物聯網PCB設計技能和專業知識要求

如果你剛剛開始研究IoT產品的設計，在許多設計方面都需要提升。物聯網設備將移動性，低功耗，RF通信，混合信號功能和高速數據傳輸功能整合到很小的空間中。牢記所有這些因素將幫助你在第一時間正確的設計。

PCB行業標準 ·

如果打算最終將新設備推向市場，則設備必須達到或超過許多行業標準。這些標準指定了幾項操作要求，確保的設備與他人構建的設備之間具有兼容性。儘早熟悉並根據行業標準工作至關重要。如果現在可以設計符合標準的設備，那麼以後就無需進行重新設計。

IPC標準是一個很好的起點，在設計過程中會需要經常參考這些標準。如IEEE，ISO和ANSI也指定了PCB的操作標準。當開始研究行業標準時，它看起來很難懂。沒有人可以記住所有的PCB設計標準，因此，專注適用於設備的標準很重要。

物聯網應用和低功耗設計 ·

並非所有的物聯網設備都可以插入牆上插座。如果設備設計為可移動的，則應學習有關設計設備使用儘可能少的電量的知識。移動物聯網設備可能會以多種不同的模式運行，包括睡眠，待機，突發等。節省電池電量並確保每種模式的可靠性的最佳方法是在不需要時關閉設備的不必要部分。

最好考慮一下PCB中的功耗，因為它發生在板上的不同功能塊中。最好將PCB分成功能塊，並為每個塊分配功耗預算。如果遇到功耗問題，可以諮詢組件供應商。他們可以推薦功耗更低的替代組件，並將成本控制在預算範圍內。

物聯網設備還將需要一個會消耗能量的內存模塊。選擇可以滿足功能要求的正確內存可以將功耗保持在預算之內。每種類型的存儲器都有其優點和缺點。例如，如果選擇DMA而不是DRAM，則可以節省功耗，但會增加延遲和吞吐量。作為設計者，需要權衡每種類型的內存的優缺點。

讓設備與射頻設計保持聯繫

除非打算將IoT設備直接插入乙太網埠，否則設備將通過WiFi無線連接到Internet。藍牙功能也可能是的，特別是如果設備打算與手機接口時。許多其他無線聯網協議用於使用RF信號發送和接收信息。如果還不熟悉各種無線協議，那是個不錯的方法。

官方對無線電頻譜的分配進行管理，並為不同目的分配了某些頻段。例如，WiFi信號以2.4 GHz頻率運行，而其他RF協議將以RF頻譜中的不同頻率運行。行業標準還將指定設計約束條件，以幫助確保設計正常運行。

好消息是，不必從頭開始設計RF模塊。可以從電子供應商處購買已經滿足行業標準的現成無線模塊，並將其輕鬆地集成到設計中。這些部件可以減小外形尺寸，同時仍然包括所需的所有功能。

混合信號設計 ·

許多物聯網設備，尤其是行動電話和用於智能家居的設備，將使用許多傳感器進行操作，這些傳感器可使該設備與周圍的世界互動。物聯網設備中的傳感器輸出必須轉換為數位訊號的模擬信號。一旦轉換為數位訊號，就可以像對任何其他數字數據集一樣對數字數據進行編碼和操作。

由於物聯網設備正在處理的數據量不斷增加，因此處理器必須以更高的速度在組件之間移動數據。布局將需要考慮諸如串擾，時鐘偏斜，傳播延遲，衰減和阻抗匹配等問題。混合高速數字和模擬信號還要求將板的模擬和數字部分隔離在板的不同部分中。

有了適當的仿真協議，可以確保在IC和行為構造宏建模中具有準確性。使用強大的SPICE仿真器確保PCB安全。

仿真，更小的電路板，更高的組件密度 ·

如果已被要求遵守電源要求和混合信號協議，例如包裝所有RF模塊，邏輯IC，電源管理組件，微處理器，走線，內存，顯示器，充電/ USB埠和其他電子組件，感覺像是俄羅斯方塊遊戲。每一寸空間都是珍貴的，如果想充分利用設備，就需要充分利用所有空間。

不過，也不需要單獨管理每個因素。藉助適當的SPICE仿真，將能夠跟蹤電源效率，設計漏洞，分析阻抗並確定必要的外形尺寸限制。SPICE庫可以為分析提供了很大幫助，它將具有易於訪問的組件參數集成和建模以及用於從中構建自定義模型的模板。