背景

現(xiàn)代社會(huì)，人們的各種壓力越來(lái)越大，睡眠質(zhì)量顯得尤為重要。智能手環(huán)作為熱門的穿戴式智能設(shè)備，其中集成了運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)、睡眠追蹤、心率測(cè)量、體溫檢測(cè)等多種功能，其內(nèi)部電路集中在較小的PCB板上要實(shí)現(xiàn)低功耗、高精度的平衡。合科泰將在以下講解其構(gòu)成和PCB設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)。

構(gòu)成及原理

智能手環(huán)通常由射頻電路單元、時(shí)鐘電路單元、存儲(chǔ)器電路單元、傳感器電路單元和主控MCU單元等組成，其功能主要有睡眠檢測(cè)、心率測(cè)量、體溫檢測(cè)等。睡眠監(jiān)測(cè)是在感應(yīng)我們的身體在睡眠時(shí)有沒(méi)有比較大的動(dòng)作，體動(dòng)記錄儀有三軸傳感器能夠靈敏的從3個(gè)方向記錄到輕微的移動(dòng)。

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心率測(cè)量常見(jiàn)的方法有光電透射測(cè)量法和心電信號(hào)測(cè)量法，光電透射測(cè)量法利用心臟跳動(dòng)引起血液透光率變化；心電信號(hào)測(cè)量法原理與醫(yī)院心電圖檢測(cè)類似，利用人體組織和體液導(dǎo)電，收集體表電極變化，經(jīng)算法處理得出心率數(shù)值。體溫檢測(cè)采用高精度NTC熱敏電阻，在36-42度體溫范圍內(nèi)精度可達(dá)0.01度，阻值精度±0.05%。但需保證與手腕緊密貼合，否則可能因熱量輻射問(wèn)題影響測(cè)量準(zhǔn)確性。

PCB注意事項(xiàng)

智能手環(huán)PCB設(shè)計(jì)需注意多方面事項(xiàng)。首先布局上要分區(qū)，將各電路單元合理劃分，時(shí)鐘與晶振電路走線短且避開(kāi)數(shù)據(jù)線，關(guān)鍵走線做好敷銅、環(huán)地保護(hù)，晶振部分挖銅處理；其次，射頻電路作為關(guān)鍵部分，基于低功耗藍(lán)牙傳輸，要注重天線形狀、布局及外殼材料影響，需射頻天線工程師參與。同時(shí)要做好ESD防護(hù)設(shè)計(jì)與檢測(cè)，以適應(yīng)不同地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)。還要預(yù)留系統(tǒng)升級(jí)接口，前期確定USB接口或無(wú)線推送等升級(jí)方式。

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綜上所述，智能手環(huán)的布局是實(shí)現(xiàn)多功能集成的核心，為此需要考慮到各模塊的元器件選型，如在充電回路控制中可使用合科泰NMOS管A03420，提高可靠性和降低損耗；維持電池均衡可使用合科泰的HKTQ30P03，低阻高效、快速響應(yīng)；接口信號(hào)保護(hù)可使用肖特基二極管，推薦SD103AW。通過(guò)功能分區(qū)布局，結(jié)合短距走線與信號(hào)屏蔽設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)緊湊空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)健康監(jiān)測(cè)、無(wú)線傳輸與低功耗的平衡，合科泰為智能手環(huán)的高精度數(shù)據(jù)采集與長(zhǎng)期可靠運(yùn)行奠定硬件基礎(chǔ)。

審核編輯 黃宇