Động cơ để thu nhỏ các điện tử có thể đeo

Thị trường công nghệ mặc mặc đã trải qua sự tăng trưởng nổ, với các thiết bị từ các dây tập thể dục và đồng hồ đo lường thông minh đến các khung y tế nâng cao và tăng cường các khung thực tế. Một sợi chỉ phổ biến trên tất cả các thiết bị này là việc theo đuổi không ngừng của những thông tin cảm biến nhỏ hơn, nhẹ hơn và thoải mái hơn. Trong khi duy trì hay cải thiện hiệu suất đòi hỏi một tính năng cân nhắc lại cơ bản về cách thiết kế điện tử. Trong số các hệ thống phụ quan trọng nhất là chuỗi chuyển đổi dữ liệu cảm biến thành thông tin cảm biến điện tử để xử lý. Ở đây, bộ chuyển đổi Analog-Dital (ADADAD) và đi kèm theo vai trò mở rộng của nó.

Tại sao Môđun Kính và Apliifier là vấn đề

Theo truyền thống, ADC và khuếch đại là những thành phần riêng lẻ được đặt riêng lẻ trên một bảng mạch in (PCB). Phương pháp này tiêu thụ không gian bảng quan trọng, tăng độ phức tạp, và giới thiệu nguồn nhiễu tiềm năng từ các liên kết lâu. Bằng cách kết nối cả hai chức năng thành một mô- đun riêng lẻ, thiết kế có thể đạt được một dấu chân nhỏ hơn, giảm các đường dẫn sóng ký tự dẫn đến nhiễu tốt hơn. Hơn nữa, các mô- đun kết hợp thường có một bộ phận quản lý năng lượng chung, cho phép hoạt động hiệu quả hơn và toàn bộ năng lượng thấp hơn để tạo ra yếu tố năng lượng cần phải mặc vào các tuần vừa đủ trong một tuần vừa đủ hoặc một lần sạc.

Lợi thế chính cho việc thiết kế có thể mặc được

  • Bộ tiết kiệm không gianBoard:) Việc phân tích loại nhu cầu cho gói khuếch đại riêng biệt và ADC, giải phóng bất động sản giá trị cho bộ nhạy, khả năng pin, hoặc mô- đun kết nối không dây.
  • Một mô- đun riêng lẻ giảm thiểu số kết nối theo dõi, giảm nguy cơ bị suy giảm tín hiệu và nhiễu điện từ (EMI).
  • [FLT: 0] Sự trung thực của tín hiệu được bảo vệ: kết nối ngắn giữa kết xuất khuếch đại và ADC giảm thiểu sự thu nhỏ tiếng động bên ngoài, bảo tồn sự trung thành của các tín hiệu cảm biến yếu như từ điện từ máy vi đồ tần xuất (ECG) hoặc bộ cảm biến quang (PPG).
  • Tính bền vững ) ít khớp và các liên kết nối giảm các điểm thất bại tiềm năng, dẫn đến các thiết bị mạnh hơn.

Thiết kế thử thách trong việc tạo Môđun Đối chiếu

Trong khi những lợi ích rõ ràng, thiết kế một mô-đun ADC tích hợp và khuếch đại cho các thiết bị mặc có thể tạo ra nhiều rào cản kỹ thuật mỗi thách thức đòi hỏi những giải pháp sáng tạo để đảm bảo rằng mô-đun đáp ứng các yêu cầu chặt chẽ của tiêu dùng và y học có thể mang.

Giữ lòng trung kiên với tín hiệu ở mức nhỏ

Trong một mô- đun gọn gàng, các mạch điện tương tự và kỹ thuật số phải tương tác gần nhau. Việc chuyển đổi âm thanh từ giao diện điều khiển logic hay dữ liệu của ADC có thể kết hợp vào các dữ liệu nhập nhạy cảm, làm hỏng khả năng đo lường. Các nhà thiết kế xử lý thông qua các thiết kế trên sàn cẩn thận, sử dụng các máy bay mặt đất tương tự và kỹ thuật số khác nhau, và sử dụng các vòng bảo vệ và các chiến trường riêng lẻ trên tính silicon chết. Hơn nữa, các kỹ thuật bố trí nâng cao như việc phân loại và các lớp bảo vệ giúp duy trì tín hiệu trong sạch.

Tạo ra sự can thiệp điện từ (EMI)

Thiết bị phát sóng RF thường được bao quanh bởi thiết bị phát thanh RCC (GCBN, Wi-Fi, tế bào) và các mạch điện tử tần số cao khác. Mô- đun tích hợp cũng có thể tạo EMI. Để đáp ứng tiêu chuẩn điều tiết (như FCC và CE) và tránh nhiễu với các chức năng thiết bị khác, các kỹ sư sử dụng bộ lọc EMI, bộ phận lọc phân vùng và xử lý khả năng kết hợp cẩn thận. Một số mô- đun kết hợp điện từ học được xây dựng bằng hộp sắt hoặc áo chống oxy.

Thu nhỏ năng lượng tiêu thụ mà không cần hy sinh

Cuộc sống là điểm bán hàng chính cho người mặc. Môđun tôi phải hoạt động ở mức năng lượng cực thấp, thường trong phạm vi vi vi vi mô, trong khi vẫn còn cung cấp độ phân giải cao (v. d., 16-bit hay 24bit) và tỷ lệ phân loại đủ. Môđun này đòi hỏi sự sử dụng quá trình CNMS tiên tiến, thiết kế mạch phụ, và kỹ thuật quản lý năng lượng như nhiệm vụ đạp xe và điện năng. Nhiều ADC hiện đại sử dụng số lượng đo đạc theo lượt (SAR) để cân bằng tốc độ tối ưu, độ phân giải và năng lượng thấp.

Sự gia tăng và phân giải đầy đủ

Cảm biến có thể mang thường tạo ra những thay đổi điện áp rất nhỏ ví dụ, một bộ nhiệt áp nhiệt điện áp chỉ tạo ra một vài microvolt trên mỗi độ C, hoặc một điện cực sinh học có thể thu thập các tín hiệu cảm ứng cấp mMV và bộ khuếch đại rộng phải cung cấp đủ để mang những tín hiệu này vào phạm vi của ADC mà không thêm tiếng ồn đáng kể. Bây giờ, các mô- đun tích hợp có thể thu thập các mô- đun tự động khuếch đại (PGA) có thể thích ứng với các loại cảm biến khác nhau, và các khu vực đa dạng hình thái cao hơn đối với độ cao của ADC để đạt được độ hiệu quả hơn.

Công nghệ và Thiết kế đã được thiết kế

Tốc độ của sự đổi mới trong các mô-đun ADC và khuếch đại đang tăng tốc, được thúc đẩy bởi các nhu cầu của thế hệ tiếp theo có thể sử dụng. một số công nghệ then chốt đang định hình tương lai.

Giải pháp siêu-Low-Power SOC

Hệ thống-on-chip (SoC) tiến đến gần không chỉ bộ tổng hợp ADC và bộ khuếch đại mà còn là bộ điều khiển vi mô, bộ nhớ và giao diện không dây đang trở nên phổ biến. Những thiết bị tích hợp này giảm đáng kể số thành phần cho bộ nhạy mặc được. Chẳng hạn, các thiết bị [FLT: 0] Thiết bị ADA46 [FLT1] cung cấp đường sắt nhập/rail với sức mạnh siêu thấp, thích hợp để kết nối trực tiếp đến bộ cảm biến có thể mặc. [TLT: 2] Thiết bị ADE] [FTTTTS: ADTTTTTTTTTT] [FTTTTTTTTTMMM] [FMMMT] dẫn đến chuỗi lệnh nhập/G] và hệ thống tham chiếu ADAPEPES]

Gói tin nâng cao: Fan- out Wafer-Level và 3D xếp chồng

Để giảm thiểu dấu chân, các nhà sản xuất đang áp dụng phương pháp gói silicon nâng cao. Gói đồ phụ tùng bằng giấy trắng (FOWLP) cho phép tích hợp theo chiều dọc của phần lớn gói nhỏ hơn không có trái phiếu bên ngoài, giảm phần mở rộng của ống dẫn. Việc xếp chồng silicon 3D chết khi sử dụng độ dày qua các phần tử (SVVC) cho phép tích hợp dọc của khu vực khu vực khu vực khuếch đại và AD, thu hẹp toàn bộ trên PCB. Những công nghệ này rất quan trọng cho thế hệ kế tiếp có thể mặc được, nơi độ dày cũng quan trọng.

Tự cân chỉnh số và tự khám phá

Để duy trì độ chính xác cao hơn nhiệt độ và lão hóa, các mô-đun tích hợp ngày càng nhiều kết hợp các mạch điện số cân bằng kỹ thuật số. Các mạch đo đo đo độ bù đắp và tăng lỗi khi khởi động hoặc thường xuyên áp dụng sửa chữa. Một số mô-đun có tính năng tự kiểm tra (tiếng BAR mà có thể kiểm tra độ chính xác của đường tín hiệu mà không cần thiết bị thử bên ngoài, cải thiện tính đáng tin cậy trong việc sử dụng y tế nơi không có sự lựa chọn nào là lỗi.

Hợp nhất MMS cho phép sử dụng vũ khí đa vệ tinh

Biên giới kế tiếp là sự kết hợp giữa bộ điều hòa tín hiệu ADC và bộ khuếch đại với bộ cảm biến MEMS trên cùng một gói nhỏ. Chẳng hạn, một bộ gia tốc hay gyrom có thể được kết hợp với bộ phận điều chỉnh tín hiệu dành riêng của nó, tạo ra một đơn vị đo lường hoàn toàn không điều chỉnh (MU) trong một gói nhỏ. Cách tiếp cận này giảm đáng kể không gian bảng và cho phép thuật toán tổng hợp cảm biến phức tạp cho hoạt động, điệu bộ nhận và rơi.

Những gương mẫu trong các thiết bị có thể mang được

Bộ theo dõi và đồng hồ thông minh

Bộ theo dõi thể dục hiện đại dựa vào bộ nhạy PPG để kiểm tra nhịp tim và lượng oxy trong máu. Đầu ra ảnh là một dòng điện nhỏ cần thiết bộ khuếch đại âm thanh, sau đó là ADC. Môđun tích hợp đặc biệt được thiết kế cho kết quả quang học, như bộ điều khiển [FLT: 0] Maxim MAX861 , kết hợp bộ khuếch đại thấp, AD, và LED trong một gói gọn, cho phép tiếp tục kiểm tra với ống dẫn pin tối thiểu.

Đắp vá y khoa và màn hình Glucose liên tục

Các đắp vá y tế có thể mang, như màn hình phân tán liên tục (CGMs) hay ECGG, cần thiết nhiễu cực thấp và độ phân giải cao để phát hiện các tín hiệu sinh học mờ nhạt. Mô- đun kết hợp với các biểu tượng hình đồng dạng 24 bit và bộ khuếch đại trực thăng có sẵn trong các gói nhỏ như 2x2 mm. Những thiết bị này sử dụng các thuật toán độc quyền để hủy bỏ các đồ tạo tác điện từ, cung cấp tín rõ ràng để chẩn đoán cấp các loại thuốc trừ lâm sàng.

Những người nghe và nghe được sự tra cứu âm thanh

Các chương trình trợ giúp tai không dây và thính giác thật được hưởng lợi từ việc tích hợp AEC và khuếch đại các mô- đun chuyển đổi các tín hiệu micro với độ méo và năng lượng tối thiểu. Mô- đun này cũng có thể chạy một loa nhỏ, tạo một đường dẫn âm thanh đầy đủ trong một chip riêng lẻ. Hệ thống xử lý tiếng ồn cao cấp sử dụng nhiều micro với các tính năng tương ứng chặt chẽ và các tính năng giai đoạn, có thể được làm bằng cách kết hợp các giải pháp để giảm thiểu sự chênh lệch giữa các chiều không rõ ràng.

Các cuộc đụng độ trong tương lai: Al tại ngưỡng và mùa gặt năng lượng

Nhìn về phía trước, sự hội tụ của các phương thức tương tự tương tự với phần mềm AI sẽ cho phép sử dụng các phân tích thời gian thực mà không gửi dữ liệu thô lên đám mây. Điều này làm giảm băng thông và tiết kiệm điện. Ví dụ, một mô- đun tích hợp có thể phát hiện loạn nhịp tim từ tín hiệu ECG cục bộ, kích hoạt chỉ khi cần thiết. Công nghệ phân chia năng lượng, như nhiệt điện nhiệt hay tế bào quang điện tử, có thể tạo năng lượng cực thấp, có khả năng tự duy trì mặc những bộ phận không bao giờ cần sạc.

Kết luận

Sự phát triển của các mô-đun ADC tích hợp và khuếch đại là một yếu tố quan trọng cho đợt tiếp theo của thiết bị có thể sử dụng. bằng cách kết hợp chức năng, tiết kiệm năng, và giảm năng lượng, những mô-đun này cho phép các kỹ sư tạo ra những sản phẩm có khả năng đồng thời và thoải mái hơn. trong khi quá trình bán dẫn và kết hợp công nghệ tiếp tục tiến hóa, chúng ta có thể mong đợi mức độ tích hợp cao hơn, đưa chúng ta đến gần hơn với tầm nhìn của những người không biết mặc có thể không hề thay đổi mà tăng thêm cuộc sống hàng ngày của chúng ta.

Đối với các kỹ sư bắt đầu thiết kế có thể mặc, đánh giá các mô- đun hợp nhất mới nhất từ nhà sản xuất hàng đầu là một bước đầu khôn ngoan. Tài nguyên như [FLT: 0] Bộ thiết kế điện tử và [BLT:] nhật ký cảm biến M [FLT: 3] cung cấp sự hiểu biết tiếp tục vào lĩnh vực này nhanh chóng