhetuwei？

由可穿戴設備引發的全新設計挑戰

可穿戴正在從簡單的基於加速計的“智能計步器”向包括生物感應（例如心率監視）和環境感應（包括紫外線指數、相對濕度和溫度）的方向轉換，而準確性
，無疑是一個關鍵的設計挑戰。

1

、人為的減少運動和生理變化所造成的影響非常具有挑戰性
，這對先進的信號處理算法提出了更高要求。

2
、麵向溫濕度檢測的可穿戴產品要求傳感器直接暴露在空氣中，因此避免灰塵、汙垢、水及其他汙染物進入這個開口或弄髒電路十分重要
，它們將影響數據的可靠性與準確度。

3
、測量環境溫度需要消除皮膚、MCU、電池和其他電子器件所產生的熱影響
，同時要求考慮到如何適用於最廣泛用戶群體以降低退貨率。通常使用綠光LED的解決方案能夠有效的處理淺色皮膚帶來的影響，對於深色皮膚而言黃光LED處理的效果更佳。

此外，還有一些常見的設計挑戰
，包括傳感器個數增加的同時保持產品外形尺寸
、延長電池使用壽命和縮短產品上市時間。

傳感器算法的妙用

傳chuan感gan器qi算suan法fa是shi解jie決jue可ke穿chuan戴dai傳chuan感gan器qi設she計ji眾zhong多duo挑tiao戰zhan的de關guan鍵jian。一yi款kuan旨zhi在zai監jian視shi心xin率lv的de智zhi能neng手shou表biao在zai用yong戶hu站zhan立li不bu動dong時shi能neng夠gou提ti供gong良liang好hao的de準zhun確que度du，而er在zai運yun動dong時shi準zhun確que度du可ke能neng會hui有you所suo下xia降jiang。“先(xian)進(jin)的(de)光(guang)學(xue)傳(chuan)感(gan)器(qi)算(suan)法(fa)是(shi)必(bi)要(yao)的(de)，以(yi)便(bian)過(guo)濾(lv)或(huo)消(xiao)除(chu)在(zai)身(shen)體(ti)活(huo)動(dong)期(qi)間(jian)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)噪(zao)聲(sheng)。這(zhe)些(xie)算(suan)法(fa)通(tong)常(chang)使(shi)用(yong)加(jia)快(kuai)數(shu)據(ju)的(de)采(cai)樣(yang)來(lai)過(guo)濾(lv)被(bei)噪(zao)聲(sheng)破(po)壞(huai)的(de)心(xin)率(lv)采(cai)樣(yang)數(shu)據(ju)，或(huo)者(zhe)主(zhu)動(dong)消(xiao)除(chu)噪(zao)聲(sheng)。

精度
、功耗和體積是傳感器需要重點考量的指標。在不同情境下準確的捕捉用戶運動狀態十分關鍵。“比如用戶在散步的時候，加速度的峰峰值變化可能非常小，這時就需要MEMS傳(chuan)感(gan)器(qi)有(you)足(zu)夠(gou)的(de)分(fen)辨(bian)率(lv)來(lai)提(ti)取(qu)出(chu)有(you)效(xiao)的(de)加(jia)速(su)度(du)變(bian)化(hua)。再(zai)比(bi)如(ru)有(you)振(zhen)動(dong)的(de)環(huan)境(jing)下(xia)，頻(pin)率(lv)可(ke)能(neng)達(da)到(dao)幾(ji)十(shi)甚(shen)至(zhi)上(shang)百(bai)赫(he)茲(zi)
，遠(yuan)超(chao)過(guo)普(pu)通(tong)人(ren)或(huo)者(zhe)是(shi)運(yun)動(dong)員(yuan)的(de)正(zheng)常(chang)運(yun)動(dong)頻(pin)率(lv)，這(zhe)時(shi)就(jiu)需(xu)要(yao)MEMS傳感器有合適的濾波器能自動濾除這些幹擾頻率，否則一旦經ADC采樣，混疊進用戶感興趣的頻域範圍內
，軟件再怎麼處理也是沒有辦法分辨的。

而(er)另(ling)一(yi)個(ge)有(you)趣(qu)的(de)示(shi)例(li)則(ze)是(shi)，當(dang)從(cong)溫(wen)暖(nuan)的(de)房(fang)間(jian)移(yi)動(dong)到(dao)寒(han)冷(leng)的(de)室(shi)外(wai)時(shi)快(kuai)速(su)改(gai)變(bian)的(de)溫(wen)度(du)和(he)濕(shi)度(du)。先(xian)進(jin)的(de)自(zi)適(shi)應(ying)補(bu)償(chang)算(suan)法(fa)能(neng)夠(gou)利(li)用(yong)可(ke)穿(chuan)戴(dai)設(she)備(bei)中(zhong)的(de)多(duo)個(ge)傳(chuan)感(gan)器(qi)，以(yi)最(zui)高(gao)可(ke)達(da)10倍bei的de速su度du快kuai速su校xiao正zheng較jiao大da的de溫wen度du或huo濕shi度du變bian動dong。這zhe些xie自zi適shi應ying補bu償chang算suan法fa還hai能neng夠gou通tong過guo補bu償chang消xiao費fei者zhe手shou腕wan和he可ke穿chuan戴dai設she備bei中zhong元yuan器qi件jian所suo產chan生sheng的de熱re量liang，獲huo得de更geng加jia準zhun確que的de環huan境jing溫wen度du測ce量liang數shu據ju。

“高精度+低功耗”如何兩全

？

高精度測量與功耗的平衡，是一個需要花力氣去解決的問題。ADI加速度傳感器ADXL362提供1mg/LSB的(de)靈(ling)敏(min)度(du)以(yi)使(shi)得(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)可(ke)以(yi)準(zhun)確(que)分(fen)辨(bian)非(fei)常(chang)小(xiao)的(de)峰(feng)峰(feng)值(zhi)加(jia)速(su)度(du)變(bian)化(hua)
，並(bing)具(ju)備(bei)有(you)低(di)功(gong)耗(hao)，低(di)噪(zao)聲(sheng)和(he)超(chao)低(di)噪(zao)聲(sheng)三(san)種(zhong)工(gong)作(zuo)模(mo)式(shi)，以(yi)滿(man)足(zu)不(bu)同(tong)應(ying)用(yong)場(chang)景(jing)對(dui)噪(zao)聲(sheng)的(de)需(xu)求(qiu)。在(zai)功(gong)耗(hao)方(fang)麵(mian)，ADXL362可實現係統級低功耗——不隻是針對休眠模式
，或低采樣率下的功耗
，而是在全速工作時依然可以保持低功耗狀態。

為有效降低功耗，ADXL362提供了一個開關模式，它可以在相對低功耗的狀態下自動檢測是否有運動發生
，一旦檢測到有運動發生即通知MCU，同時自動進入全速工作模式
；待靜止一段時間後
，ADXL362又可以檢測到連續的平穩加速度，再自動進入低功耗的監測模式。而實現這樣的功能，ADXL362隻需要270nA的電流。

此外，ADXL362還提供了一個1024字節的FIFO，由於ADXL362有12bits的靈敏度，所以一個樣本或者說一個軸向的加速度需要2個字節來存儲，要存儲三軸的加速度就需要6個字節。在輸出數據速率為100Hz的條件下，FIFO可以1.7秒（1024 / 6 / 100 = 1.7）給MCU一次中斷，MCU隻需一條讀指令，而後給連續的時鍾把所有加速度數據讀走，這樣MCU就可以休眠更長的時間，大大節省係統的功耗。而如果沒有FIFO，MCU則需要0.01秒（1/100）喚醒一次來讀3軸的加速度數據

，MCU休眠時間短
，且頻繁的喚醒產生峰值電流
，相應的平均電流也會顯著增加。

而對於Silicon Labs而言

，其基於CMOS的環境（RH/溫度）和光（環境光、紫外線指數
、手勢
、心率）傳感器擁有業內最低的能耗。光學傳感器在緊湊的2mm x 2mm QFN包裝中完整集成了光電二極管、17位模擬-數字轉換器、模擬濾波和易於連接到SoC的I2C接口。片內集成光電二極管和低噪聲模擬前端（AFE）所suo產chan生sheng的de高gao靈ling敏min度du使shi得de傳chuan感gan器qi器qi件jian即ji使shi在zai微wei弱ruo的de血xue流liu信xin號hao下xia也ye能neng以yi最zui小xiao能neng耗hao準zhun確que感gan應ying測ce量liang。許xu多duo其qi他ta感gan應ying解jie決jue方fang案an通tong常chang需xu要yao一yi個ge分fen立li的de尺chi寸cun大da於yu2mm x 2mm的光電二極管
，以及一個分離的AFE組件。

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