物聯(lián)網(wǎng)的大部分創(chuàng)新都集中在數(shù)字技術(shù)上。從在云中運(yùn)行軟件的電力服務(wù)器，到在我們的工廠、家庭和個(gè)人設(shè)備中越來(lái)越靠近邊緣運(yùn)行的智能設(shè)備。討論中經(jīng)常遺漏的是，物聯(lián)網(wǎng)的邊緣實(shí)際上仍然完全是模擬的，可以根據(jù)光、壓力、溫度、接近度等進(jìn)行觀察和測(cè)量。

換句話說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)實(shí)際上是對(duì)從模擬源生成的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的智能操作。因?yàn)?a target="_blank">模擬技術(shù)位于網(wǎng)絡(luò)的最邊緣，所以模擬層的質(zhì)量最終決定了系統(tǒng)中其他一切的質(zhì)量，從生成的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)到得出的見(jiàn)解和采取的行動(dòng)。

因此，嘈雜的模擬前端會(huì)導(dǎo)致數(shù)字信息失真，從而對(duì)整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生重大影響。把模擬部分弄好，數(shù)字應(yīng)用就會(huì)更好。此外，對(duì)于控制流程的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，數(shù)字信息還必須在邊緣準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換回模擬。

還是不信？這就是為什么模擬是物聯(lián)網(wǎng)的秘密武器。

模擬部件 + 數(shù)字連接 = 有效的物聯(lián)網(wǎng)部署

它可能不流行，甚至不受歡迎，但事實(shí)是，物聯(lián)網(wǎng)必不可少的許多復(fù)雜設(shè)備都依賴于模擬技術(shù)。事實(shí)上，它是物聯(lián)網(wǎng)成功實(shí)施和運(yùn)營(yíng)不可或缺的一部分。如果沒(méi)有經(jīng)過(guò)試驗(yàn)和測(cè)試的解決方案，例如模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （ADC）、數(shù)模轉(zhuǎn)換器 （DAC）、電壓放大器和濾波器，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用將無(wú)法正常工作。

例如，傳感器是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)由傳感器和設(shè)備組成，它們相互連接以直接或通過(guò)云進(jìn)行通信和共享數(shù)據(jù)。沒(méi)有它們，就無(wú)法收集和共享數(shù)據(jù)。是的，一些物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備直接與數(shù)字傳感器集成，但原生模擬通?？梢愿鼫?zhǔn)確地表示數(shù)據(jù)源。雖然集成到設(shè)備中的 ADC 可以降低開(kāi)發(fā)工作量和成本，并降低驅(qū)動(dòng)設(shè)備所需的功率，但分立轉(zhuǎn)換器仍然至關(guān)重要。

然后，這些數(shù)據(jù)被用于執(zhí)行某種行動(dòng)，這可能涉及機(jī)器、電子設(shè)備、人類或這些的某種組合。典型的信號(hào)采集源包括溫度變化、光照水平和壓力差，以及接近度、速度和觸摸感應(yīng)。其他包括是否存在煙霧、氣體、二氧化碳等等。

定義模數(shù)差距

事實(shí)上，大多數(shù)參與設(shè)計(jì)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)解決方案的工程師可能主要考慮數(shù)字功能，并在設(shè)計(jì)過(guò)程的后期考慮模擬功能，但這可能會(huì)造成不必要的障礙，同時(shí)增加產(chǎn)品的上市時(shí)間。物聯(lián)網(wǎng)工程師需要更早地彌合數(shù)字和模擬設(shè)計(jì)要求之間的差距，以便他們可以降低產(chǎn)品復(fù)雜性，同時(shí)縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間。為了幫助實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，他們將受益于對(duì)數(shù)字設(shè)計(jì)師創(chuàng)建的基于模擬的解決方案的更高認(rèn)識(shí)和訪問(wèn)。這些高性能設(shè)備應(yīng)該能夠應(yīng)對(duì)各種基于物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。

例如，電源管理電路需要開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器、脈寬調(diào)制控制器、電源模塊和驅(qū)動(dòng)器以及電池充電器。這可以通過(guò)包括比較器和放大器（例如電流檢測(cè)放大器、儀表放大器和運(yùn)算放大器）的線性產(chǎn)品以及包括模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器、功率監(jiān)控和計(jì)量 IC、電流/直流功率測(cè)量 IC 的混合信號(hào)產(chǎn)品來(lái)解決和數(shù)字電位器。

定義挑戰(zhàn)并確定解決方案

即使可以使用如此強(qiáng)大的產(chǎn)品，許多物聯(lián)網(wǎng)工程師仍將模擬視為一個(gè)特別具有挑戰(zhàn)性的前景。例如，在將這些連接協(xié)商到復(fù)雜的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)，很難跟上反饋、放大和濾波（以保持信號(hào)清潔）等模擬概念的相互作用。例如，在比較濾波器時(shí)，普遍的看法是模擬濾波器的設(shè)計(jì)可能比數(shù)字選項(xiàng)的低復(fù)雜性要復(fù)雜得多。同樣，在尋找最佳運(yùn)算放大器時(shí)，設(shè)計(jì)人員必須考慮放大器是否會(huì)降低 ADC 或 DAC 的性能。他們還需要考慮信號(hào)范圍、增益、靜態(tài)和動(dòng)態(tài)負(fù)載以及電源電壓。有時(shí)甚至比數(shù)字技術(shù)還要困難。

另一個(gè)常見(jiàn)的誤解是需要權(quán)衡取舍：雖然模擬電路可能比數(shù)字電路更難設(shè)計(jì)，但后者的成本可能要高得多。這種認(rèn)為模擬設(shè)計(jì)要困難得多的信念可能會(huì)弄巧成拙，因?yàn)榫哂心M工作知識(shí)的設(shè)計(jì)人員在處理其應(yīng)用程序的數(shù)字部分時(shí)可能會(huì)更有效率。

作為起點(diǎn)，物聯(lián)網(wǎng)工程師需要了解模擬設(shè)計(jì)使用無(wú)源元件以及二極管、晶體管、運(yùn)算放大器和其他半導(dǎo)體器件來(lái)改變輸入電壓或電流的幅度、頻率或形狀。工程挑戰(zhàn)是在數(shù)字化之前控制信號(hào)保真度、放大和濾波，因此設(shè)計(jì)人員必須能夠掌握放大器的基本原理，無(wú)論是差分放大器、運(yùn)算放大器還是其他放大器。從智能家居的角度考慮放大器；強(qiáng)大的模擬技術(shù)使語(yǔ)音助手或通知的音頻技術(shù)更加容易。［WJ1］ 雖然設(shè)計(jì)人員可能理解并欣賞模擬的重要性，但仍有一個(gè)模擬/數(shù)字鴻溝需要克服

端到端合作伙伴是從模擬到數(shù)字及其他領(lǐng)域的橋梁

駕馭這種技術(shù)復(fù)雜性是強(qiáng)大的端到端合作伙伴可以為設(shè)計(jì)師提供的一部分。Microchip 等行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者真正考慮到數(shù)字設(shè)計(jì)師的需求，提供了適用于任何復(fù)雜程度的強(qiáng)大產(chǎn)品組合。此外，Avnet 的評(píng)估、開(kāi)發(fā)和參考板、在線設(shè)計(jì)支持中心、網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)、教學(xué)視頻和全球技術(shù)支持將設(shè)計(jì)師鏈接到產(chǎn)品開(kāi)發(fā)生態(tài)系統(tǒng)中，以幫助他們將設(shè)計(jì)推向市場(chǎng)。

審核編輯：郭婷