連接到物聯(lián)網(wǎng)（IoT），移動物聯(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慣。

運(yùn)動員（從業(yè)余愛好者到專業(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)。

在另一個示例中，連接到實時資產(chǎn)運(yùn)營的智能傳感器與在線預(yù)測分析相結(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)的問題。預(yù)測性維護(hù)傳感器可檢測到振動，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。該通知還包括有關(guān)保持系統(tǒng)運(yùn)行所需的維護(hù)類型和維護(hù)時間的建議。

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)行器通過無線網(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)行器通過廣域網(wǎng)連接到云的動作。廣泛的連接性選擇允許在機(jī)器語言之間進(jìn)行來回通信，并進(jìn)行高級語言的發(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)計從基礎(chǔ)開始

借助微處理器，智能傳感器，DDR存儲設(shè)備和閃存的所有創(chuàng)新和使用，我們回到困擾PCB設(shè)計的基本問題。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)速率下必須沒有干擾，串?dāng)_，損耗，延遲，阻抗失配或波動。模擬/混合信號（AMS）的復(fù)雜性要求進(jìn)行仿真和分析，以確保設(shè)計符合性能要求。

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

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。讓我們停一會兒，考慮一下在預(yù)測性維護(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)送和接收會短暫發(fā)生，而空閑電流和待機(jī)狀態(tài)的持續(xù)時間會更長。在不同的工作狀態(tài)下，通過輸出電源軌發(fā)出的電磁干擾會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，大多數(shù)指的是低能耗。在解決與信號完整性相關(guān)的基本問題時，我們還需要認(rèn)識到低功耗和電源完整性對我們設(shè)計的重要性。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題。此外，我們在設(shè)計中內(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)計的性能時，對有效外形的需求可能需要使用剛撓性PCB。通過使用剛?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)計概念轉(zhuǎn)移到剛撓環(huán)境時，您必須保持從剛硬到撓性再到剛硬的過渡。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)計中包含更多電路，但也會影響布線設(shè)計。彎曲柔性電路時產(chǎn)生的材料應(yīng)力可能會改變您的走線路線，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)生更好的信號完整性，并加快信號處理速度。

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)隊合作。設(shè)計團(tuán)隊的成員必須共同努力，確定設(shè)計約束并將設(shè)計從概念轉(zhuǎn)變?yōu)闇y試。您決定構(gòu)建測試設(shè)計和可制造性兼容板的決定可以節(jié)省時間和金錢。團(tuán)隊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)備的整個設(shè)計和生產(chǎn)過程中及早使用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)行的限制以及通過多個OEM因素管理輸出會破壞IoT設(shè)計的情況下，使用適當(dāng)?shù)?/span>SPICE工具將能夠最大程度地減少這些問題。適當(dāng)?shù)?a href="http://www.3532n.com/v/tag/110/" target="_blank">電路分析可通過利用高級抽象和模型來獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，為設(shè)備所需的參數(shù)開發(fā)個性化模型以及進(jìn)行精確的混合信號仿真，從而為設(shè)備的功能提供安全性。

對于大多數(shù)消費(fèi)類電子產(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)來調(diào)整設(shè)計期望和公差。這個因素將確保您的設(shè)計輕松而富有魅力地脫離原理圖并進(jìn)入想要的聽眾手中。