盤點可穿戴設(shè)備低功耗設(shè)計的利器

日前，諾基亞宣布以1.9億美元收購可穿戴設(shè)備商Withings的消息不脛而走，這讓沉寂已久的可穿戴設(shè)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(shè)備行業(yè)又增添了些許活力，同時也給正在動搖以及堅守的企業(yè)打了一針強心劑。中投顧問最近發(fā)布的行業(yè)報告中顯示，未來五年可穿戴設(shè)備市場出貨量的年均增長可達35%，智能手表和智能手環(huán)兩種形態(tài)依然有很大的市場上升空間。

　　但是業(yè)者不能過于樂觀，因為現(xiàn)實依然是殘酷的，可穿戴設(shè)備的技術(shù)挑戰(zhàn)久久沒能攻破，續(xù)航能力差造成用戶體驗極度不友好的情況并沒有得到改善。

　　那還能繼續(xù)優(yōu)化設(shè)計嗎？

　　眾所周知，續(xù)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(shù)或者材料出現(xiàn)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(fā)人員來說，低功耗設(shè)計的正確姿勢是：

　　首先，選擇低功耗器件（包括模塊以及主控芯片）；

　　然后，優(yōu)化軟件算法；

　　最后是功耗測試，也是把關(guān)項。

　　與大多數(shù)消費類電子產(chǎn)品不同，可穿戴設(shè)備對單一元器件和系統(tǒng)功耗的管控更為嚴格，在產(chǎn)品出廠之前幾乎所有內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)都要經(jīng)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(fā)者能否設(shè)計出一套低功耗的系統(tǒng)和測試設(shè)備有著千絲萬縷的關(guān)系。

　　目前，業(yè)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(nèi)本土的測量儀器則大多定位低端，產(chǎn)品也多面向中小型企業(yè)。但是可穿戴設(shè)備只是測試測量行業(yè)的一個細分應(yīng)用市場，企業(yè)可以拿來直接使用的低功耗測試方案并不多。

　　那么可穿戴設(shè)備企業(yè)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(wǎng)，像安捷倫（是德科技）和泰克的設(shè)備因為精度高，價格比國內(nèi)的品牌要貴。據(jù)了解，這些設(shè)備一般價格會在幾萬到一百萬不等，而國內(nèi)的產(chǎn)品則要廉價得多。

　　但是如果要比性能就復(fù)雜了，設(shè)備的采樣速率（因為設(shè)備休眠到運行狀態(tài)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(shù)讓人看得眼花繚亂，所以采購一臺合適的設(shè)備早已是一項技術(shù)活。以下是雷鋒網(wǎng)整理的主流測試設(shè)備廠商及其相關(guān)測試設(shè)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(yè)的標桿，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(chuàng)始人就是比爾。休利特（Bill Hewlett）和大衛(wèi)。帕克德（David Packard）兩位硅谷傳奇。

　　但是大家對是德科技可能就不是那么熟悉了。實際上，是德科技是安捷倫在2013年拆分出來的子公司，全權(quán)負責電子測量業(yè)務(wù)，而安捷倫作為母公司，其業(yè)務(wù)方向是生物化學(xué)領(lǐng)域。

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

　　目前，這家公司在示波器的產(chǎn)品系列上有高中低三條產(chǎn)品線，其中高端和中端都導(dǎo)入了是德科技獨有的磷化銦半導(dǎo)體工藝，這一工藝有別于泰克等品牌采用的鍺硅工藝，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，因為采用了磷化銦工藝，其具備脈沖響應(yīng)好、工作電壓比較大、信噪比好和動態(tài)范圍高等特性，所以在測量精度上可以秒殺其它產(chǎn)品；除此之外，該系列設(shè)備各項參數(shù)都屬于領(lǐng)先水平，最大存儲深度為2Gpts，采樣速率為80GSa/s，帶寬在8GHz到33GHz不等，相應(yīng)的價格在11萬美刀和36萬美刀之間。

　　當然在低端測試設(shè)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(shù)字萬用表、示波器、任意波形發(fā)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(shè)備測試對精度和速度的要求，其價格為8240美元。具體規(guī)格如下：

　　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(fā)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(shù)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(shù)據(jù)記錄器最多存儲 5 億個讀數(shù)

　　4 GB 非易失性數(shù)據(jù)存儲器，可用于存儲數(shù)據(jù)記錄、示波器跡線、儀器設(shè)置

　　總結(jié)起來，是德科技的產(chǎn)品相對復(fù)雜，性能也是一騎絕塵，不過設(shè)備的價格普遍偏高。

　　泰克/吉時利

　　泰克屬于老牌示波器廠商，至今已經(jīng)成立了70年，1946年公司創(chuàng)始人發(fā)明了第一臺觸發(fā)式示波器；2010年，泰克收購了測試儀器公司吉時利。此后，泰克的研發(fā)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沖擊，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(shù)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(chǎn)品的特別之處。

　　因為高帶寬、高采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，如果采用傳統(tǒng)的設(shè)計方法，很難在70GHz的帶寬下保證其他參數(shù)在可用范圍之內(nèi)，而DPO70000SX的推出主要歸功于全新的ATI（時序交織）架構(gòu)。這款產(chǎn)品堪稱泰克近幾十年來的代表作，這款設(shè)備主要應(yīng)用于超帶寬領(lǐng)域，如果用這款設(shè)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(fā)布了2281S系列電池模擬器，這是針對物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和可穿戴設(shè)備推出的一款直流電源，它可以分析受測設(shè)備的直流損耗，測試電池以及根據(jù)電池充電過程創(chuàng)建電池模式和基于電池模式模擬電池。單款價格為3140美元。

　　不過在可穿戴低功耗測試上，泰克著重推出的是DMM7510+2280S方案組合，DMM7510是一款7位半觸摸屏數(shù)采萬用表，采樣率為1MSa/s，2280S是一款直流電源（實際上掛著吉時利的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(shè)備走價格“親民”的路線。遺憾的是，因為2280S的局限性，這一方案組合僅適合對采樣精度要求不高（微安級別）的測試。

　　說完兩家巨頭級的測試公司，我們也不能忽視國內(nèi)的測試品牌。

　　國產(chǎn)代表：RIGOL（北京普源精電科技有限公司）

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

　　對購買力不足的中小企業(yè)來說，RIGOL的價值在于其降低了購買測試設(shè)備的門檻。

　　自1998年公司創(chuàng)立以來，RIGOL總能快其它國產(chǎn)廠商一步跟上國外陣營的產(chǎn)品更替節(jié)奏，例如，公司在2009年11月推出了國內(nèi)第一臺采樣率5GSa/s，帶寬為1GHz，存儲深度達140M采樣點，波形捕獲率每秒高達18萬個波形的DS6000系列數(shù)字示波器，這幾乎可以與主流測試設(shè)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(xiàn)這一規(guī)格的測試設(shè)備商，而價格則要低30%左右 。

　　RIGOL公司的產(chǎn)品線比較簡單，其數(shù)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(chǎn)品線——DP800系列，該系列有目前有八款設(shè)備，其中DP831A、DP831、DP832A、DP832有三路輸出，瞬態(tài)響應(yīng)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(diào)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(shè)備的最低價格在2980元人民幣，價格足夠低，對中小企業(yè)來說還是不錯的選擇。

　　雖然美國國家儀器和羅德與施瓦茨也是測試領(lǐng)域的佼佼者，但這兩家廠商的戰(zhàn)略布局上似乎并沒有可穿戴設(shè)備領(lǐng)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(shè)備應(yīng)該是首選，使用過兩家品牌的業(yè)內(nèi)人士表示，二者的實力在伯仲之間；對于資金緊張的初創(chuàng)企業(yè)而言，國產(chǎn)設(shè)備依舊是個不錯的選擇，不過選擇時建議以抓瞬態(tài)波形的能力、精度以及采樣率三個方面作為首要參考標準，畢竟功耗直接決定了產(chǎn)品體驗的好壞。