隨著德州儀器（TI）自身技術(shù)的突飛猛進(jìn)，無論是對于大到MRI、CT、X光的醫(yī)療影像設(shè)備，還是小到血壓計(jì)、血氧儀、計(jì)步器的便攜式保健和健身設(shè)備，TI都有廣泛的優(yōu)秀產(chǎn)品應(yīng)用其中。近幾年，TI更是把各種技術(shù)優(yōu)勢進(jìn)行整合，推出了很多針對醫(yī)療領(lǐng)域的專用集成芯片（ASSP）。例如，針對ECG和EEG的ADS192x，用于體溫計(jì)的MSP430L110，針對識別產(chǎn)品的BQ2026（可用于脈搏血氧、ECG以及血糖儀等應(yīng)用）。
近日，TI舉辦了一場新品發(fā)布會，地點(diǎn)選在了雍和宮對面的京兆尹，這個(gè)地方讓人有一種去感悟養(yǎng)身之道、注重健康的沖動。發(fā)布會的主角是首款集成了體重計(jì)和體成分測量兩種功能的模擬前端AFE4300，TI中國區(qū)高性能模擬產(chǎn)品業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理宋浩然向記者詳細(xì)介紹了這款產(chǎn)品。
圖1 TI中國區(qū)高性能模擬產(chǎn)品業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理宋浩然
宋經(jīng)理首先解釋了TI為什么會在這兩個(gè)專用醫(yī)療領(lǐng)域開發(fā)不同的產(chǎn)品，并且一代一代地更新產(chǎn)品：“首先，TI有技術(shù)優(yōu)勢，大家都很清楚，TI有很多IP產(chǎn)品組合，例如處理器和高性能模擬產(chǎn)品。其次，TI有系統(tǒng)和設(shè)計(jì)優(yōu)勢，尤其是在集成型SoC、優(yōu)化成本和性能方面TI有獨(dú)到的優(yōu)勢。另外，現(xiàn)在很多產(chǎn)品的開發(fā)都是以市場為導(dǎo)向，因?yàn)門I看到消費(fèi)類醫(yī)療是非常重要的一個(gè)增長部分，所以，我們的產(chǎn)品在醫(yī)療方面可以朝著幫助客戶優(yōu)化解決方案的方向發(fā)展。在醫(yī)療領(lǐng)域，TI更多的產(chǎn)品不是那種通用型產(chǎn)品，而是ASSP，也可以理解為模擬前端AFEx，這是TI在醫(yī)療領(lǐng)域后續(xù)發(fā)展的方向。”
新的模擬前端AFE4300的市場前景十分樂觀。體重計(jì)其實(shí)再普通不過了，而隨著醫(yī)療和保健的開發(fā)，越來越多的新體重計(jì)會增加對我們?nèi)梭w成分的測量，或者說對人體脂肪含量的測量，它需要增加這些額外的功能。很多人在健身之后，需要進(jìn)行稱體重包括對脂肪含量的測量，它會越來越智能，因此對芯片的要求也越來越苛刻。
AFE4300是怎樣測量人體成分的呢？宋經(jīng)理進(jìn)行了詳細(xì)闡述：“ AFE4300可以測量手到手、腳到腳甚至從手到腳之間，也就是人體四肢任何兩個(gè)分支之間的阻抗。首先，它產(chǎn)生一個(gè)正弦波形去激勵人體，把正弦波形加在兩個(gè)測量點(diǎn)上，由于正弦波是一個(gè)交流信號，隨著人體成分（人體脂肪）的不同，它的阻抗是不同的。而另外一個(gè)通道會采樣和分析人體阻抗（它并不是一個(gè)純的電阻形式，它還含有電感和電容，實(shí)際上是一個(gè)復(fù)合的阻抗），通過芯片內(nèi)部的IQ分離和濾波，再通過一定的數(shù)字運(yùn)算，得到了I和Q信號，這樣就得到了兩個(gè)測量點(diǎn)間的阻抗大小，可以在一定程度上反映人體成分。大家可以看到，對體成分前端的測量相對而言比較復(fù)雜，它包括四極測量技術(shù)和復(fù)數(shù)阻抗測量技術(shù)。當(dāng)然，我們這個(gè)AFE4300只是把人體的阻抗數(shù)字化，并進(jìn)行IQ分離，后續(xù)的工作交給MCU或者DSP進(jìn)行處理。例如顯示、到底多少阻抗配備多少的脂肪含量等。”
AFE4300內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。AFE4300 集成了兩個(gè)單獨(dú)的信號鏈，一個(gè)針對重量測量，另一個(gè)針對身體成分分析，二者之間采用16 bit 860 S/s 模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 進(jìn)行多路復(fù)用。AFE4300的主要優(yōu)勢有：（1）高精度。AFE4300 的四極(tetra-polar) 測量技術(shù)可消除電極阻抗對準(zhǔn)確度的影響。該器件的3 個(gè)BCM 通道可在手到手、腳到腳甚至從手到腳的整個(gè)身體間實(shí)現(xiàn)分段阻抗分析(BIA)，提高整體測量精度。該器件還提供使用生物阻抗光譜(BIS) 準(zhǔn)確測量細(xì)胞外液(ECW) 和細(xì)胞內(nèi)液(ICW) 的選項(xiàng)。（2）極低功耗.AFE4300 流耗低于1 mA，電源電壓范圍在2 V ~ 3.6 V 之間，可延長電池使用壽命。（3）小體積。采用12 mm×12 mm TQFP-80 封裝。此外，由于它是一個(gè)完整的前端解決方案，可以加快產(chǎn)品上市時(shí)間。
以市場為導(dǎo)向的AFE4300，雖然功能多、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但是既然工程師們可以使用它來更加方便地設(shè)計(jì)產(chǎn)品，為什么不趕快行動呢？