FocusonPCB - Vicenza, 15-16 maggio 2024
Torna a Vicenza il 15 e 16 maggio 2024 Focus on PCB, la terza edizione della fiera dedicata all'intera filiera dei circuiti stampati. Nata dalla volontà del Gruppo PCB Assodel…
Quali sono le implicazioni di Internet delle Cose sulla strumentazione di misura?
Ne abbiamo parlato con Leonardo Nanetti, Channel Manager South Europe di Rohde & Schwarz, che nel corso dell’evento "The Hi-Technology Forum in one shot", ha esposto come l’azienda tedesca stia rispondendo alle nuove esigenze dei progettisti elettronici impegnati nello sviluppo di sistemi embedded dedicati alle applicazioni Internet of Things.
Il fenomeno Internet of Things favorisce l’utilizzo tecnologie wireless in nuovi ambiti applicativi. Quali sono le principali problematiche che i progettisti si trovano ad affrontare?
Una delle principali difficoltà è la molteplicità dei domini tecnologici che devono convivere in un solo dispositivo elettronico intelligente. Circuiti digitali, analogici, a radiofrequenza, di potenza e per l’elaborazione del segnale hanno tutti un’importanza fondamentale.
L’elemento dominante è proprio la molteplicità di funzionalità che devono essere ottimizzate in modo complessivo con una visione di sistema.
In ogni dispositivo elettronico per Internet of Things troviamo bus seriali, I/O digitali veloci, alimentatori che devono garantire a massima efficienza, sistemi di condizionamento dei segnali, processore e, naturalmente uno o anche più radio ricetrasmittenti.
Quali sono i principali requisiti prestazionali oggi richiesti a questi tipi di ‘sistemi’ IoT?
Certamente un elevato livello di integrazione, costi bassi, consumi energetici ridotti, tipicamente per garantire un funzionamento ininterrotto con una batteria anche di 10 anni, ma anche estrema affidabilità e sicurezza.
Come si traducono questi requisiti prestazionali in misure da effettuare nelle fasi validazione e debug di un progetto?
Oltre a tutte le problematiche di misura tipiche di ogni sistema elettronico, i dispositivi IoT richiedono un’attenta analisi dell’integrità delle linee di alimentazione e di segnale proprio per la stretta vicinanza di sezioni a radiofrequenza, sezioni digitali e fonti di alimentazione a bassissima tensione.
Inoltre, poiché le varie sezioni interagiscono, serve una capacità di collaudo a livello di intero sistema.
Pensando al requisito di alimentazione, quali sono le criticità?
Il basso consumo richiesto ai dispositivi IoT è uno dei requisiti più impegnativi da soddisfare. Pertanto, si utilizzano tensioni e livelli di segnali molto bassi, intrinsecamente più soggetti a disturbi esterni e interni.
L’integrità dell’alimentazione va verificata con grande attenzione onde riuscite a ottenere un sistema completo affidabile, in quanto i livelli di tolleranza sono molto più ridotti, dove anche qualche decina di mV può fare la differenza tra il successo e l’insuccesso.
Inoltre, il consumo energetico può variare moltissimo tra gli stati a riposo e lo stato attivo. Per stimare realisticamente se la capacità delle batteria scelta è corretta, anche le misure di corrente assorbita devono essere pertanto molto accurate.
Che soluzioni proponete per affrontare queste sfide?
Come Rohde & Schwarz puntiamo molto sugli strumenti di nuova generazione ‘multidominio’, come ad esempio gli oscilloscopi delle famiglia RTO. Si tratta di strumenti capaci di offrire una visione accurata dei segnali nel dominio del tempo, sia dei segnali nel dominio delle frequenza, ma anche nel dominio delle ‘informazioni’ digitali e dei protocolli.
Ad esempio, per valutare l’integrità delle alimentazioni, la funzionalità di acquisizione HD nel dominio del tempo degli oscilloscopi RTO può essere abbinata a una sonda ad alta sensibilità per linee di alimentazione, che permette di osservare con grande dettaglio ogni tipo di problematica.
Ma allora se l’oscilloscopio è in grado di osservare il dominio delle frequenza, l’analizzatore di spettro non serve più?
Gi analizzatori di spettro hanno certamente la capacità di una maggiore dinamica e di poter raggiungere anche frequenze molto più elevata, ma un oscilloscopio come il nostro RTO, che integra al suo interno un vero analizzatore di spettro digitale basato sulla FFT in tempo reale, consente di affrontare la maggior parte delle problematiche di debug e di identificazione delle interferenze di un progetto IoT.
Il grande vantaggio è poter ottenere una visione integrata, ad esempio osservando l’emissione RF di un modulo IoT per cellulari e la conseguente rampa di assorbimento di corrente, magari abbinata alle informazioni ricavata dal bus seriale su cui viaggiano i comandi tra processore e sottosistema RF. Questo è ciò che intendiamo come soluzione moderna multidominio: uno strumento capace di aiutare il progettista a vedere ‘tutto’ ciò succede nel sistema in modo coordinato e correlato.
