盘点可穿戴设备低功耗设计的利器

发表于 2016-05-06 10:45:22 收藏 已收藏
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盘点可穿戴设备低功耗设计的利器

发表于 2016-05-06 10:45:22

      日前,诺基亚宣布以1.9亿美元收购可穿戴设备商Withings的消息不胫而走,这让沉寂已久的可穿戴设备又一次被推向了聚光灯下。

  诺基亚的加入看似加剧了竞争,但正是因为这一资本的注入可穿戴设备行业又增添了些许活力,同时也给正在动摇以及坚守的企业打了一针强心剂。中投顾问最近发布的行业报告中显示,未来五年可穿戴设备市场出货量的年均增长可达35%,智能手表和智能手环两种形态依然有很大的市场上升空间。

  但是业者不能过于乐观,因为现实依然是残酷的,可穿戴设备的技术挑战久久没能攻破,续航能力差造成用户体验极度不友好的情况并没有得到改善。

盘点可穿戴设备低功耗设计的利器

  那还能继续优化设计吗?

  众所周知,续航能力主要由两个因素决定,分别是电池容量和功耗,电池容量越高越好,而功耗则需要降到最低。不幸的是,在新的电池技术或者材料出现之前,电池容量可提升的空间非常有限,所以压力几乎落在如何降低功耗上了。

  对研发人员来说,低功耗设计的正确姿势是:

  首先,选择低功耗器件(包括模块以及主控芯片);

  然后,优化软件算法;

  最后是功耗测试,也是把关项。

  与大多数消费类电子产品不同,可穿戴设备对单一元器件和系统功耗的管控更为严格,在产品出厂之前几乎所有内部硬件结构都要经过精确的测量,例如芯片、传感器、显示屏、无线模块等,所以开发者能否设计出一套低功耗的系统和测试设备有着千丝万缕的关系。

  目前,业界主流的测试厂商有是德科技、泰克、吉时利和罗德与施瓦茨等,这些品牌是高端市场的代表,而国内本土的测量仪器则大多定位低端,产品也多面向中小型企业。但是可穿戴设备只是测试测量行业的一个细分应用市场,企业可以拿来直接使用的低功耗测试方案并不多。

  那么可穿戴设备企业该如何选择呢?

  不难理解,性能和价格两个因素是万能的参考标准。土曼科技CEO汪伟告诉雷锋网,像安捷伦(是德科技)和泰克的设备因为精度高,价格比国内的品牌要贵。据了解,这些设备一般价格会在几万到一百万不等,而国内的产品则要廉价得多。

  但是如果要比性能就复杂了,设备的采样速率(因为设备休眠到运行状态切换的时间极短,需要抓取瞬间变化的电流波形)、精度、带宽以及存储深度等一系列参数让人看得眼花缭乱,所以采购一台合适的设备早已是一项技术活。以下是雷锋网整理的主流测试设备厂商及其相关测试设备,仅供大家参考!

  是德科技

  提到是德科技,就不得不安利一下安捷伦这家颇具传奇色彩的公司。

  作为测试行业的标杆,安捷伦是在1999年3月从惠普公司拆分出来的一家最早做测试测量仪器的厂商,同年11月作为一家独立公司在纽约证交所挂牌上市。不过其测试测量方案最早要追溯到1939年,创始人就是比尔。休利特(Bill Hewlett)和大卫。帕克德(David Packard)两位硅谷传奇。

  但是大家对是德科技可能就不是那么熟悉了。实际上,是德科技是安捷伦在2013年拆分出来的子公司,全权负责电子测量业务,而安捷伦作为母公司,其业务方向是生物化学领域。

  拆分前的安捷伦被业界称为“全球电子测量之王”,而拆分后这一称号也顺理成章地转到是德科技头上了。作为安捷伦电子测量事业部的嫡系公司,其在中高端示波器市场一直霸占了全球第一的位置。

  目前,这家公司在示波器的产品系列上有高中低三条产品线,其中高端和中端都导入了是德科技独有的磷化铟半导体工艺,这一工艺有别于泰克等品牌采用的锗硅工艺,就工艺而言,我们可以把测试品牌分为两类,一类是是德科技,另一类叫其它公司。那这两种工艺有何差异?

  以Infiniium V系列示波器为例,因为采用了磷化铟工艺,其具备脉冲响应好、工作电压比较大、信噪比好和动态范围高等特性,所以在测量精度上可以秒杀其它产品;除此之外,该系列设备各项参数都属于领先水平,最大存储深度为2Gpts,采样速率为80GSa/s,带宽在8GHz到33GHz不等,相应的价格在11万美刀和36万美刀之间。

  盘点可穿戴设备低功耗设计的利器

  当然在低端测试设备上,是德科技还没有采用更先进的磷化铟工艺,如InfiniiVision 2000 X系列。

  功耗测试方面,是德科技的N6705B直流电源分析仪将电源与数字万用表、示波器、任意波形发生器和 Data logger集成在一起,测试电流精度达到了纳安级别,示波器带宽为200 KHz,存储深度为512 Kpts,性能一般,但主要满足的是可穿戴设备测试对精度和速度的要求,其价格为8240美元。具体规格如下:

  4 插槽主机最多可安装 4 个模块,总功率高达 600 W。有 20 多款直流电源模块可供选择(需单独订购模块)

  电压表精度:0.025% + 50 µV,高达 18 位

  安培计精度:0.025% + 8 nA,高达 18 位

  任意波形发生器功能:带宽高达 100 kHz,输出功率高达 300 W

  示波器功能:可对电压和电流进行数字化处理,200 kHz,512 kpts,高达 18 位

  Data Logger 功能:测量间隔从 20 µs 到 60 s,每个数据记录器最多存储 5 亿个读数

  4 GB 非易失性数据存储器,可用于存储数据记录、示波器迹线、仪器设置

  总结起来,是德科技的产品相对复杂,性能也是一骑绝尘,不过设备的价格普遍偏高。

  泰克/吉时利

  泰克属于老牌示波器厂商,至今已经成立了70年,1946年公司创始人发明了第一台触发式示波器;2010年,泰克收购了测试仪器公司吉时利。此后,泰克的研发投入迅速增长,虽然不如上文提到的是德科技,但是泰克依然保住了示波器市场第一的宝座。近几年,泰克还增加了对高端市场的冲击,逐渐甩掉了低端的“帽子”。

  去年5月份,泰克推出了70GHz带宽的超高端示波器DPO70000SX,从带宽的数值上(上面提到的是德科技Infiniium V系列最高为33GHz)就可以看出这款产品的特别之处。

  因为高带宽、高采样速率和低噪声以及信号完整度在一款示波器上是不可兼得的,如果采用传统的设计方法,很难在70GHz的带宽下保证其他参数在可用范围之内,而DPO70000SX的推出主要归功于全新的ATI(时序交织)架构。这款产品堪称泰克近几十年来的代表作,这款设备主要应用于超带宽领域,如果用这款设备来做功耗测试略显奢侈,即便不差钱也难掩“杀鸡用牛刀”之过。

  去年9月份,吉时利发布了2281S系列电池模拟器,这是针对物联网设备和可穿戴设备推出的一款直流电源,它可以分析受测设备的直流损耗,测试电池以及根据电池充电过程创建电池模式和基于电池模式模拟电池。单款价格为3140美元。

  盘点可穿戴设备低功耗设计的利器

  不过在可穿戴低功耗测试上,泰克着重推出的是DMM7510+2280S方案组合,DMM7510是一款7位半触摸屏数采万用表,采样率为1MSa/s,2280S是一款直流电源(实际上挂着吉时利的logo),两者的价格分别为3900美元左右和2190美元,一套方案下来的总价为6000美元出头,符合泰克设备走价格“亲民”的路线。遗憾的是,因为2280S的局限性,这一方案组合仅适合对采样精度要求不高(微安级别)的测试。

  说完两家巨头级的测试公司,我们也不能忽视国内的测试品牌。

  国产代表:RIGOL(北京普源精电科技有限公司)

  RIGOL是国内最大的基础测量仪器生产商,也是国内第一大示波器供应商。不过比起上述两家国外测试厂商RIGOL起步太晚,技术积累自然略逊一筹,从公司的策略可以看出其产品主打性价比。

  对购买力不足的中小企业来说,RIGOL的价值在于其降低了购买测试设备的门槛。

  自1998年公司创立以来,RIGOL总能快其它国产厂商一步跟上国外阵营的产品更替节奏,例如,公司在2009年11月推出了国内第一台采样率5GSa/s,带宽为1GHz,存储深度达140M采样点,波形捕获率每秒高达18万个波形的DS6000系列数字示波器,这几乎可以与主流测试设备媲美,成为第五家(其它四家分别是分别是泰克、安捷伦/是德科技、力科和横河)实现这一规格的测试设备商,而价格则要低30%左右 。

  RIGOL公司的产品线比较简单,其数字示波器只有六个系列,性能从高到低分别为DS6000、MSO/DS4000、MSO/DS2000A、MSO/DS1000Z、DS1000B和DS1000D/E/U,DS6000的价格为58000人民币,。

  盘点可穿戴设备低功耗设计的利器

  2013年RIGOL还推出了可编程线性直流电源产品线——DP800系列,该系列有目前有八款设备,其中DP831A、DP831、DP832A、DP832有三路输出,瞬态响应时间 ≤ 50μs。此外,该系列的电压、电流输出不是固定的档位,而是可调的,这满足了不同测试的需求。RIGOL官方的信息显示,DP800系列的八款设备的最低价格在2980元人民币,价格足够低,对中小企业来说还是不错的选择。

  虽然美国国家仪器和罗德与施瓦茨也是测试领域的佼佼者,但这两家厂商的战略布局上似乎并没有可穿戴设备领域,所以如果终端厂商不差钱,是德科技和泰克两家公司的设备应该是首选,使用过两家品牌的业内人士表示,二者的实力在伯仲之间;对于资金紧张的初创企业而言,国产设备依旧是个不错的选择,不过选择时建议以抓瞬态波形的能力、精度以及采样率三个方面作为首要参考标准,毕竟功耗直接决定了产品体验的好坏。

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