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談到系統層級的設計，不外乎模擬與混合信號電路，再加上數字信號處理與控制的流程，少了哪一個(gè)環(huán)結，系統都無(wú)法運作。而在模擬前端電路的設計上，臺北科技大學(xué)電子工程系李仁貴教授便談到，以穿戴式裝置為例，大家都會(huì )希望MCU（微控制器）能朝向SoC（系統單芯片）的方向邁進(jìn)，同時(shí)也希望滿(mǎn)足更為多元的需求，因為就電路布局而言，芯片愈少，愈能省去更多的電路布局，實(shí)務(wù)上能節省更多工作負擔。 但就目前來(lái)看，在芯片集成上還是有些地方難以克服，舉例來(lái)說(shuō)，在心率量測的應用上，像是10位或是12位的ADC（模擬數字信號轉換器），大多都可以被集成在MCU中，但若是量測血氧，就必須動(dòng)用到24位等級的ADC，在集成上還是有不少困難，所以將ADC獨立于MCU之外來(lái)進(jìn)行設計會(huì )是較為理想的作法。 不過(guò)，李仁貴進(jìn)一步談到，普遍來(lái)看，就穿戴式醫療電子的設計而言，元件的集成程度，大多用兩顆芯片就能搞定。一顆是模擬前端電路，另一顆則是MCU本身。就目前而言，模擬電路前端的集成已經(jīng)可以將儀表放大器（Instrumentation Amplifier；INA）、濾波器（Filter）與可程式增益放大器（Programmable Gain Amplifier；PGA）加以集成，MCU本身則可以將ADC、MCU與BLE（藍牙低功耗）結合，這可以說(shuō)是在系統集成層面上，最為干凈的電路設計了。 當然，更進(jìn)一步地從實(shí)務(wù)層面來(lái)探討，還是有些元件加以獨立，對于系統設計會(huì )較為有利。李仁貴表示，像是24位的ADC，通常就會(huì )被用在心室收縮或是血液反彈這類(lèi)的系統設計，它不僅要被獨立出來(lái)，同時(shí)也必須跟影像感測器或是麥克風(fēng)這類(lèi)元件搭配，為的就是希望在信號源可以有更高的品質(zhì)。李仁貴也指出，生理信號是一種很慢的信號源，像是濾波器本身，搭配的電阻與電容，其面積占比就會(huì )大一些，但在模擬前端電路集成芯片上，其電阻與電容就會(huì )采用外掛式的設計。當然，如果濾波器本身可以動(dòng)態(tài)調整的話(huà)，因應不同應用，如腦波與血氧本身就有不同的波長(cháng)，濾波器就能進(jìn)行調整，所以采取獨立設計，也是相對較佳的作法。 而李仁貴也提醒，穿戴式醫療的系統設計，在短期內可能在規格上還無(wú)法有明確的定義，所以打前鋒的，一般來(lái)說(shuō)都是OEM業(yè)者居多，但規格確定之后，這也意味著(zhù)系統所需要的芯片也能一并確認，長(cháng)期來(lái)看，要將芯片加以集成，或是采用SiP（系統級封裝）的作法來(lái)縮小系統體積，這都不是問(wèn)題。他特別提醒，開(kāi)發(fā)高度集成的SoC沒(méi)有問(wèn)題，但市場(chǎng)沒(méi)有需求，就沒(méi)有意義可言。他也說(shuō)，即便是半導體大廠(chǎng)TI（德州儀器），其旗下的產(chǎn)品也不是每顆都是高度集成，這表示了市場(chǎng)的需求就是處在一個(gè)不明確的狀態(tài)。 來(lái)源：CTIMES |
