近幾年，可穿戴設備逐漸成為一個熱詞，從智能手環到健身腕帶，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依然久久沒能攻破，續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，時任美國總統的杰拉爾德·福特也想要一塊這樣的手表

那還能繼續優化設計嗎？

眾所周知，續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，所以相關從業開發者能否設計出一套低功耗的系統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

寬動態范圍：準確捕捉到測量電流脈沖峰值

高穩定性：保證供電電壓穩定，適應瞬態變化

高適應性：圖形化操作界面，清晰形象地呈現信號變化狀態，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后，10分鐘左右所得的平均電流。

器件連接：

使用SPD3303X直流穩壓電源恒壓輸出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聯網狀態下的息屏待機。此狀態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計功能，由下方的統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，通過無線路由發射信號。在一個固定的環境內實現近距離覆蓋，信號波動不大，穩定狀態下手機耗電更少！

3.然后是VoLTE網絡下待機狀態功耗測量

                                                                                 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的語音業務。它是一種IP數據傳輸技術，無需2G/3G網，全部業務承載于4G網絡上，可實現數據與語音業務在同一網絡下的統一。4G網絡下不僅僅提供高速率的數據業務，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，我們在統計功能里也可以直觀的看到最低電流為3.365mA，這個統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航能力越來越高的要求。在當前智能穿戴設備功能趨于統一的趨勢下，續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化方案，在智能穿戴產品行業中保持強勁的競爭力。

更多技術文檔，請關注鼎陽硬件智庫。

更多鼎陽科技相關信息，請關注鼎陽科技公眾號：

關于鼎陽

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展速度最快的數字示波器制造商。歷經多年發展，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略合作伙伴關系。2011年，鼎陽發展成為中國銷量領先的數字示波器制造商。2014年，鼎陽發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，鼎陽發布打破行業壟斷，多項參數突破國內技術瓶頸的SDG6000X系列脈沖/任意波形發生器和SDG6000X-E系列函數/任意波形發生器，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。