連接到物聯(lián)網(wǎng)（IoT），移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)（MIoT）和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）的技術(shù)應(yīng)用程序已變得司空見(jiàn)慣。

運(yùn)動(dòng)員（從業(yè)余愛(ài)好者到專(zhuān)業(yè)人士不等）都戴著腕帶傳感器，該腕帶傳感器可將心率，體溫和步速與云中的數(shù)據(jù)進(jìn)行連接并進(jìn)行比較。通過(guò)使用智能頭盔，智能背心和智能眼鏡在各種環(huán)境中工作，這些頭盔不斷從各個(gè)員工那里收集健康，位置，環(huán)境和生產(chǎn)力數(shù)據(jù)。

在另一個(gè)示例中，連接到實(shí)時(shí)資產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的智能傳感器與在線預(yù)測(cè)分析相結(jié)合，以監(jiān)視工廠中的關(guān)鍵資產(chǎn)，并提早發(fā)現(xiàn)可能導(dǎo)致停運(yùn)的問(wèn)題。預(yù)測(cè)性維護(hù)傳感器可檢測(cè)到振動(dòng)，應(yīng)變和頻率的增加。如果這些讀數(shù)超出了既定的基準(zhǔn)，則在IIoT中運(yùn)行的分析與企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）系統(tǒng)之間的相互作用將導(dǎo)致通知流向維護(hù)團(tuán)隊(duì)。該通知還包括有關(guān)保持系統(tǒng)運(yùn)行所需的維護(hù)類(lèi)型和維護(hù)時(shí)間的建議。

但是，革命并不止于此。想想智能家居，數(shù)字工廠……和智能城市。

創(chuàng)新與復(fù)雜融合

這些和其他與IoT / IIoT / MIoT連接的設(shè)備應(yīng)用程序通過(guò)設(shè)備層，連接性或邊緣層以及云或數(shù)據(jù)中心和應(yīng)用程序?qū)舆\(yùn)行。

低功率傳感器和執(zhí)行器通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接到網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)依次傳達(dá)傳感器和執(zhí)行器通過(guò)廣域網(wǎng)連接到云的動(dòng)作。廣泛的連接性選擇允許在機(jī)器語(yǔ)言之間進(jìn)行來(lái)回通信，并進(jìn)行高級(jí)語(yǔ)言的發(fā)送和接收。

設(shè)備和應(yīng)用程序之間的數(shù)據(jù)獲取和傳輸涉及復(fù)雜的交互，不同的頻率帶寬，各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟约半娮咏M件技術(shù)，如下所示：

PCB設(shè)計(jì)從基礎(chǔ)開(kāi)始

借助微處理器，智能傳感器，DDR存儲(chǔ)設(shè)備和閃存的所有創(chuàng)新和使用，我們回到困擾PCB設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題。設(shè)備之間的所有操作和通信必須有效地進(jìn)行，且在不同的數(shù)據(jù)速率下必須沒(méi)有干擾，串?dāng)_，損耗，延遲，阻抗失配或波動(dòng)。模擬/混合信號(hào)（AMS）的復(fù)雜性要求進(jìn)行仿真和分析，以確保設(shè)計(jì)符合性能要求。

物聯(lián)網(wǎng)/ IIoT / MIoT解決方案的另一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)涉及天線設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)PCB時(shí)，在選擇與所需外形尺寸匹配的天線時(shí)，可能需要考慮方向，增益和方向性。例如，用于實(shí)現(xiàn)智能家居產(chǎn)品無(wú)線連接的Z-Wave網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇梢灾С謹(jǐn)?shù)百個(gè)設(shè)備。在另一個(gè)影響天線和電路設(shè)計(jì)的示例中，Sigfox使用超窄帶（UNB）無(wú)線電技術(shù)進(jìn)行無(wú)線電消息交換。

由于IoT / IIoT / MIoT設(shè)備以多種模式運(yùn)行，因此噪聲成為更大的因素。讓我們停一會(huì)兒，考慮一下在預(yù)測(cè)性維護(hù)環(huán)境中傳感器和執(zhí)行器如何與網(wǎng)關(guān)通信。設(shè)備之間的發(fā)送和接收會(huì)短暫發(fā)生，而空閑電流和待機(jī)狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間會(huì)更長(zhǎng)。在不同的工作狀態(tài)下，通過(guò)輸出電源軌發(fā)出的電磁干擾會(huì)降低正常電路操作所需的精度。除EMI外，我們還必須考慮溫度對(duì)以多種模式工作的設(shè)備的影響。

當(dāng)您通讀連接層中的技術(shù)列表時(shí)，大多數(shù)指的是低能耗。在解決與信號(hào)完整性相關(guān)的基本問(wèn)題時(shí)，我們還需要認(rèn)識(shí)到低功耗和電源完整性對(duì)我們?cè)O(shè)計(jì)的重要性。在網(wǎng)絡(luò)方面看似通用的操作，例如建立適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)參數(shù)和協(xié)議，由于所需的能耗限制而變得更加成問(wèn)題。此外，我們?cè)谠O(shè)計(jì)中內(nèi)置的電源公差變得更加嚴(yán)格和精確。

剛性-Flex PCB和高密度互連可提供良好的解決方案

在考慮所連接的PCB設(shè)計(jì)的性能時(shí)，對(duì)有效外形的需求可能需要使用剛撓性PCB。通過(guò)使用剛?cè)峤Y(jié)合法，您可以消除造成損耗，控制阻抗并改善電路整體信號(hào)完整性的連接器和連接電纜。剛撓式PCB的重量更輕，部件的空間更大。

但是，當(dāng)您將PCB設(shè)計(jì)概念轉(zhuǎn)移到剛撓環(huán)境時(shí)，您必須保持從剛硬到撓性再到剛硬的過(guò)渡。電路的柔性部分可以互連電路。多層剛?cè)?/span>PCB還可以在設(shè)計(jì)中包含更多電路，但也會(huì)影響布線設(shè)計(jì)。彎曲柔性電路時(shí)產(chǎn)生的材料應(yīng)力可能會(huì)改變您的走線路線，走線寬度和表面安裝元件的方法。用于在雙面柔性電路上分布應(yīng)力的一種方法涉及交錯(cuò)的走線和垂直于任何彎曲線的走線。

高密度互連（HDI）還有助于節(jié)省與IoT連接的產(chǎn)品的空間和重量。使用HDI，電氣路徑變得更短，層數(shù)減少，組件的放置變得更加擁擠。密集的走線路由可產(chǎn)生更好的信號(hào)完整性，并加快信號(hào)處理速度。

較短的電氣路徑減少或消除了寄生電容和電感問(wèn)題。此外，組件放置，布線和組件連接變得更加容易。但是，HDI還需要更加注意保持一致的走線，最小的線寬和精確的布局。

物聯(lián)網(wǎng)解決方案：團(tuán)隊(duì)合作和SPICE仿真

構(gòu)建IoT，IIoT或MIoT解決方案所涉及的一切都需要團(tuán)隊(duì)合作。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的成員必須共同努力，確定設(shè)計(jì)約束并將設(shè)計(jì)從概念轉(zhuǎn)變?yōu)闇y(cè)試。您決定構(gòu)建測(cè)試設(shè)計(jì)和可制造性兼容板的決定可以節(jié)省時(shí)間和金錢(qián)。團(tuán)隊(duì)合作還涉及與制造商和制造商緊密合作，以確定外形尺寸如何滿足消費(fèi)者或工業(yè)需求。

在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的整個(gè)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中及早使用SPICE工具，將使您能夠仔細(xì)地調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)的生產(chǎn)和可用性。

在有限的外形尺寸，高速運(yùn)行的限制以及通過(guò)多個(gè)OEM因素管理輸出會(huì)破壞IoT設(shè)計(jì)的情況下，使用適當(dāng)?shù)?/span>SPICE工具將能夠最大程度地減少這些問(wèn)題。適當(dāng)?shù)?a href="http://www.makelele.cn/v/tag/110/" target="_blank">電路分析可通過(guò)利用高級(jí)抽象和模型來(lái)獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，為設(shè)備所需的參數(shù)開(kāi)發(fā)個(gè)性化模型以及進(jìn)行精確的混合信號(hào)仿真，從而為設(shè)備的功能提供安全性。

對(duì)于大多數(shù)消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品，您還需要關(guān)注可制造性和產(chǎn)品良率。值得慶幸的是，SPICE仿真將能夠根據(jù)所需的制造良率和可靠性標(biāo)準(zhǔn)來(lái)調(diào)整設(shè)計(jì)期望和公差。這個(gè)因素將確保您的設(shè)計(jì)輕松而富有魅力地脫離原理圖并進(jìn)入想要的聽(tīng)眾手中。