近幾年,，可穿戴設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，這些產品將數字智能時代最尖端的科技呈現在我們面前,。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,?？蓵r至今日，可穿戴設備的技術挑戰(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,，在新的電池技術或者材料出現之前,，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。
大多數可穿戴廠家就把眼光更多地瞄準了這塊,。.
對于大多數研發(fā)來說,，低功耗設計的正確思路是：
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?。?/p>
然后,，優(yōu)化軟件算法。
最后是功耗測試,，也是把關項
相較于其它電子產品,，可穿戴設備對單一元器件和系統(tǒng)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、無線模塊等等,，智能可穿戴設備低功耗測量主要量測設備在待機睡眠狀態(tài)的功耗,，超長的設備待機時間，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,，所以相關從業(yè)開發(fā)者能否設計出一套低功耗的系統(tǒng)和測試設備至關重要,。
低功耗測試測量設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，適應瞬態(tài)變化
高適應性：圖形化操作界面,，清晰形象地呈現信號變化狀態(tài),，精準實時地分析信號
操作步驟：
一般帶無線通訊類的產品在待機情況下也是會發(fā)射脈沖電流的，所以這類產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,、無過沖并且響應快，精準的為智能手表供電,，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,，集成了數據分析，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)網狀態(tài)下的息屏待機,。此狀態(tài)占據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網絡息屏待機電流 測試圖
測量結束后我們對數據選擇直方圖顯示模式,，對整個待機區(qū)間內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左右的數據在10分鐘測量數據中占到了96.86%,，這個功能讓數據分析變得很方便。
2.接下來是在WIFI網絡下息屏功耗測量
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網絡下息屏待機小了差不多1mA,。這是因為4G網絡需要發(fā)射和接收基站的信號。由于輻射范圍大、建設成本高,，基站都建在如山頂之類的開闊地帶,，手機接收來自山頂的信號，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絡，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)境內實現近距離覆蓋,，信號波動不大,，穩(wěn)定狀態(tài)下手機耗電更少！
3.然后是VoLTE網絡下待機狀態(tài)功耗測量
Volte模式下功耗測量
VoLTE是建立4G網絡下的高清語音通話模式,，VoLTE是基于IMS的語音業(yè)務,。它是一種IP數據傳輸技術，無需2G/3G網,，全部業(yè)務承載于4G網絡上,，可實現數據與語音業(yè)務在同一網絡下的統(tǒng)一。4G網絡下不僅僅提供高速率的數據業(yè)務,，同時還提供高質量的音視頻通話,，后者便需要VoLTE技術來實現，說白了就是其實VoLTE就是4G電話,。我們測量發(fā)現在此模式下的待機電流和4G網絡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網絡和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)計功能確實在數據分析上幫了很多忙。
針對以上的典型場景,，我們進行了多組數據的測量,，需要保存和分析。SDM3065X上位機軟件上的數據保存功能可以將測量數據保存在電腦中,，特別是針對長時間的深度睡眠測量,，最多可保存100萬組數據,。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據保存在內部存儲器中,，當然，外插U盤也是可以的,。
數據保存圖片
可以通過”Graph”按鍵將任意保存的數據進行趨勢圖和直方圖分析,，還可以通過“Export”按鍵將數據導出為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,，可以提高測試結果的可靠性，便于可穿戴設備設計工程師做出恰當的優(yōu)化方案,。
現如今,，智能穿戴設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備續(xù)航能力越來越高的要求,。在當前智能穿戴設備功能趨于統(tǒng)一的趨勢下,，續(xù)航能力幾乎決定了產品的生命力，所以各大智能穿戴設備廠商在續(xù)航方面投入不遺余力,。鼎陽科技針對智能穿戴設備的高精度測試解決方案,，將幫助智能穿戴設備廠商準確了解產品在各種使用情況下的功耗，以便于制定出相應的功耗優(yōu)化方案,，在智能穿戴產品行業(yè)中保持強勁的競爭力,。
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鼎陽科技（SIGLENT）是一家專注于通用電子測試測量儀器及相關解決方案的公司。
從2005推出第一款數字示波器產品至今,，10余年來鼎陽科技一直是全球發(fā)展速度最快的數字示波器制造商,。歷經多年發(fā)展，鼎陽產品已擴展到數字示波器,、手持示波表,、函數/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品。2007年,，鼎陽與高端示波器領導者美國力科建立了全球戰(zhàn)略合作伙伴關系,。2011年，鼎陽發(fā)展成為中國銷量領先的數字示波器制造商,。2014年,，鼎陽發(fā)布了中國首款智能示波器SDS3000系列，引領“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，多項參數突破國內技術瓶頸的SDG6000X系列脈沖/任意波形發(fā)生器和SDG6000X-E系列函數/任意波形發(fā)生器,，其輸出帶寬高達500MHz,。目前，鼎陽已經在美國克利夫蘭和德國漢堡成立分公司,，產品遠銷全球70多個國家,，SIGLENT正逐步成為全球知名的測試測量儀器品牌。