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从穿戴式医疗 看模仿元件的整合与独立

谈到系统层级的设计,不外乎类比与混合讯号电路,再加上数位讯号处理与控制的流程,少了哪一个环结,系统都无法运作。而在类比前端电路的设计上,台北科技大学电子工程系李仁贵教授便谈到,以穿戴式装置为例,大家都

谈到体系层级的规划,不外乎类比与混合信号电路,再加上数位信号处理与操控的流程,少了哪一个环结,体系都无法运作。而在类比前端电路的规划上,台北科技大学电子工程系李仁贵教授便谈到,以穿戴式设备为例,我们都会期望MCU(微操控器)能朝向SoC(体系单晶片)的方向跨进,一起也期望满意更为多元的需求,由于就电路布局而言,晶片愈少,愈能省去更多的电路布局,实务上能节约更多作业担负。

但就现在来看,在晶片整合上仍是有些当地难以克服,举例来说,在心率量测的使用上,像是10位元或是12位元的ADC(类比数位信号转换器),大多都能够被整合在MCU中,但若是量测血氧,就有必要动用到24位元等级的ADC,在整合上仍是有不少困难,所以将ADC独立于MCU之外来进行规划会是较为抱负的作法。

不过,李仁贵进一步谈到,遍及来看,就穿戴式医疗电子的规划而言,元件的整合程度,大多用两颗晶片就能搞定。一颗是类比前端电路,另一颗则是MCU自身。就现在而言,类比电路前端的整合现已能够将外表放大器(Instrumentation Amplifier;INA)、滤波器(Filter)与可程式增益放大器(Programmable Gain Amplifier;PGA)加以整合,MCU自身则能够将ADC、MCU与BLE(蓝牙低功耗)结合,这能够说是在体系整合层面上,最为洁净的电路规划了。

当然,更进一步地从实务层面来讨论,仍是有些元件加以独立,关于体系规划会较为有利。李仁贵表明,像是24位元的ADC,一般就会被用在心室缩短或是血液反弹这类的体系规划,它不只要被独立出来,一起也有必要跟印象感测器或是麦克风这类元件调配,为的便是期望在信号源能够有更高的质量。李仁贵也指出,生理信号是一种很慢的信号源,像是滤波器自身,调配的电阻与电容,其面积占比就会大一些,但在类比前端电路整合晶片上,其电阻与%&&&&&%就会选用外挂式的规划。当然,假如滤波器自身能够动态调整的话,因应不同使用,如脑波与血氧自身就有不同的波长,滤波器就能进行调整,所以采纳独立规划,也是相对较佳的作法。

而李仁贵也提示,穿戴式医疗的体系规划,在短期内可能在标准上还无法有清晰的界说,所以打前锋的,一般来说都是OEM业者居多,但标准承认之后,这也意味着体系所需求的晶片也能同时承认,长时间来看,要将晶片加以整合,或是选用SiP(体系级封装)的作法来缩小体系体积,这都不是问题。他特别提示,开发高度整合的SoC没有问题,但商场没有需求,就没有意义可言。他也说,即便是半导体大厂TI(德州仪器),其旗下的产品也不是每颗都是高度整合,这表明了商场的需求便是处在一个不清晰的状况。

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