最佳IIoT高頻PCB布局指南

與互聯(lián)網(wǎng)類似，工業(yè)4.0或工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）的簡稱是基于通過電子和高頻PCB組成的高速網(wǎng)絡(luò)將設(shè)備，設(shè)備，人員甚至工廠連接在一起的。在工廠內(nèi)部，網(wǎng)絡(luò)上可能存在的設(shè)備類型取決于所生產(chǎn)的產(chǎn)品。這給協(xié)調(diào)和同步提出了挑戰(zhàn)，以確保所有基于電子的系統(tǒng)，無論是半自主的還是完全自主的，人員都及時接收生產(chǎn)操作所需的數(shù)據(jù)和信息。在大多數(shù)情況下，在系統(tǒng)之間執(zhí)行發(fā)送，處理和接收的板是高速或高頻的。

的 物聯(lián)網(wǎng)工業(yè)板開發(fā)要求您遵循準(zhǔn)則以納入生產(chǎn)設(shè)施的環(huán)境條件。這對于高頻PCB布局也是必需的。讓我們看一下這些板的應(yīng)用程序以及如何優(yōu)化其布局，但首先，讓我們嘗試清楚地定義什么是IIoT。

工業(yè)4.0，物聯(lián)網(wǎng)和IIoT

今天，我們正處于第四次工業(yè)革命的初期。當(dāng)前商品生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變，即工業(yè)4.0，不僅在改變產(chǎn)品的制造概念和過程，而且也在改變這些產(chǎn)品的制造方式。這包括新設(shè)備，系統(tǒng)功能和功能以及電子設(shè)備，以及PCB開發(fā)。

工業(yè)4.0有時是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)或IIoT的同義詞。在某些情況下，這種缺乏區(qū)分的理由可能是合理的，因為使用物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，系統(tǒng)和概念是實現(xiàn)智能，自主工廠運營和協(xié)作的重要組成部分。但是，花一點時間來澄清這些術(shù)語將對我們很有幫助。

l 工業(yè)4.0是指利用自動化，機器人技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)集成來創(chuàng)建智能工廠。這些工廠采用設(shè)備，機器人和計算技術(shù)來以一定程度的自主權(quán)來管理和控制制造操作。

l 物聯(lián)網(wǎng)或物聯(lián)網(wǎng)是指使用軟件和計算來互連結(jié)構(gòu)化體系結(jié)構(gòu)中的設(shè)備，設(shè)備和過程，從而可以在設(shè)備和設(shè)備之間自主進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息傳輸，而無需人工監(jiān)督或干預(yù)。這包括遠(yuǎn)程鏈接和控制操作，通常涉及云計算。

l IIoT或工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是指IoT概念，體系結(jié)構(gòu)和設(shè)備的實施，以協(xié)助工廠或生產(chǎn)設(shè)施實現(xiàn)工廠內(nèi)部和外部設(shè)備與設(shè)備之間的操作和通信自動化。

IIoT系統(tǒng)的主要要求是能夠傳輸，接收和處理高頻信號。這些功能由系統(tǒng)中使用的高頻板執(zhí)行。

高頻IIoT板應(yīng)用

IIoT的高頻或高速可能包含以下信號類型：

IIoT高頻信號類型

l 來自電子，氣動或其他設(shè)備的數(shù)據(jù)或測量

l 來自傳感器的高分辨率圖像數(shù)據(jù)

l 來自攝像機的視頻，用于質(zhì)量控制和過程安全

這些信號通常通過無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行處理，以在工廠內(nèi)的設(shè)備，機器人或協(xié)作機器人與人員之間進(jìn)行通信。因此，可能需要IIoT板以數(shù)十兆赫至數(shù)十GHz的速度處理多種信號類型以進(jìn)行WiFi傳輸，更不用說功率分配可能包括大電流走線。為了有效運行，必須將這些信號聯(lián)網(wǎng)并分配到各個級別。物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu) 最佳。

如何針對IIoT應(yīng)用優(yōu)化高頻PCB布局

在IIoT系統(tǒng)中使用的高速板必須遵循 高頻PCB布局指南遵守合同制造商的DFM約束。根據(jù)類型或布局的考慮，布局設(shè)計會更加復(fù)雜自動化水平?？紤]到這些和其他環(huán)境因素，您的PCB布局設(shè)計必須遵循定義明確的準(zhǔn)則，其中應(yīng)包括以下內(nèi)容：

IIoT板的高頻PCB布局指南

l 選擇適合環(huán)境的材料

工業(yè)環(huán)境中的電路板可能會受到振動或持續(xù)運動。為了提高耐用性，可以使用可承受這些壓力的柔性板。但是，建筑柔性板會削弱板材料，例如基本FR4。因此，您應(yīng)該選擇用于高速信號傳播和耐用性的材料。

l 在緊湊性與EMI問題之間取得平衡

小型板幾乎可以安裝在任何地方，因此非常需要。但是，緊湊性意味著復(fù)雜性，可能給電路板制造帶來壓力。減小的空間還意味著走線，組件和其他電路板之間的間距較小，這增加了由于高頻信號和開關(guān)引起的EMI成為問題的可能性。因此，您必須在緊湊性和信號完整性之間取得平衡。

l 特別注意散熱和分配

無論您的電路板在工廠中位于何處，都可能要考慮高溫。當(dāng)與電路板本身產(chǎn)生的熱量結(jié)合在一起時，散熱和分布可能會成為嚴(yán)重的問題，這可能會改變電路板的介電常數(shù)并進(jìn)而改變其阻抗。對于高頻，這可能會對信號完整性產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，您應(yīng)該使用仿真來評估您的電路板在這些條件下的響應(yīng)方式，并選擇材料，空間組件和元素，并在必要時包括散熱裝置。

l 使用足夠的保形涂料

水分，氧化以及諸如滴油之類的液體可能會對您的電路板造成危害，具體取決于其位置。如果這些液體或其他污染物落在電路板上，則會引起反射和折射，從而削弱信號流。最好的防御方法是采用保形涂層來保護(hù)您的組件和走線免受其環(huán)境的影響。

IIoT板要求具備高速傳輸數(shù)據(jù)和信息的能力。但是，這些PCB的布局還需要考慮其他大多數(shù)商業(yè)電路板設(shè)計所不需要的注意事項。通過遵循上面列出的準(zhǔn)則，并與可以按要求的規(guī)格和質(zhì)量構(gòu)建電路板的CM合作，可以確保在工廠中部署后的可靠性。