基于芯海科技CS1262的智能戒指创新应用

智能戒指，一种新兴的智能穿戴产品。越来越多的风声显示，消费电子大厂纷纷加快布局智能戒指，该品类或将会迎来市场与技术的爆发。
当前，在智能穿戴设备的大家庭中，智能手表、手环和TWS耳机等产品已相当成熟，几乎成为了我们生活中的“必需品”，为智能戒指（指环）新品类的探索和拓展，提供了丰富的创新灵感。

 

智能戒指汇聚了多项前沿技术，具备多种功能，能够为用户的日常生活提供便利和实用性。

 

其中，健康管理功能是它的核心卖点之一。智能戒指凭借内置的传感器和先进的算法，能够持续监测用户的心率、血压、睡眠质量等关键健康指标，并实时记录和分析这些数据。通过与手机App的无缝连接，用户可以轻松查看自己的健康数据，从而更好地理解身体状况，做出科学的生活调整。图1  智能戒指

 

近日，芯海科技基于可穿戴测量PPG AFE芯片CS1262，推出全新的智能戒指心率、血氧测量方案。该方案充分发挥CS1262高信噪比、低功耗的产品特性，通过优化的光路结构设计、适配指环的心率血氧算法，实现了心率、血氧、HRV、睡眠等人体生理指标的高精度测量。
 

方案优势简述

方案中，CS1262作为健康测量PPG AFE，负责心率、血氧、HRV、睡眠等生理指标的测量。鉴于戒指存在旋转的可能性，并不是在手指的固定位置，从设计上推荐采用多PD和多LED架构，这样可以保证不管旋转到哪个位置，都会有合适的测量光路保证精准测量。而CS1262就是一款支持多PD、多LED的PPG AFE，封装尺寸2.9*2.6mm，非常适合智能戒指使用。

 

作为一款高端PPG AFE，CS1262具有高准确度、超强抗干扰和低功耗等技术优势。

 

 高准确度高达110dB的动态范围，确保了复杂环境下都能捕捉到微弱的关键信号；

 

支持4PD*12相位的48路有效数据采集，为用户提供更全面、准确的健康信息；内嵌驱动能力高达250mA的LED Driver可支持8路LED输出，确保信号连续稳定；内置0.4%的高精度时钟，提供可靠的时基，进一步增强测量准确性。 超强抗干扰

 

PSRR（电源抑制比）大于90dB，显示其在复杂电气环境下可保持出色性能；

 

能够模拟环境光消减高达±200uA，即使在强光环境下也能准确捕捉到关键信号；

 

 低功耗

 

83uA@100Hz@4Ch@2阶环境光消减，54uA@100Hz@1Ch@2阶环境光消减；

 

断电模式小于1uA，在待机状态下几乎不耗电，大大延长设备续航时长。

 

图2  智能戒指系统框图

 

微弱信号捕捉能力

高动态范围和高SNR的结合，为CS1262带来了卓越的微弱信号捕捉能力。图3 CS1262 SNR VS 增益电阻

 

如图3所示，高达110dB的动态范围，97.5dB的SNR@500KΩz（dBFS)和±63.875uA的LED消减电流，即使在信号非常微弱的情况下，CS1262也能准确地捕捉到关键的生理信息。与市场友商同类产品相比，其性能略胜一筹。图4 PI≈0.1%手腕处的PPG信号

 

如图4所示，CS1262采集到手腕上的红光和红外PPG信号，PI灌注度水平在千分之一，脉搏波形清晰可见，为后续的算法处理提供了坚实的基础。
 

助力智能戒指超长续航

如表1所示，在不同使用场景下，CS1262的低功耗特性，确保了智能戒指的超长续航时间。

表1  不同使用场景下的功耗

 

特别是在穿戴设备和睡眠健康监测等应用场景中，CS1262的PRF为5Hz时，工作电流低至13.3uA，保障用户不必频繁为设备的续航而焦虑。

 

目前，CS1262作为芯海在健康测量领域的典型产品之一，已在消费电子头部客户的旗舰智能穿戴终端产品上实现了规模化量产。自2007年率先布局健康测量领域以来，芯海科技作为国内健康测量芯片领域的行业领先企业，始终密切关注可穿戴市场需求和技术趋势，以“模拟信号链+MCU”双平台驱动，在可穿戴健康测量的PPG、BIA等领域，不断进行产品创新和系列化布局，为智能可穿戴市场带来更多可能性。