可穿戴設備低功耗設計的祕訣是什麼？

日前，諾基亞宣佈以1.9億美元收購可穿戴設備商Withings的消息不脛而走，這讓沉寂已久的可穿戴設備又一次被推向了聚光燈下。
諾基亞的加入看似加劇了競爭，但正是因為這一資本的注入可穿戴設備行業又增添了些許活力，同時也給正在動搖以及堅守的企業打了一針強心劑。中投顧問最近發佈的行業報告中顯示，未來五年可穿戴設備市場出貨量的年均增長可達35%，智能手錶和智能手環兩種形態依然有很大的市場上升空間。

但是業者不能過於樂觀，因為現實依然是殘酷的，可穿戴設備的技術挑戰久久沒能攻破，續航能力差造成用户體驗極度不友好的情況並沒有得到改善。

那還能繼續優化設計嗎？

眾所周知，續航能力主要由兩個因素決定，分別是電池容量和功耗，電池容量越高越好，而功耗則需要降到最低。不幸的是，在新的電池技術或者材料出現之前，電池容量可提升的空間非常有限，所以壓力幾乎落在如何降低功耗上了。
對研發人員來説，低功耗設計的正確姿勢是：

引用首先，選擇低功耗器件（包括模塊以及主控芯片）；

然後，優化軟件算法；

最後是功耗測試，也是把關項。

與大多數消費類電子產品不同，可穿戴設備對單一元器件和系統功耗的管控更為嚴格，在產品出廠之前幾乎所有內部硬件結構都要經過精確的測量，例如芯片、傳感器、顯示屏、無線模塊等，所以開發者能否設計出一套低功耗的系統和測試設備有着千絲萬縷的關係。

目前，業界主流的測試廠商有是德科技、泰克、吉時利和羅德與施瓦茨等，這些品牌是高端市場的代表，而國內本土的測量儀器則大多定位低端，產品也多面向中小型企業。但是可穿戴設備只是測試測量行業的一個細分應用市場，企業可以拿來直接使用的低功耗測試方案並不多。

那麼可穿戴設備企業該如何選擇呢？
不難理解，性能和價格兩個因素是萬能的參考標準。土曼科技CEO汪偉告訴雷鋒網(搜索“雷鋒網”公眾號關注)，像安捷倫（是德科技）和泰克的設備因為精度高，價格比國內的品牌要貴。據了解，這些設備一般價格會在幾萬到一百萬不等，而國內的產品則要廉價得多。

但是如果要比性能就複雜了，設備的採樣速率（因為設備休眠到運行狀態切換的時間極短，需要抓取瞬間變化的電流波形）、精度、帶寬以及存儲深度等一系列參數讓人看得眼花繚亂，所以採購一台合適的設備早已是一項技術活。以下是雷鋒網整理的主流測試設備廠商及其相關測試設備，僅供大家參考！

是德科技

提到是德科技，就不得不安利一下安捷倫這家頗具傳奇色彩的公司。

作為測試行業的標杆，安捷倫是在1999年3月從惠普公司拆分出來的一家最早做測試測量儀器的廠商，同年11月作為一家獨立公司在紐約證交所掛牌上市。不過其測試測量方案最早要追溯到1939年，創始人就是比爾.休利特（Bill Hewlett）和大衞.帕克德（David Packard）兩位矽谷傳奇。
但是大家對是德科技可能就不是那麼熟悉了。實際上，是德科技是安捷倫在2013年拆分出來的子公司，全權負責電子測量業務，而安捷倫作為母公司，其業務方向是生物化學領域。

拆分前的安捷倫被業界稱為“全球電子測量之王”，而拆分後這一稱號也順理成章地轉到是德科技頭上了。作為安捷倫電子測量事業部的嫡系公司，其在中高端示波器市場一直霸佔了全球第一的位置。

目前，這家公司在示波器的產品系列上有高中低三條產品線，其中高端和中端都導入了是德科技獨有的磷化銦半導體工藝，這一工藝有別於泰克等品牌採用的鍺硅工藝，就工藝而言，我們可以把測試品牌分為兩類，一類是是德科技，另一類叫其它公司。那這兩種工藝有何差異？

以Infiniium V系列示波器為例，因為採用了磷化銦工藝，其具備脈衝響應好、工作電壓比較大、信噪比好和動態範圍高等特性，所以在測量精度上可以秒殺其它產品；除此之外，該系列設備各項參數都屬於領先水平，最大存儲深度為2Gpts，採樣速率為80GSa/s，帶寬在8GHz到33GHz不等，相應的價格在11萬美刀和36萬美刀之間。


當然在低端測試設備上，是德科技還沒有采用更先進的磷化銦工藝，如InfiniiVision 2000 X系列。

功耗測試方面，是德科技的N6705B直流電源分析儀將電源與數字萬用表、示波器、任意波形發生器和 Data logger集成在一起，測試電流精度達到了納安級別，示波器帶寬為200 KHz，存儲深度為512 Kpts，性能一般，但主要滿足的是可穿戴設備測試對精度和速度的要求，其價格為8240美元。具體規格如下：

引用4 插槽主機最多可安裝 4 個模塊，總功率高達 600 W。有 20 多款直流電源模塊可供選擇（需單獨訂購模塊）

電壓表精度：0.025% + 50 µV，高達 18 位

安培計精度：0.025% + 8 nA，高達 18 位

任意波形發生器功能：帶寬高達 100 kHz，輸出功率高達 300 W

示波器功能：可對電壓和電流進行數字化處理，200 kHz，512 kpts，高達 18 位

Data Logger 功能：測量間隔從 20 µs 到 60 s，每個數據記錄器最多存儲 5 億個讀數

4 GB 非易失性數據存儲器，可用於存儲數據記錄、示波器跡線、儀器設置

總結起來，是德科技的產品相對複雜，性能也是一騎絕塵，不過設備的價格普遍偏高。

泰克/吉時利

泰克屬於老牌示波器廠商，至今已經成立了70年，1946年公司創始人發明了第一台觸發式示波器；2010年，泰克收購了測試儀器公司吉時利。此後，泰克的研發投入迅速增長，雖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場第一的寶座。近幾年，泰克還增加了對高端市場的衝擊，逐漸甩掉了低端的“帽子”。

去年5月份，泰克推出了70GHz帶寬的超高端示波器DPO70000SX，從帶寬的數值上（上面提到的是德科技Infiniium V系列最高為33GHz）就可以看出這款產品的特別之處。

因為高帶寬、高採樣速率和低噪聲以及信號完整度在一款示波器上是不可兼得的，如果採用傳統的設計方法，很難在70GHz的帶寬下保證其他參數在可用範圍之內，而DPO70000SX的推出主要歸功於全新的ATI（時序交織）架構。這款產品堪稱泰克近幾十年來的代表作，這款設備主要應用於超帶寬領域，如果用這款設備來做功耗測試略顯奢侈，即便不差錢也難掩“殺雞用牛刀”之過。
去年9月份，吉時利發佈了2281S系列電池模擬器，這是針對物聯網設備和可穿戴設備推出的一款直流電源，它可以分析受測設備的直流損耗，測試電池以及根據電池充電過程創建電池模式和基於電池模式模擬電池。單款價格為3140美元。


不過在可穿戴低功耗測試上，泰克着重推出的是DMM7510+2280S方案組合，DMM7510是一款7位半觸摸屏數採萬用表，採樣率為1MSa/s，2280S是一款直流電源（實際上掛着吉時利的logo），兩者的價格分別為3900美元左右和2190美元，一套方案下來的總價為6000美元出頭，符合泰克設備走價格“親民”的路線。遺憾的是，因為2280S的侷限性，這一方案組合僅適合對採樣精度要求不高（微安級別）的測試。
説完兩家巨頭級的測試公司，我們也不能忽視國內的測試品牌。

國產代表：RIGOL（北京普源精電科技有限公司）

RIGOL是國內最大的基礎測量儀器生產商，也是國內第一大示波器供應商。不過比起上述兩家國外測試廠商RIGOL起步太晚，技術積累自然略遜一籌，從公司的策略可以看出其產品主打性價比。

對購買力不足的中小企業來説，RIGOL的價值在於其降低了購買測試設備的門檻。

自1998年公司創立以來，RIGOL總能快其它國產廠商一步跟上國外陣營的產品更替節奏，例如，公司在2009年11月推出了國內第一台採樣率5GSa/s，帶寬為1GHz，存儲深度達140M採樣點，波形捕獲率每秒高達18萬個波形的DS6000系列數字示波器，這幾乎可以與主流測試設備媲美，成為第五家（其它四家分別是分別是泰克、安捷倫/是德科技、力科和橫河）實現這一規格的測試設備商，而價格則要低30%左右 。

RIGOL公司的產品線比較簡單，其數字示波器只有六個系列，性能從高到低分別為DS6000、MSO/DS4000、MSO/DS2000A、MSO/DS1000Z、DS1000B和DS1000D/E/U，DS6000的價格為58000人民幣，。

2013年RIGOL還推出了可編程線性直流電源產品線——DP800系列，該系列有目前有八款設備，其中DP831A、DP831、DP832A、DP832有三路輸出，瞬態響應時間 ≤ 50μs。此外，該系列的電壓、電流輸出不是固定的檔位，而是可調的，這滿足了不同測試的需求。RIGOL官方的信息顯示，DP800系列的八款設備的最低價格在2980元人民幣，價格足夠低，對中小企業來説還是不錯的選擇。

雖然美國國家儀器和羅德與施瓦茨也是測試領域的佼佼者，但這兩家廠商的戰略佈局上似乎並沒有可穿戴設備領域，所以如果終端廠商不差錢，是德科技和泰克兩家公司的設備應該是首選，使用過兩家品牌的業內人士表示，二者的實力在伯仲之間；對於資金緊張的初創企業而言，國產設備依舊是個不錯的選擇，不過選擇時建議以抓瞬態波形的能力、精度以及採樣率三個方面作為首要參考標準，畢竟功耗直接決定了產品體驗的好壞。

資料來源：雷鋒網
作者/編輯：程弢