Komunikować się z Dostawcą? dostawca
Megan Ms. Megan
Co mogę dla ciebie zrobić?
skontaktować się z dostawcą

JingHongYi PCB (HK) Co., Limited

Wytyczne dotyczące projektowania obwodu drukowanego Bluetooth
Wytyczne dotyczące projektowania obwodu drukowanego Bluetooth

Płytki drukowane z technologią Bluetooth mogą powodować problemy z zakłóceniami, utratą danych i słabą integralnością sygnału, jeśli nie zostaną podjęte określone środki ostrożności. Przedstawimy wiele zasad i wskazówek, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze technologii Bluetooth dla danej aplikacji, a dokładniej przy projektowaniu jej na płytce drukowanej.

Wiele aplikacji wykorzystuje Bluetooth, w tym:
  • Sygnały nawigacyjne stosowane w centrach handlowych
  • Ramki Eddystone do zastosowań przemysłowych
  • Zestawy słuchawkowe i produkty audio / stereo
  • Zdalne urządzenia peryferyjne, takie jak kontroler gier wideo lub myszy / klawiatury komputerowe
  • Systemy automatyki domowej
  • Bezprzewodowe aplikacje elektroniki użytkowej, w tym aparaty fotograficzne, drukarki i telefony
Każda aplikacja wykorzystuje tę samą wspólną technologię Bluetooth, ale wykorzystuje ją inaczej i zależnie od rodzaju połączenia, do projektanta należy wprowadzenie podstawowych zasad optymalizacji integralności sygnału i ogólnej wydajności urządzenia.

Bluetooth nie jest bardzo szybkim wyborem bezprzewodowym w porównaniu do Wi-Fi, jednak staje się coraz szybszy. Nie radzi sobie również dobrze przez ściany i inne pobliskie przeszkody i ma słaby zasięg.

Jest to nadal dobry wybór, mimo że wciąż jest w toku (5.0 jest najnowszą aktualizacją i jest przyzwoitym ulepszeniem w stosunku do 4.2). W przeważającej części jest to dość niska moc, niezawodna, bezpieczna, szeroko obsługiwana opcja, którą można łatwo wdrożyć na szerokiej gamie małych urządzeń peryferyjnych.

Bluetooth istnieje już od ponad 20 lat i wciąż się rozwija i chociaż na przestrzeni lat poprawiał się pod względem szybkości, mocy, zasięgu, bezpieczeństwa i innych atrybutów, nadal wydaje się, że ma takie same problemy od czasu jego koncepcji w połowie Lata 90., w tym podatność na zakłócenia sygnału.

Co więc można zrobić z punktu widzenia projektu płytki drukowanej, aby zoptymalizować integralność sygnału, zminimalizować zakłócenia i utracone pakiety danych?

Oto kilka uwag na temat projektowania obwodu Bluetooth i ogólne zasady ogólne:

Użyj certyfikowanych modułów

1. Jeśli włączasz Bluetooth do produktu i masz ograniczone zasoby, rozważ użycie wstępnie certyfikowanego, w pełni zawartego modułu, aby przyspieszyć rozwój i czas wprowadzenia produktu na rynek. Może to w końcu nieco kosztować, ale zwykle zapobiega kilku bólom głowy, które mogą wynikać z umieszczenia / konstrukcji anteny i podatności na zakłócenia elektromagnetyczne.

Na rynku dostępnych jest obecnie kilka certyfikowanych modułów w rozsądnej cenie, a większość z nich zawiera mały procesor ARM, taki jak RN4020 lub RN4870 firmy Microchip lub BT121 lub BGM113 firmy Silicon Labs. Posiadanie procesora na pokładzie daje mu większą elastyczność i moc, na przykład sterowanie prostymi urządzeniami peryferyjnymi za pomocą GPIO, SPI, I2C, PWM i tak dalej, oprócz stosu Bluetooth.
bluetooth-pcb-design
Sprawdź wybór urządzenia Bluetooth

2. Upewnij się, że wybierasz odpowiednie urządzenie Bluetooth do zastosowania oraz że antena została również odpowiednio dobrana i dostrojona.

Jeśli wybierasz prostą aplikację sygnalizacyjną, w której potrzebujesz tylko reklamować lokalizację lub dane w krótkich okresach / odstępach czasu, możesz zastosować energooszczędne rozwiązanie (Bluetooth Low Energy lub BLE), ekonomiczne rozwiązanie z minimalnymi funkcjami i urządzeniami peryferyjnymi w celu zaoszczędzenia na pokładzie nieruchomości i kosztów końcowych.

Jeśli szukasz aplikacji o większej przepustowości, transmisji strumieniowej lub wymiany danych przez Bluetooth, możesz potrzebować czegoś, co ma nieco większą moc Tx, wyższą czułość Rx i większą szybkość transmisji danych (chociaż spowalnia dane szybkość może zazwyczaj pomóc w minimalizacji upuszczonych pakietów).

Jeśli szukasz rodzaju układu typu wszystko w jednym, rozważ użycie zestawów zawierających potężne lub wtórne procesory, które zawierają dostępne styki UART, SPI, I2C, PWM, ADC, DAC i GPIO.

Jeśli pracujesz nad czymś silnie zależnym od odczytu RSSI, upewnij się, że ma wystarczającą rozdzielczość dB na monitorze RSSI.

Oddziel lub usuń miedziane sygnały i elementy wysokoenergetyczne

3. Projektując w chipsecie lub module Bluetooth, utrzymuj obszar anteny całkowicie wolny od pobliskich sygnałów miedzianych lub komponentów przenoszących znaczne ilości energii (zwłaszcza przełączane ścieżki zasilania, takie jak konwertery boost lub buck).

Obejmuje to również utrzymywanie obszaru (i warstw planszy) wolnych od płaszczyzn i wylewów wielokątów. Większość producentów chipsetów Bluetooth zapewni wytyczne dotyczące układu, których należy ściśle przestrzegać podczas projektowania płytek drukowanych. Jeśli ręcznie układasz obszar anteny, użyj odpowiednio płaszczyzny uziemienia, aby utrzymać dobrą szerokość pasma na wejściu i upewnij się, że masz wystarczająco dużo miejsca na dostrojenie elementów (płaszczyzna uziemienia jest wymagana dla anten drukowanych i ceramicznych).

Użyj przelotek uziemiających, aby zapobiec niepożądanemu promieniowaniu z krawędzi płytki drukowanej, ponieważ może ona przenikać w pobliżu sygnałów Bluetooth. Jeśli możesz, spróbuj zoptymalizować kształt płytki pod kątem urządzenia Bluetooth i miejsca, w którym znajduje się antena, trzymając go na krawędzi i daleko od pobliskich komponentów i sygnałów. Jeśli używasz sygnałów analogowych, takich jak audio, upewnij się, że analogowe i cyfrowe płaszczyzny uziemienia są oddzielone.

Zawsze dobrze jest osłonić elektronikę (nie oczywiście antenę), aby zapobiec sprzężeniu krzyżowemu i zminimalizować wychwytywany hałas.
pcb-design-bluetooth-circuit-board
Uwagi dotyczące zasilacza

4. Upewnij się, że szyna zasilająca moduł lub układ Bluetooth jest czysta i w razie potrzeby użyj obejścia (1,0 w górę) i kondensatorów odsprzęgających (0,1 uF i 10 nF). Możesz również użyć koralików ferrytowych na szynie zasilającej wchodzących w obszar Bluetooth płyty, aby odrzucić szum o wysokiej częstotliwości.

Narzędzia i analiza

5. Jeśli projektujesz obszar anteny, upewnij się, że masz odpowiednie wyposażenie (takie jak analizator sieci) do analizy i dostrojenia pasującej sieci, lub rozważ przesłanie projektu do laboratorium testowego RF innej firmy.

Zastanów się nad rzeczywistymi przeszkodami

6. Istnieje wiele różnych rzeczy, które mogą powodować utrudnienia lub strojenie podczas połączenia Bluetooth, w tym pobliska woda (ludzie też są w większości zbudowani z wody), metalizowane przedmioty, smartfony / tablety, komputery, urządzenia działające na to samo pasmo ISM, takie jak kuchenki mikrofalowe lub technologie WLAN, źródła zasilania, bezprzewodowe wideo RF, oświetlenie biurowe i telefony domowe.

Jest bardzo podatny na utratę sygnału, nawet gdy jest sparowany z bliskiej odległości (1-2 metry). Jeśli istnieje większe ryzyko, że tego rodzaju rzeczy wpływają na jakość sygnału, wybierz urządzenie o większej mocy i pracuj z mniejszą prędkością, aby zminimalizować spadek pakietów. Lub jeśli elektronika znajduje się w obudowie, upewnij się, że metalizowane materiały są zminimalizowane i znajdują się daleko od modułu BLE. Zależność między siłą sygnału Bluetooth a odległością nie jest relacją liniową. W rzeczywistości jest on bardzo nieliniowy i nieco nieprzewidywalny w oparciu o otaczające środowisko, ale działa zgodnie z ogólnym wzorem (pokazanym poniżej).
rssi-distance
Niezależnie od tego, czy projektujesz mały, prosty moduł Beacon, czy koncentrator Bluetooth wymagający dużej mocy do przesyłania danych, przestrzeganie tych zaleceń może zaoszczędzić mnóstwo kłopotów na etapie testowania / wdrażania projektu.

Wraz z rozszerzeniem zespołu Bluetooth PCB jest ekscytujący czas na włączenie komunikacji bezprzewodowej i kontroli w produktach, a przyszłość przyniesie tylko mniejsze, szybsze, tańsze i mocniejsze elementy Bluetooth.

W JHY PCB cieszymy się, że możemy pomóc w realizacji tych nowych koncepcji. Współpraca z doświadczonym dostawcą płytek PCB i dostawcą płytek PCB z inżynierami, którzy od dawna utrzymują relacje z dostawcami komponentów, ma kluczowe znaczenie dla sukcesu Twoich następnych potrzeb w zakresie produkcji i montażu płytek drukowanych Bluetooth.

Related Products List