近幾年,，可穿戴設(shè)備逐漸成為一個熱詞，從智能手環(huán)到健身腕帶,，再到VR眼鏡,，這些產(chǎn)品將數(shù)字智能時代最尖端的科技呈現(xiàn)在我們面前。其發(fā)展可追溯至1975年,，也就是Hamilton Watch推出Pulsar計算器手表的那一年,。可時至今日,，可穿戴設(shè)備的技術(shù)挑戰(zhàn)依然久久沒能攻破,，續(xù)航能力差造成用戶體驗不友好的情況并沒有實質(zhì)性地得到改善。
Hamilton Watch推出Pulsar計算器手表,，時任美國總統(tǒng)的杰拉爾德·福特也想要一塊這樣的手表
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,，分別是電池容量和器件功耗,，電池容量越高越好，而功耗則越低越好,，盡量降到最低,。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,。開源節(jié)流，那這個“源頭”短時間內(nèi)沒辦法進一步挖掘,，所以壓力就落在如何降低功耗上了,。
大多數(shù)可穿戴廠家就把眼光更多地瞄準(zhǔn)了這塊。.
對于大多數(shù)研發(fā)來說,，低功耗設(shè)計的正確思路是：
首先,，選擇低功耗器件（包括模塊以及主控IC，很多產(chǎn)品由于板面面積限制問題,，在低功耗的前提下,，還要滿足尺寸小）
然后,，優(yōu)化軟件算法,。
最后是功耗測試，也是把關(guān)項
相較于其它電子產(chǎn)品,，可穿戴設(shè)備對單一元器件和系統(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)過精確的測量,，例如芯片、傳感器,、無線模塊等等,，智能可穿戴設(shè)備低功耗測量主要量測設(shè)備在待機睡眠狀態(tài)的功耗，超長的設(shè)備待機時間,，低至μA級別的電流值以及極其苛刻的供電條件都是測試的難點,，所以相關(guān)從業(yè)開發(fā)者能否設(shè)計出一套低功耗的系統(tǒng)和測試設(shè)備至關(guān)重要。
低功耗測試測量設(shè)備需要滿足以下要求：
高精確度：在不同量程下的高測量精確度以及供電精確度
寬動態(tài)范圍：準(zhǔn)確捕捉到測量電流脈沖峰值
高穩(wěn)定性：保證供電電壓穩(wěn)定,，適應(yīng)瞬態(tài)變化
高適應(yīng)性：圖形化操作界面,，清晰形象地呈現(xiàn)信號變化狀態(tài),，精準(zhǔn)實時地分析信號
操作步驟：
一般帶無線通訊類的產(chǎn)品在待機情況下也是會發(fā)射脈沖電流的,，所以這類產(chǎn)品的低功耗中也包含有脈沖電流成分。除亮屏測量外,，其他測量項目都是進入某一條件狀態(tài)后,，10分鐘左右所得的平均電流。
器件連接：
使用SPD3303X直流穩(wěn)壓電源恒壓輸出4V電壓,，輸出電壓低紋波,、無過沖并且響應(yīng)快，精準(zhǔn)的為智能手表供電,，并將SDM3065X六位半萬用表串聯(lián)在供電回路中,，測量智能手表在各種待機條件下的電流。以下是測試器件連接圖,。
可穿戴設(shè)備的低功耗測量主要測試待機部分,，我們選取以下幾個典型待機場景進行了測試。
在測試過程中,，我們使用了SDM3065X特有的EasyDMM上位機軟件,，集成了數(shù)據(jù)分析，保存的功能,，圖形化的顯示操作界面,，相對于在萬用表端進行操作，PC端操作更加實用和簡便,。
1. 首先測量的是4GLTE聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)下的息屏待機,。此狀態(tài)占據(jù)了整個手表電池使用時間的70%以上，所以這一塊的測試十分重要,。
我們在進行息屏待機這樣長時間的測量時,，使用了萬用表的測量統(tǒng)計功能，由下方的統(tǒng)計表格可以直接看到平均電流為12.952mA,，峰值431.784mA,，最小值為3.702mA,。同時選擇打開趨勢圖，看到在整個10分鐘的測量區(qū)間內(nèi)電流變化情況,，能夠很明顯的觀察到偶爾跳出的異常電流,。
4GLTE網(wǎng)絡(luò)息屏待機電流 測試圖
測量結(jié)束后我們對數(shù)據(jù)選擇直方圖顯示模式，對整個待機區(qū)間內(nèi)測量到的電流情況進行分析,，輸出電流值百分比,，可以看到3.702至40mA左右的數(shù)據(jù)在10分鐘測量數(shù)據(jù)中占到了96.86%，這個功能讓數(shù)據(jù)分析變得很方便,。
2.接下來是在WIFI網(wǎng)絡(luò)下息屏功耗測量
連接WiFi時的息屏電流
連接WIFI息屏待機時的電流在11mA左右,，相比于4G網(wǎng)絡(luò)下息屏待機小了差不多1mA。這是因為4G網(wǎng)絡(luò)需要發(fā)射和接收基站的信號,。由于輻射范圍大,、建設(shè)成本高，基站都建在如山頂之類的開闊地帶,，手機接收來自山頂?shù)男盘?，消耗的電量自然更多了。如果遇到信號不好的情況,，要發(fā)射更強大信號來搜索網(wǎng)絡(luò),，會更加耗電。而WiFi就輕松多了,，通過無線路由發(fā)射信號,。在一個固定的環(huán)境內(nèi)實現(xiàn)近距離覆蓋，信號波動不大,，穩(wěn)定狀態(tài)下手機耗電更少,！
3.然后是VoLTE網(wǎng)絡(luò)下待機狀態(tài)功耗測量
Volte模式下功耗測量
VoLTE是建立4G網(wǎng)絡(luò)下的高清語音通話模式，VoLTE是基于IMS的語音業(yè)務(wù),。它是一種IP數(shù)據(jù)傳輸技術(shù),，無需2G/3G網(wǎng)，全部業(yè)務(wù)承載于4G網(wǎng)絡(luò)上,，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)與語音業(yè)務(wù)在同一網(wǎng)絡(luò)下的統(tǒng)一,。4G網(wǎng)絡(luò)下不僅僅提供高速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，同時還提供高質(zhì)量的音視頻通話,，后者便需要VoLTE技術(shù)來實現(xiàn),，說白了就是其實VoLTE就是4G電話。我們測量發(fā)現(xiàn)在此模式下的待機電流和4G網(wǎng)絡(luò)待機模式的電流差別很小,，只有幾百微安,。
4.最后我們進行的是深度睡眠測量，在未插SIM卡情況下對智能手表的電流進行測量，主要測量的是最小待機電流,。
睡眠階段的息屏電流測量
可以看到在睡眠階段測量到的平均電流為9.304mA,，相比于4G網(wǎng)絡(luò)和Volte模式下的待機小了3mA，相較于WIFI模式下待機小了2mA,。而在此功能下我們一般主要關(guān)注的是低電流,，我們在統(tǒng)計功能里也可以直觀的看到最低電流為3.365mA，這個統(tǒng)計功能確實在數(shù)據(jù)分析上幫了很多忙,。
針對以上的典型場景,，我們進行了多組數(shù)據(jù)的測量，需要保存和分析,。SDM3065X上位機軟件上的數(shù)據(jù)保存功能可以將測量數(shù)據(jù)保存在電腦中,，特別是針對長時間的深度睡眠測量，最多可保存100萬組數(shù)據(jù),。同時,，在不使用上位機的情況下，萬用表端也有1GB的存儲空間支持將數(shù)據(jù)保存在內(nèi)部存儲器中,，當(dāng)然,，外插U盤也是可以的,。
數(shù)據(jù)保存圖片
可以通過”Graph”按鍵將任意保存的數(shù)據(jù)進行趨勢圖和直方圖分析,，還可以通過“Export”按鍵將數(shù)據(jù)導(dǎo)出為CSV文件格式，這是兩個很實用的功能,。
通過以上測量,，可以得出智能手表在各個待機情況的耗電情況
以上就是我們測量的智能可穿戴手表在不同待機狀態(tài)的實際功耗，都滿足了設(shè)計的要求,。高精度SDM3065X 6位半萬用表搭配SPD3303X可編程線性直流電源,，可以提高測試結(jié)果的可靠性，便于可穿戴設(shè)備設(shè)計工程師做出恰當(dāng)?shù)膬?yōu)化方案,。
現(xiàn)如今,，智能穿戴設(shè)備越來越受到大家的追捧，而與之伴隨而來的是大眾對穿戴設(shè)備續(xù)航能力越來越高的要求,。在當(dāng)前智能穿戴設(shè)備功能趨于統(tǒng)一的趨勢下,，續(xù)航能力幾乎決定了產(chǎn)品的生命力，所以各大智能穿戴設(shè)備廠商在續(xù)航方面投入不遺余力,。鼎陽科技針對智能穿戴設(shè)備的高精度測試解決方案,，將幫助智能穿戴設(shè)備廠商準(zhǔn)確了解產(chǎn)品在各種使用情況下的功耗，以便于制定出相應(yīng)的功耗優(yōu)化方案,，在智能穿戴產(chǎn)品行業(yè)中保持強勁的競爭力,。
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關(guān)于鼎陽
鼎陽科技（SIGLENT）是一家專注于通用電子測試測量儀器及相關(guān)解決方案的公司,。
從2005推出第一款數(shù)字示波器產(chǎn)品至今，10余年來鼎陽科技一直是全球發(fā)展速度最快的數(shù)字示波器制造商,。歷經(jīng)多年發(fā)展,，鼎陽產(chǎn)品已擴展到數(shù)字示波器、手持示波表,、函數(shù)/任意波形發(fā)生器,、頻譜分析儀、臺式萬用表,、直流電源等通用測試測量儀器產(chǎn)品,。2007年，鼎陽與高端示波器領(lǐng)導(dǎo)者美國力科建立了全球戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系,。2011年,，鼎陽發(fā)展成為中國銷量領(lǐng)先的數(shù)字示波器制造商。2014年,，鼎陽發(fā)布了中國首款智能示波器SDS3000系列,，引領(lǐng)“人手一臺”型實驗室使用示波器由功能示波器向智能示波器過渡的趨勢。2017年,，鼎陽發(fā)布打破行業(yè)壟斷,，多項參數(shù)突破國內(nèi)技術(shù)瓶頸的SDG6000X系列脈沖/任意波形發(fā)生器和SDG6000X-E系列函數(shù)/任意波形發(fā)生器，其輸出帶寬高達500MHz,。目前,，鼎陽已經(jīng)在美國克利夫蘭和德國漢堡成立分公司，產(chǎn)品遠銷全球70多個國家,，SIGLENT正逐步成為全球知名的測試測量儀器品牌,。