行业新闻
Group news
青岛广盛源肥业有限公司    您的位置: 首页  >  行业新闻  >  正文

深入解读Maxim特有的SIMO技术应用和优点

2019年10月12日 文章来源:网络整理 热度:119℃ 作者:刘英

穿戴设备是近年来非常热门的一个应用,市场上出现了众多的各种穿戴产品。本文将介绍一款Maxim针对智能手环设计的心率测量及供电方案,并重点介绍Maxim特有的SIMO(单电感多输出)技术在该方案的应用和优点。

心率测量

目前市场上心率测量主要有电势测量和光电测量两种方法。电势测量是一种比较传统的测量方法,该方法通过获取心电信号,经过R-R峰值检测获得心率。而光电测量在穿戴市场方面比较流行,其测量基于“光电容积图”(PPG)技术。该方法利用了血液对绿光或其它光的吸收性,通过测量反射或透射光强的变化来反映血流量的变化,也即心脏的收缩和舒张,从而得到对应的心率数据。这种方法的基本原理是当光照透过皮肤组织后再反射到光敏传感器时,光会有一定的衰减。而有些衰减,像肌肉、骨骼、静脉和其他连接组织等对光的吸收是基本不变的,但是血液不同,由于动脉里有血液的流动,那么对光的吸收会有所变化。当我们把光转换成电信号时,正是由于动脉对光的吸收有变化而其他组织对光的吸收基本不变,得到的信号就可以分为直流DC信号和交流AC信号。提取其中的AC信号,就能反应出血液流动的特点,从而得到心率和其它生理参数。大部分的腕带式心率测量设备都采用了这种反射式测量方法,我们这款设计也是采用了反射的PPG技术。

系统架构

图1所示为本设计框图。该设计采用3.7V锂电池供电,USB对其充电,整个电源管理采用了Maxim SIMO技术的集成电源管理芯片MAX77651B。对PPG的处理,设计采用了Maxim最新的高性能处理前端MAX30112。而处理器用的是Maxim专门针对穿戴等应用场合的MAX32660。整个板子的尺寸(包括所有元件)是36mm*14mm,可以嵌入到目前市场上绝大部分流行的手环带中。

深入解读Maxim特有的SIMO技术应用和优点

图1. 设计系统框图

深入解读Maxim特有的SIMO技术应用和优点

图2. MAX30112结构框图

模拟集成前端

MAX30112是Maxim公司完整的光学血氧和心率检测模拟前端(AFE),具有19位高分辨率,并内置了环境光消除电路和噪声消除电路,可以有效的去除噪声,提高信噪比。芯片集成了高达200mA的电流LED驱动电路,并可以通过内置DAC准确调节电流大小,以适应不同的测量场合和人群。MAX30112是腕式应用的极低功耗的高性能心率/血氧检测解决方案,主电源1.8V,支持标准I2C兼容接口,体积只有2.8mm x 2.0mm,主要用在腕式可穿戴设备,心率和SpO2监测设备以及健身可穿戴设备上。

处理器单元与心率算法

深入解读Maxim特有的SIMO技术应用和优点

图3. MAX32660 结构框图

深入解读Maxim特有的SIMO技术应用和优点

图4. MAX32660 软件流程图

模拟前端测试

MAX30112作为信号处理的核心部分,其信噪比直接决定了整个设计的性能,下图是几位测试对象的信号输出波形,可以看到PPG波形质量很好,完全可以满足各种算法要求。

lady_w1, 30years old, wrist, HR=84

深入解读Maxim特有的SIMO技术应用和优点

Kid boy_f3, 9 years old, wrist, HR=72

深入解读Maxim特有的SIMO技术应用和优点

man_l4, 42 years old, wrist, HR=76

深入解读Maxim特有的SIMO技术应用和优点

man_f6, 42 years old, wrist, HR=68

深入解读Maxim特有的SIMO技术应用和优点

信号处理测试

为了说明效果,我们专门开发了静态的心率算法,该算法可以根据测试对象特点进行自动跟踪调整测量参数。我们随机抽取了几组测量对象,和目前市场上流行的手环产品对比。以下是测试对比表。

Table 1. 测试对比表(测试条件:手腕,共6名测试者) 

心率(HR)   参考设计Maxrefdes1207   市场流行品牌手环  
Test 1   84   87  
Test 2   65   66  
Test 3   72   x  
Test 4   76   78  
Test 5   73   74  
Test 6   68   63  

电源管理系统

上一篇:新加坡运营商“干架”监管机构


下一篇:「无人配送」正在离我们越来越近!

友情链接
Links