在未來幾年，AI、5G、IoT和工業(yè)自動化（IIoT）的進步將加快行業(yè)變革和創(chuàng)新的步伐?？缧袠I(yè)的各種物聯(lián)網(wǎng)傳感器將用于自動數(shù)據(jù)傳輸和遠程設(shè)備控制。在萬物互聯(lián)的時代，連接將變得司空見慣，到2020年，Gartner預計將有超過200億臺物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備投入使用。
2019年是5G商用新起點，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，5G增加的帶寬、更快的速度和更低的延遲將帶來以前被認為不可能的應用，物聯(lián)網(wǎng)將持續(xù)向多個產(chǎn)業(yè)深入滲透，如制造業(yè)、運輸業(yè)、醫(yī)療行業(yè)、消費領(lǐng)域等。
隨著創(chuàng)新步伐的加快，工程師、設(shè)計師、供應商和制造商將面臨更快的上市壓力。對于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，每代產(chǎn)品都需要更小、更強大、更易于配置，并且比以前的設(shè)計使用更少的功率。由于許多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備都是由電池供電的，節(jié)能至關(guān)重要，必須使用低功率組件，并且不使用時要確保這些組件斷電。為了優(yōu)化電池壽命，組件必須在現(xiàn)實的場景和條件下進行測試，以確保選擇正確的組件以最大限度地延長物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的壽命。
物聯(lián)網(wǎng)挑戰(zhàn)＃1-電源管理
由于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通常是遠程部署或在移動環(huán)境中部署，因此大多數(shù)設(shè)備都會使用電池作為主要電源。了解設(shè)備的功耗曲線，是確保設(shè)備使用壽命期間最大可靠性和性能的關(guān)鍵。
為了完全表征物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的功耗，必須在通常遇到的所有操作條件下進行測量。由于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備旨在最大限度地降低功耗，因此它們可能僅在短時間內(nèi)處于活動狀態(tài)，其大部分使用壽命都處于“睡眠”模式。
在所有工作模式下精確測量器件的功耗曲線，可能會遇到如何使用常用電流測量技術(shù)（如分流器、數(shù)字萬用表DMM或電流探頭）的挑戰(zhàn)。在睡眠模式下，電流可能處于'nA'或'uA'范圍內(nèi)；在激活模式下，例如在傳輸數(shù)據(jù)時，電流可能會突然變?yōu)椤癿A”到“A”范圍。此外，當前需求中的這些較大的峰值通常在微秒內(nèi)發(fā)生，功耗轉(zhuǎn)換對于某些測試儀器來說可能具有較大挑戰(zhàn)性。
雖然它們在正確的環(huán)境中使用時能夠非常精確，但是由于涉及到較大的動態(tài)范圍(可能需要多個分流器)，將當前分流器用于此類測量可能存在問題。即使使用多個分流器，也可能需要分別測試激活模式和睡眠模式，這就很難獲得電流流失的真實情況。此外，由于固有的電壓下降，如果選擇過大的值來最大限度地測量動態(tài)范圍，分流器本身就有沖擊測試設(shè)備的風險。
物聯(lián)網(wǎng)挑戰(zhàn)＃2-信號和電源完整性
物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備設(shè)計中經(jīng)常使用混合信號集成電路，其中包括傳感器/MEMS，同一集成電路上以較低功耗工作的模擬和數(shù)字信號，它們對串音非常敏感。低功率分配網(wǎng)絡(luò)通常具有非常小的工作容差，這增加了電源軌上的紋波和噪聲干擾，可能會對時鐘和數(shù)字數(shù)據(jù)產(chǎn)生不利影響的機會。許多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備都要求在很小的物理結(jié)構(gòu)中高速信號通道密集，這就增加了串擾和耦合的風險。
使用良好的信號完整性設(shè)計原理（如可能的話，采用點對點信號路由拓撲），控制整個PDN和互連中的走線阻抗，保持返回路徑長度短以及在相鄰走線之間保持足夠的空間以減少耦合，都有助于緩解信號誠信問題。盡管遵守諸如此類的良好設(shè)計原則對于實現(xiàn)可靠的設(shè)計至關(guān)重要，但具有全面表征在整個設(shè)備中承載信號的結(jié)構(gòu)的電氣性能的能力也至關(guān)重要。
矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(VNA)是表征任何互連線或傳輸線電性能的最常用工具之一。影響信號完整性的重要特性，如插入損耗、衰減、反射、串擾、延遲以及差分到共模轉(zhuǎn)換，都可以通過為應用程序正確配置的VNA進行評估。此外，一些VNA有能力(通常通過軟件選項)對s參數(shù)測量執(zhí)行時域轉(zhuǎn)換，該轉(zhuǎn)換將顯示通道的脈沖響應。
關(guān)于電源完整性，最近開發(fā)的電源軌探頭有助于在電源軌上進行超低噪音測量，它連同示波器一起使用。根據(jù)制造商的不同，這些探頭的特點一般包括:
高達60V的偏移，以確保電源軌完全移位到示波器顯示屏上。
動態(tài)范圍高達1V。
Gigahertz運行帶寬以確保高頻噪聲不會被檢測到。
1：1衰減比，可降低測量系統(tǒng)噪音。
50kΩ阻抗，以減少負載。
選擇合適的工具來檢測信號和電源完整性問題，對于充分識別和解決性能不佳的原因以及驗證設(shè)計的真實性能非常重要。VNA、電源軌探頭和示波器只是幫助實現(xiàn)這一目標的一些工具。
物聯(lián)網(wǎng)挑戰(zhàn)＃3-無線標準兼容性
無論您正在開發(fā)通過Zigbee或Wi-Fi進行近距離連接的設(shè)備，還是通過LoRa或LTE-M進行長距離連接設(shè)備，您所選擇的無線協(xié)議將決定您的設(shè)備連接的方式，以及與世界共享數(shù)據(jù)的方式。
通過遵循無線標準的規(guī)范來確?；ゲ僮餍允菍崿F(xiàn)最大市場影響力的關(guān)鍵。與EMI/EMC一樣，在設(shè)計周期的早期進行測試可以幫助您識別可能導致延遲的問題，并在資格驗證階段之前增加開發(fā)設(shè)計的成本。
