PCB Teknik - Bluetooth devre tahtasının PCB tasarımını nasıl geliştirmesi

Bluetooth devre masası tasarım rehberi

Eğer bazı önlemler alınmıyorsa, Bluetooth teknolojisini kullanarak yazılmış devre tahtaları araştırmaları, veri kaybı ve kötü sinyal integritesini deneyebilir. Bluetooth teknolojisini özel bir uygulama için seçtiğinde, özellikle devre tabağına tasarladığında düşünecek bir sürü kural ve rehberlik tasarlayacak.

Çeşitli uygulamalar Bluetooth'u kullanır:

Alışveriş merkezlerinde kullanılan Beacons

Sanayi duyucu uygulamaları için Eddy şu anki çerçevesi

Kulak telefonları ve ses/stereo ürünleri

Video oyun kontrolörü ya da bilgisayar fare/keyboard gibi uzak periferiler

Ev otomatik sistemi

Kablosuz tüketici elektronik uygulamaları, kameralar, yazıcılar ve telefonlar dahil

Her uygulama aynı genel Bluetooth teknolojisini kullanır, fakat farklı yollarla ve bağlantı türüne bağlı, tasarım mühendislerinin sinyal integriteti ve tüm aygıt etkinliğini optimize etmek için temel prensipleri birleştirmesi gerekiyor.

Huaqiu DFM

Wi-Fi ile karşılaştığında Bluetooth çok hızlı kablosuz seçenek değil, ama hızlı ve hızlı geliyor. Ayrıca duvarları ve yakın engelleri iyi geçemez ve fakir bir menzili var.

Hala ilerliyor olsa da, bu hâlâ iyi bir seçimdir (5,0 son güncelleştirme, 4.2'den fazla iyi geliştirmedir). Çoğunda, güvenilir, güvenli, geniş desteklenmiş seçenek ve çeşitli küçük periferal aygıtlar üzerinde kolayca uygulanabilir.

Bluetooth teknolojisi 20 yıldan fazla bir tarih ve hala gelişiyor. Bluetooth teknolojisi yıllar boyunca hızlı, güç, menzil, güvenlik ve diğer özelliklerle gelişmiş olsa da, hala aynı sorunların bazı durumu var gibi görünüyor ki, sinyal araştırmalarını içeren de duygusallığı dahil.

PCB tasarımın perspektivinden sinyal integritesini iyileştirmek ve araştırmaları ve paket kaybını azaltmak için hangi ölçüler alınabilir?

Bunlar bluetooth devre dizaynı düşünceleri ve başparmağın genel kuralları:

Kullanılmış modüller kullan

1. Eğer Bluetooth'u ürünlerinize integre etmek ve sınırlı kaynaklar olmak istiyorsanız, lütfen geliştirmeyi hızlandırmak ve pazara zamanı hızlandırmaya yardım etmek için önceden sertifik edilmiş, tamamen içerikli modüller kullanmayı düşünün. Sonunda, biraz pahalı arttırabilir, ama genelde anten yerleştirme/tasarım ve EMI hassasiyeti tarafından sebep olan bazı sorunlardan kaçırabilir.

Bugün pazarda mantıklı fiyatlarla sertifik edilmiş birkaç modül var. Bunların çoğu mikrochip'in RN4020 ya da RN4870 ya da Silicon Labs'in BT121 ya da BGM113 gibi küçük bir ARM işlemcisini integre eder. Tahtadaki işlemci yükselmesi daha fleksibilitçe ve fonksiyonlarına sahip olmasına izin verir. Örneğin, Bluetooth stacasının yanında basit periferal GPIO, SPI, I2C, PWM, etc. ile kontrol edilebilir.

Bluetooth aygıtı seçiminizi kontrol edin

2. Uygulama için uygun Bluetooth cihazını seçtiğinizden emin olun ve anten boyutu ve ayarlama da uygun.

Eğer basit bir beacon uygulamasını kullanmak istiyorsanız, ve uygulamaların yeri veya verileri duyurmak için sadece kısa patlama/aralık ihtiyacı vardır, gemideki malları ve son maliyetleri kaydetmek için düşük enerji (Bluetooth Low Energy veya BLE) ile minimal özellikler ve periferal kullanabilirsiniz.

Eğer daha yüksek geçiş, ses akışını veya veri değiştirme Bluetooth uygulamaları ile daha fazla ürün arıyorsanız, daha yüksek transmit gücü ile ürünlere ihtiyacınız olabilir, daha yüksek hassasiyetlik ve daha hızlı veri hızı (veri gönderme hızı azaltırsa olsun bile) Sırası genellikle paket kaybını azaltmaya yardım eder.

Eğer tek bir çip arıyorsanız, UART, SPI, I2C, PWM, ADC, DAC ve GPIO pinleri içeren güçlü veya yardımcı işlemciler içeren çipsi kullanmayı düşünün.

Eğer RSSI okumalarına çok bağlı olan içeriklerle ilgileniyorsanız, lütfen RSSI monitorinin yeterli dB çözümlerinin yeterli olduğundan emin olun.

Bakar sinyallerini ve yüksek enerji komponentlerini ayır ya da kaldır

3. Bluetooth çipsi veya modülde tasarlandığında, lütfen, anten alanını çok enerji taşıyan bakır sinyalleri veya komponentlerden tamamen uzak tutun (özellikle güç yolu arttırıcı veya dolar dönüştürücü tarafından değiştirilmiş).

Bu ayrıca düz ve polygonal dumping olmayan bölgeleri (ve kabaklar) yaratmayı da dahil ediyor. Bluetooth çipsi üreticilerinin çoğu PCB tasarımı sıkı olarak takip edilecek düzenleme rehberlerini sağlayacak. Eğer anten bölgesini el olarak ayarlamak istiyorsanız, lütfen girişinde iyi bir bandwidth tutmak için yeryüzü uça ğını uygulayın ve ayarlama elementi için yeterince uzay bırakmak için emin olun (basılmış ve keramik anteneler yeryüzü uçağına ihtiyacı var).

Yakındaki Bluetooth sinyallerine girebilecek olduğu için, PCB kenarından gereksiz radyasyon engellemek için yer izleri viallarını kullanın. Mümkün olursa, Bluetooth cihazının ve anteninin yerini için masanın şeklini iyileştirmeye çalışın, onu kenara ve yakın komponentlerden ve sinyallerinden uzaklaştırın. Eğer ses gibi analog tabanlı sinyalleri kullanırsanız, analog ve dijital toprak uçaklarının ayrılmasının emin olun.

Elektronik (anten değil, elbette) bağlantıları engellemek ve sesi azaltmak için her zaman güzel bir fikir.

Güç önlemleri

4. Bluetooth modülü ya da çip gücünün temiz olduğundan emin olun, gerektiğinde bypass (1.0 uF) ve kapasitörleri (0.1uF ve 10nF) kullanın. Yüksek frekans sesini bastırmak için devre tahtasının Bluetooth bölgesine girmek için de elektrik treninde ferit perdeleri kullanabilirsiniz.

Araçlar ve analiz

5. Eğer anten alanını tasarlamak istiyorsanız, lütfen eşleşen a ğı analiz etmek ve düzeltmek için uygun ekipmanlarınız (ağ analizicisi gibi) olduğundan emin olun, ya da dizaynı üçüncü parti RF test laboratuvarına göndermenizi düşünün.

Gerçek dünyanın engellerini düşünün

6. Bluetooth bağlantısı sürecinde, yakın su dahil bloklama veya patlamaya sebep olabilecek bir çok faktör var (insan da aynı zamanda su), metalik nesneler, smartphones/tabletler, bilgisayarlar ve operasyon cihazları dahil. Aynı ISM frekans grubunda, mikro dalga fırın veya WLAN teknolojisi, elektrik teslimatı, kablosuz RF video, ofis ışıklaması ve ev telefonu gibi.

Yakın bir mesafede (1-2 metre) çiftleştiğinde bile sinyal kaybına çok mantıklı. Böyle şartlar sinyal kalitesini etkilemek için daha yüksek bir risk varsa, yüksek güç sahibi bir cihazı seçin ve paket kaybını azaltmak için düşük hızla çalıştırın. Ya da elektronik aygıt davanın içindeyse, metallizasyon maddelerinin küçük ve BLE modülinden uzakta kaldığından emin olun. Bluetooth sinyal gücü ve mesafe arasındaki ilişki lineer değil. Aslında, çevre çevresine göre çok çizgi olmayan ve biraz tahmin edilemez, ama genel bir örnek takip ediyor.

Küçük, basit Beacon modülünü tasarladığınız veya bir veri akışını tasarladığınız, bu önlemleri takip eden Bluetooth merkezini tasarladığınız için tasarımın test/uygulama fırsatında size çok sorun sağlayabilir.

Bluetooth PCB komponentlerinin genişletilmesi ile şimdi kablosuz iletişim ve kontrol ürünlerine integrasyon ve gelecek sadece küçük, hızlı, ucuz ve güçlü Bluetooth komponentlerini getirecek.