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      萬物互聯 解決物聯網測試的五大挑戰


        來源: 益萊儲 時間:2019-12-12 編輯:清風
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      在未來幾年,AI、5G、IoT和工業自動化(IIoT)的進步將加快行業變革和創新的步伐??缧袠I的各種物聯網傳感器將用于自動數據傳輸和遠程設備控制。在萬物互聯的時代,連接將變得司空見慣,到2020年,Gartner預計將有超過200億臺物聯網設備投入使用。


      2019年是5G商用新起點,結合物聯網設備,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,物聯網將持續向多個產業深入滲透,如制造業、運輸業、醫療行業、消費領域等。


      隨著創新步伐的加快,工程師、設計師、供應商和制造商將面臨更快的上市壓力。對于物聯網設備,每代產品都需要更小、更強大、更易于配置,并且比以前的設計使用更少的功率。由于許多物聯網設備都是由電池供電的,節能至關重要,必須使用低功率組件,并且不使用時要確保這些組件斷電。為了優化電池壽命,組件必須在現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網設備的壽命。


      物聯網挑戰#1-電源管理


      由于物聯網設備通常是遠程部署或在移動環境中部署,因此大多數設備都會使用電池作為主要電源。了解設備的功耗曲線,是確保設備使用壽命期間最大可靠性和性能的關鍵。


      為了完全表征物聯網設備的功耗,必須在通常遇到的所有操作條件下進行測量。由于物聯網設備旨在最大限度地降低功耗,因此它們可能僅在短時間內處于活動狀態,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(如分流器、數字萬用表DMM或電流探頭)的挑戰。在睡眠模式下,電流可能處于'nA'或'uA'范圍內;在激活模式下,例如在傳輸數據時,電流可能會突然變為“mA”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發生,功耗轉換對于某些測試儀器來說可能具有較大挑戰性。


      雖然它們在正確的環境中使用時能夠非常精確,但是由于涉及到較大的動態范圍(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范圍,分流器本身就有沖擊測試設備的風險。


      物聯網挑戰#2-信號和電源完整性


      物聯網設備設計中經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字信號,它們對串音非常敏感。低功率分配網絡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,可能會對時鐘和數字數據產生不利影響的機會。許多物聯網設備都要求在很小的物理結構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計原則對于實現可靠的設計至關重要,但具有全面表征在整個設備中承載信號的結構的電氣性能的能力也至關重要。


      矢量網絡分析儀(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參數測量執行時域轉換,該轉換將顯示通道的脈沖響應。

      關于電源完整性,最近開發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這一目標的一些工具。


      物聯網挑戰#3-無線標準兼容性


      無論您正在開發通過Zigbee或Wi-Fi進行近距離連接的設備,還是通過LoRa或LTE-M進行長距離連接設備,您所選擇的無線協議將決定您的設備連接的方式,以及與世界共享數據的方式。


      通過遵循無線標準的規范來確?;ゲ僮餍允菍崿F最大市場影響力的關鍵。與EMI/EMC一樣,在設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設計的成本。


      關鍵詞:物聯網 測試儀器 傳感器    瀏覽量:12255

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