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七个诀窍了解如何设计小型蓝牙可穿戴医疗设备

作者:时间:2023-11-17来源:SiliconLabs收藏

来源:28网 网址:http://www.chuyuntian.cn/a/www.chinakaoyan.com/

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          对于开发人员来说,构建小型的不仅仅是从市场上选择最小的硬件,也需要通过优化物料清单(BOM)来减小产品的尺寸和成本。使用Silicon Labs(亦称“科技”)集成的蓝牙SoC和模块,除了具备超低功耗和极小封装的优势外,还能够提供医疗应用所需的各种外设功能和特性,从而节省大量占地面积,增强设计灵活性并降低成本。

          本文引用地址:奇发28网http://www.chuyuntian.cn/article/202311/453028.htm

          几十年来,科技一直与许多医疗设备制造商合作。由于这些成功的合作,我们已经开发了几个与无线医疗应用相关的功能,并将它们集成到我们的蓝牙SoC和模块中。在这篇博客中,我们将解释七个关键的蓝牙设计概念来帮助您提升和应用的开发。

          蓝牙设计的七个重要概念

          1. 集成AI/ML加速器

          机器学习(ML)允许根据现有模型处理大量传感器数据,以识别异常情况,并确定需要将哪些数据传输回云端。对于像心电图这样的设备,如今的无线设备将收集到的所有数据传回云端进行处理和分析。通过识别设备上的关键数据,只需要传输某些子集的数据,从而节省宝贵的资源并延长电池寿命。

          人工智能(AI)也可以用于现场老化等应用,在这些应用中,监测生命体征,查看数据变化,观察步态等事物,以及通常识别非正常模式,可以为提供者提供关键的诊断数据,并为护理人员和亲人触发救生警报,从而大大改善,甚至挽救患者的生命。

          科技BG24蓝牙SoC为设备制造商提供了集成的AI/ML加速器,具有更快,更节能的ML推理计算,从而消除了对电路板上外部ML处理器的需求。

          2. 模拟外设

          ADC用于许多无线医疗设备和可穿戴设备,以实现传感器测量和电池供电监控。芯科科技蓝牙SoC具有集成的ADC,分别有12、16和20位的高分辨率,可节省成本,占地面积,设计和测试工作。此外,与许多竞争解决方案相比,芯科科技蓝牙解决方案可提供更高的有效位数(ENOB)的ADC,从而实现更有效的采样。

          对于具有基于离散模拟前端(AFE)解决方案的CGM制造商(和其他便携式医疗设备),ADC和DAC是可在片上使用的两个关键功能,从而节省了对电路板上附加组件的需求。BG24具有一个ADC和DAC,可以与外部运算放大器相结合,形成一个完整的模拟前端,在CGM器件上降低了成本、空间和集成复杂性。

          3. DC-DC直流转换器

          DC-DC转换器是电池供电的医疗设备的重要功能。升压转换器允许SoC使用低电压电池,如碱性电池和氧化银电池,输入范围为0.8至1.7V,使蓝牙SoC能够在较低的电源电压下工作。Buck转换器允许SoC与其他~3V电池一起工作,例如锂硬币电池,它用于提高能源效率和电池寿命或减小电池尺寸。芯科科技BG27包括这两种DC-DC转换器。

          4. 电荷计量器

          为了在使用关键健康应用程序期间预测和防止意外的电池耗尽,库仑计数器可以精确地跟踪电池电量,以增强用户的安全性和体验。BG27具有集成的库仑计数器,消除了电路板上另一个外部组件的需要。

          5. 低频RC振荡器

          对于低功耗蓝牙2.4 GHz应用,蓝牙SoC需要满足指定的睡眠时钟精度±500ppm。BG22和BG27内部有一个32 kHz的低频RC振荡器(LFRCO),可以根据设备上的HFXO进行自校准,以满足低功耗蓝牙标准的要求。因此,设备制造商可以消除电路板上的外部低频晶体,从而释放空间和BOM成本,除非应用程序需要更高的时钟精度。

          6. 匹配网络

          芯科科技的参考无线电板设计通常使用大量的组件和多层进行RF和VDD滤波,以便在最高输出功率水平下为设备制造商提供最佳的RF性能。然而,医疗设备和可穿戴设备使用较低的功率水平,这意味着您可以减少设计中的层和元件数量,同时保持可接受的射频性能。

          通过经优化的BG22,BG24和BG27的射频性能,以匹配低功耗器件的ETSI和FCC法规,您可以减少旁路电容器,滤波器和天线匹配网络的数量,总共多达6-14个组件,以减少占地面积和BOM成本,同时支持ETSI/FCC要求。

          7. 电力消耗

          最小化蓝牙设备的功耗使设备制造商能够实现更小的设备尺寸。在工作和优化睡眠模式(EM2)中,超低功耗与BG27提供的DC-DC Boost提供的1.5v电源相结合,允许设备配备极小的氧化银1.5v电池,最大限度地减少设备的整体外形因素。

          要了解更多关于低功耗的好处,请阅读世界上最小的可穿戴设备的案例研究,Lura Health使用BG27超低功耗蓝牙WLCSP芯片的智能牙齿植入物:https://cn.silabs.com/applications/case-studies/small-bluetooth-chip-powers-luras-oral-health-monitor。芯科科技的蓝牙解决方案具有强大的安全性,具有最高的PSA 3级认证和DTSec(糖尿病联网设备的网络安全标准)。



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