不要忽视模拟 —它是物联网的秘诀

从云端用于运行软件的动力服务器，到我们的工厂、家庭和生活中越来越靠近边缘的各种智能设备，大多数物联网创新都专注于数字技术。然而，我们在讨论中却经常忽视了，就光、压力、温度和接近度等测量而言，物联网的边缘实际上仍然是全部模拟。

换句话说，物联网实际上是要对由模拟源所产生的数字数据进行智能处理。由于模拟技术处于网络的最边缘，因此从所生成的数字数据到所获得的理解和所采取的措施，模拟层面的质量最终决定了系统中其他所有内容的质量

因此，嘈杂的模拟前端会导致数字信息失真，这会对整个系统产生重大影响。模拟部分若设计得当，数字应用则将会更好。更重要的是，对于过程控制类物联网应用而言，数字信息还得在边缘位置准确地转换回模拟信号。

现在相信了吗？这就是模拟是物联网成功秘诀的原因。

模拟器件+数字连接=有效的物联网部署

过时也好，讨厌也罢，确实有许多对物联网至关重要的先进设备都依赖于模拟技术。事实上，它是物联网成功实现和运营不可或缺的一部分。如果模数转换器（ADC）、数模转换器（DAC）、电压放大器和滤波器等解决方案没有经过试验与测试，那么物联网应用就无法工作。

例如，传感器是物联网的基础。 物联网系统由传感器和互连器件所组成，互连器件可直接或通过云端进行相互通信和共享数据。 没有它们，就无法收集和共享数据。虽然某些物联网器件直接与数字传感器集成在一起，但原生模拟通常可更准确地对数据源进行表示。虽然将ADC集成到器件中可降低开发工作量，并降低驱动器件所需的功耗，但分立式转换器仍然至关重要。

然后利用该数据就可以执行某种动作，其可能涉及机器、电子设备、人类或他们的某种组合。典型的信号采集源包括温度变化、光照水平和压力差，以及接近度、速度和触摸感应。其他来源还包括烟雾、气体、CO2等的存在与否

模拟与数字的差距定义

事实上，大多数参与物联网相关解决方案设计的工程师，在设计过程中可能先会思考数字功能，然后再考虑模拟功能，但这样做会产生不必要的障碍，并使产品上市时间延后。物联网工程师需要尽早弥合数字与模拟设计要求之间的差距，以便能降低产品的复杂性并缩短开发时间。为了帮助实现这一目标，若他们能对以数字设计人员需求创建的模拟解决方案有更多的认识与接触，则将会受益匪浅。这些高性能器件应能够处理各种物联网设计挑战。

例如，电源管理电路需要使用开关稳压器、脉宽调制控制器、电源模块和驱动器，以及电池充电器。这可以利用包括比较器和放大器（例如电流检测放大器、仪表放大器和运算放大器）在内的线性产品，以及包括模数转换器、电源监控和计量IC、电流/直流功率测量IC和数字电位器在内的混合信号产品来解决。

挑战定义与解决方案确定

即使能够接触到这些功能强大的产品，但许多物联网工程师却仍然认为模拟前途未卜。譬如，反馈及放大和滤波（以便保持信号清洁）等模拟概念相互作用，因此设计人员在复杂的物联网系统中处理这些关系时会很难跟上。 例如，在比较滤波器时，设计人员通常会认为，模拟滤波器所涉及的设计复杂度会比不太复杂的数字滤波器高出很多。同样，在寻找最佳运算放大器时，设计人员必须要考虑放大器是否会降低ADC或DAC的性能。他们有时还需要考虑信号范围、增益、静态和动态负载以及电源电压，这就比数字技术困难得多。由于在边缘工作需要良好的模拟技术，这对物联网实现形成了严重障碍。

另一个常见的误解是存在权衡：虽然模拟电路的设计比数字电路更难，但后者的成本可能要高得多。模拟设计困难得多这种观点可能会适得其反——具有模拟工作经验的设计人员在处理其应用的数字部分时可能会高效得多。  

物联网工程师首先要了解，模拟设计采用无源元件以及二极管、晶体管、运算放大器和其他半导体器件来改变输入电压或电流的幅度、频率或波形。工程上的挑战是要在数字化之前对信号的准确性、放大和滤波进行控制，因此无论是差分放大器、运算放大器还是其他器件，设计人员都必须要能掌握放大器的基本原理。 例如智能家居所用的放大器，强大的模拟技术使语音助手或通知所用音频技术实现起来更加容易。[WJ1]虽然设计人员可能理解并重视模拟的重要性，但仍有模拟/数字鸿沟亟待克服。

端到端合作伙伴是模拟与数字之间的桥梁

强大的端到端合作伙伴必须要能帮助设计人员驾驭这一技术的复杂性。Microchip等公司强大的产品组合真正以数字设计人员需求而创建，因此可适用于任何难易程度。此外，Avnet的评估、开发和参考板，在线设计支持中心，网络研讨会，教学视频和全球技术支持，可将设计人员连接到产品开发生态系统，从而帮助他们将设计推向市场。

准备好从思考模拟到设计模拟了吗？如若如此，敬请观看我们关于物联网设计中最关键的模拟部分指南。