盤點(diǎn)可穿戴設(shè)備低功耗設(shè)計(jì)的利器

日前，諾基亞宣布以1.9億美元收購(gòu)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(jìng)爭(zhēng)，但正是因?yàn)檫@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(shí)也給正在動(dòng)搖以及堅(jiān)守的企業(yè)打了一針強(qiáng)心劑。中投顧問(wèn)最近發(fā)布的行業(yè)報(bào)告中顯示，未來(lái)五年可穿戴設(shè)備市場(chǎng)出貨量的年均增長(zhǎng)可達(dá)35%，智能手表和智能手環(huán)兩種形態(tài)依然有很大的市場(chǎng)上升空間。

　　但是業(yè)者不能過(guò)于樂(lè)觀，因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)依然是殘酷的，可穿戴設(shè)備的技術(shù)挑戰(zhàn)久久沒(méi)能攻破，續(xù)航能力差造成用戶體驗(yàn)極度不友好的情況并沒(méi)有得到改善。

　　那還能繼續(xù)優(yōu)化設(shè)計(jì)嗎？

　　眾所周知，續(xù)航能力主要由兩個(gè)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(duì)研發(fā)人員來(lái)說(shuō)，低功耗設(shè)計(jì)的正確姿勢(shì)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(cè)試，也是把關(guān)項(xiàng)。

　　與大多數(shù)消費(fèi)類電子產(chǎn)品不同，可穿戴設(shè)備對(duì)單一元器件和系統(tǒng)功耗的管控更為嚴(yán)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(guò)精確的測(cè)量，例如芯片、傳感器、顯示屏、無(wú)線模塊等，所以開(kāi)發(fā)者能否設(shè)計(jì)出一套低功耗的系統(tǒng)和測(cè)試設(shè)備有著千絲萬(wàn)縷的關(guān)系。

　　目前，業(yè)界主流的測(cè)試廠商有是德科技、泰克、吉時(shí)利和羅德與施瓦茨等，這些品牌是高端市場(chǎng)的代表，而國(guó)內(nèi)本土的測(cè)量?jī)x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(cè)試測(cè)量行業(yè)的一個(gè)細(xì)分應(yīng)用市場(chǎng)，企業(yè)可以拿來(lái)直接使用的低功耗測(cè)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(jià)格兩個(gè)因素是萬(wàn)能的參考標(biāo)準(zhǔn)。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?yàn)榫雀?，價(jià)格比國(guó)內(nèi)的品牌要貴。據(jù)了解，這些設(shè)備一般價(jià)格會(huì)在幾萬(wàn)到一百萬(wàn)不等，而國(guó)內(nèi)的產(chǎn)品則要廉價(jià)得多。

　　但是如果要比性能就復(fù)雜了，設(shè)備的采樣速率（因?yàn)樵O(shè)備休眠到運(yùn)行狀態(tài)切換的時(shí)間極短，需要抓取瞬間變化的電流波形）、精度、帶寬以及存儲(chǔ)深度等一系列參數(shù)讓人看得眼花繚亂，所以采購(gòu)一臺(tái)合適的設(shè)備早已是一項(xiàng)技術(shù)活。以下是雷鋒網(wǎng)整理的主流測(cè)試設(shè)備廠商及其相關(guān)測(cè)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(cè)試行業(yè)的標(biāo)桿，安捷倫是在1999年3月從惠普公司拆分出來(lái)的一家最早做測(cè)試測(cè)量?jī)x器的廠商，同年11月作為一家獨(dú)立公司在紐約證交所掛牌上市。不過(guò)其測(cè)試測(cè)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(duì)是德科技可能就不是那么熟悉了。實(shí)際上，是德科技是安捷倫在2013年拆分出來(lái)的子公司，全權(quán)負(fù)責(zé)電子測(cè)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(cè)量之王”，而拆分后這一稱號(hào)也順理成章地轉(zhuǎn)到是德科技頭上了。作為安捷倫電子測(cè)量事業(yè)部的嫡系公司，其在中高端示波器市場(chǎng)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(dú)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(cè)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?yàn)椴捎昧肆谆煿に嚕渚邆涿}沖響應(yīng)好、工作電壓比較大、信噪比好和動(dòng)態(tài)范圍高等特性，所以在測(cè)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(xiàng)參數(shù)都屬于領(lǐng)先水平，最大存儲(chǔ)深度為2Gpts，采樣速率為80GSa/s，帶寬在8GHz到33GHz不等，相應(yīng)的價(jià)格在11萬(wàn)美刀和36萬(wàn)美刀之間。

　　當(dāng)然在低端測(cè)試設(shè)備上，是德科技還沒(méi)有采用更先進(jìn)的磷化銦工藝，如InfiniiVision 2000 X系列。

　　功耗測(cè)試方面，是德科技的N6705B直流電源分析儀將電源與數(shù)字萬(wàn)用表、示波器、任意波形發(fā)生器和 Data logger集成在一起，測(cè)試電流精度達(dá)到了納安級(jí)別，示波器帶寬為200 KHz，存儲(chǔ)深度為512 Kpts，性能一般，但主要滿足的是可穿戴設(shè)備測(cè)試對(duì)精度和速度的要求，其價(jià)格為8240美元。具體規(guī)格如下：

　　4 插槽主機(jī)最多可安裝 4 個(gè)模塊，總功率高達(dá) 600 W。有 20 多款直流電源模塊可供選擇（需單獨(dú)訂購(gòu)模塊）

　　電壓表精度：0.025% + 50 µV，高達(dá) 18 位

　　安培計(jì)精度：0.025% + 8 nA，高達(dá) 18 位

　　任意波形發(fā)生器功能：帶寬高達(dá) 100 kHz，輸出功率高達(dá) 300 W

　　示波器功能：可對(duì)電壓和電流進(jìn)行數(shù)字化處理，200 kHz，512 kpts，高達(dá) 18 位

　　Data Logger 功能：測(cè)量間隔從 20 µs 到 60 s，每個(gè)數(shù)據(jù)記錄器最多存儲(chǔ) 5 億個(gè)讀數(shù)

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

　　總結(jié)起來(lái)，是德科技的產(chǎn)品相對(duì)復(fù)雜，性能也是一騎絕塵，不過(guò)設(shè)備的價(jià)格普遍偏高。

　　泰克/吉時(shí)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(tái)觸發(fā)式示波器；2010年，泰克收購(gòu)了測(cè)試儀器公司吉時(shí)利。此后，泰克的研發(fā)投入迅速增長(zhǎng)，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(chǎng)第一的寶座。近幾年，泰克還增加了對(duì)高端市場(chǎng)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?yàn)楦邘?、高采樣速率和低噪聲以及信?hào)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(jì)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?dú)w功于全新的ATI（時(shí)序交織）架構(gòu)。這款產(chǎn)品堪稱泰克近幾十年來(lái)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(lái)做功耗測(cè)試略顯奢侈，即便不差錢也難掩“殺雞用牛刀”之過(guò)。

　　去年9月份，吉時(shí)利發(fā)布了2281S系列電池模擬器，這是針對(duì)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(cè)設(shè)備的直流損耗，測(cè)試電池以及根據(jù)電池充電過(guò)程創(chuàng)建電池模式和基于電池模式模擬電池。單款價(jià)格為3140美元。

　　不過(guò)在可穿戴低功耗測(cè)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(wàn)用表，采樣率為1MSa/s，2280S是一款直流電源（實(shí)際上掛著吉時(shí)利的logo），兩者的價(jià)格分別為3900美元左右和2190美元，一套方案下來(lái)的總價(jià)為6000美元出頭，符合泰克設(shè)備走價(jià)格“親民”的路線。遺憾的是，因?yàn)?280S的局限性，這一方案組合僅適合對(duì)采樣精度要求不高（微安級(jí)別）的測(cè)試。

　　說(shuō)完兩家巨頭級(jí)的測(cè)試公司，我們也不能忽視國(guó)內(nèi)的測(cè)試品牌。

　　國(guó)產(chǎn)代表：RIGOL（北京普源精電科技有限公司）

　　RIGOL是國(guó)內(nèi)最大的基礎(chǔ)測(cè)量?jī)x器生產(chǎn)商，也是國(guó)內(nèi)第一大示波器供應(yīng)商。不過(guò)比起上述兩家國(guó)外測(cè)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(jià)比。

　　對(duì)購(gòu)買力不足的中小企業(yè)來(lái)說(shuō)，RIGOL的價(jià)值在于其降低了購(gòu)買測(cè)試設(shè)備的門檻。

　　自1998年公司創(chuàng)立以來(lái)，RIGOL總能快其它國(guó)產(chǎn)廠商一步跟上國(guó)外陣營(yíng)的產(chǎn)品更替節(jié)奏，例如，公司在2009年11月推出了國(guó)內(nèi)第一臺(tái)采樣率5GSa/s，帶寬為1GHz，存儲(chǔ)深度達(dá)140M采樣點(diǎn)，波形捕獲率每秒高達(dá)18萬(wàn)個(gè)波形的DS6000系列數(shù)字示波器，這幾乎可以與主流測(cè)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(shí)現(xiàn)這一規(guī)格的測(cè)試設(shè)備商，而價(jià)格則要低30%左右 。

　　RIGOL公司的產(chǎn)品線比較簡(jiǎn)單，其數(shù)字示波器只有六個(gè)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(jià)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(shí)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(cè)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(jià)格在2980元人民幣，價(jià)格足夠低，對(duì)中小企業(yè)來(lái)說(shuō)還是不錯(cuò)的選擇。

　　雖然美國(guó)國(guó)家儀器和羅德與施瓦茨也是測(cè)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(méi)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(guò)兩家品牌的業(yè)內(nèi)人士表示，二者的實(shí)力在伯仲之間；對(duì)于資金緊張的初創(chuàng)企業(yè)而言，國(guó)產(chǎn)設(shè)備依舊是個(gè)不錯(cuò)的選擇，不過(guò)選擇時(shí)建議以抓瞬態(tài)波形的能力、精度以及采樣率三個(gè)方面作為首要參考標(biāo)準(zhǔn)，畢竟功耗直接決定了產(chǎn)品體驗(yàn)的好壞。