心率监测如何改变耳机的未来——苹果推出 Powerbeats Pro 2，苹果公司近期推出的Beats Powerbeats Pro 2，配备了贴耳式心率传感器，标志着可穿戴技术的一个关键时刻。除了音频增强之外，这项创新还凸显了一个更广泛的行业趋势：将先进的健康监测技术融入消费电子产品。
随着耳塞式耳机在可穿戴市场占据主导地位，它们向生物识别工具的演变反映了一种范式转变，即向兼具无缝可用性和临床级洞察的设备转变。
生物特征监测在日常设备中的作用日益扩大
可穿戴技术已从基本的计步器发展成为复杂的健康监测系统，这得益于消费者对实时、非侵入式健康指标的需求。耳塞中集成的心率传感器代表了这一发展历程中的关键进步，可在锻炼或通勤等活动中提供隐秘便捷的健康追踪。
然而，将医疗级精度嵌入到如此紧凑的设备中，面临着独特的挑战，尤其是在平衡精度和能效方面。光电容积描记法 (PPG) 是光学心率监测的黄金标准，它依靠光电探测器来测量血流，而传统技术往往难以在像耳塞这样的紧凑型设备中兼顾高精度和能效。
这种转变反映出消费者对能够无缝融入日常生活并提供可靠健康洞察的设备的需求日益增长。近期研究凸显了可穿戴设备行业对节能解决方案的迫切需求。例如，《自然电子学》杂志2023年的一项研究强调了低于1V的传感器架构对于延长可听设备电池寿命的重要性，而2022年的一项IEEE研究则指出模拟前端是光电容积描记（PPG）系统的主要功耗源。
利用 ActLight 的动态光电探测器 (DPD) 推进传感技术
ActLight是一家位于洛桑、专注于创新半导体解决方案的充满活力的深度科技公司，我们开发了动态光电探测器 (DPD)来应对这些挑战。我们的DPD 技术是 ActLight 全资拥有的 IP 产品组合的一部分，该组合涵盖 DPD、前端电子器件和时间数字转换器 (TDC) 领域的关键创新。这种完全所有权使我们能够完全掌控该技术的演进和应用。
我们的 IP 产品组合为有意将节能传感解决方案融入其产品路线图的公司提供合作探索的基础。通过推广这项技术，我们旨在支持可穿戴设备生物识别创新的发展，并为健康监测技术的更广泛进步做出贡献。
雪崩光电二极管等传统光电探测器的光电流输出较弱，并且需要耗电的放大电路和高电压（>30V），因此不适用于紧凑型、电池供电的可穿戴设备。
DPD 通过在低电压下提供高输出信号，消除了对外部放大器的需求并简化了电路架构，从而解决了这些挑战。值得注意的是，
与传统光电二极管相比，DPD 的功耗降低了 10 倍
这使得它非常适合紧凑型、电池供电的可穿戴设备。
通过测量正向电流启动的时间延迟（一个与光相关的变量），我们无需高压放大。这种“时间-电流”方法简化了电路，同时实现了卓越的信噪比 (SNR)。
谢尔盖·奥霍宁
ActLight 的动态光电探测器
可穿戴设备的关键优势
低压操作（~1V）：通过绕过放大来降低功耗，符合行业对节能架构的需求。
CMOS 兼容性：可直接集成到数字电路中，最大限度地减少占用空间和成本。
增强的 SNR：在低光照条件下提供 >20 dB 的改善，这对于动态环境中可靠的 PPG 至关重要。
独立测试验证了 DPD 在低光照条件下的 SNR 改善 >20 dB，这是在跑步等活动中可靠监测心率的关键因素（IEEE Sensors Journal，2023 年）。
从创新到整合
Powerbeats Pro 2 体现了可穿戴设备行业向多功能、以健康为中心的设备转变的趋势，尤其凸显了市场对耳塞等紧凑型设备中精准、低功耗心率监测的需求日益增长。ActLight 的解决方案旨在满足这些需求，帮助合作伙伴克服可穿戴传感器设计中的关键挑战。
我们的 IP 产品组合提供可扩展的解决方案
这些创新对光电容积脉搏波 (PPG) 的影响尤为显著，而这项技术正是 Powerbeats Pro 2 等设备中心率传感的核心技术。DPD 的高效性提升了电池续航时间——这对于耳塞制造商而言至关重要，他们致力于满足消费者对“一劳永逸”可用性的期望，同时又不牺牲测量精度。通过将光直接转换为数字信号，DPD 绕过了传统的模拟前端，显著降低了 LED 功耗。这意味着紧凑型可穿戴设备的电池续航时间更长，性能更佳。
可穿戴健康解决方案的不断发展
Beats Powerbeats Pro 2 的发布不仅仅是一次产品发布，它更彰显了可穿戴设备正在如何演变成必不可少的健康监测工具。随着生物识别传感器成为消费电子产品的标配，对精准、节能传感解决方案的需求将持续增长。
ActLight 致力于通过利用我们IP 产品组合的合作伙伴关系来推进这一愿景，确保精度和能源效率始终处于设计的最前沿。点击此处阅读我们的白皮书，了解更多详细信息。
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