http://pt.pcbjhy.com
Página inicial > Informação de Companhia > Orientações de Design de Placa de Circuito Bluetooth
Orientações de Design de Placa de Circuito Bluetooth
Orientações de Design de Placa de Circuito Bluetooth

Placas de circuitos impressos com tecnologia Bluetooth podem ser problemáticas com interferência, perda de dados e baixa integridade do sinal se certas precauções não forem tomadas. Vamos descrever várias regras e diretrizes a serem consideradas ao escolher a tecnologia Bluetooth para um determinado aplicativo e, mais especificamente, projetá-lo em uma placa de circuito.

Uma variedade de aplicativos utiliza Bluetooth, incluindo:
  • Beacons utilizados em shoppings
  • Estruturas Eddystone para aplicações de sensoriamento industrial
  • Fones de ouvido e produtos de áudio / estéreo
  • Dispositivos periféricos remotos, como controlador de videogame ou mouses / teclados de computador
  • Sistemas de automação residencial
  • Aplicativos eletrônicos para consumidores sem fio, incluindo câmeras, impressoras e telefones
Cada aplicativo incorpora a mesma tecnologia Bluetooth comum, mas o utiliza de maneira diferente e, dependendo do tipo de conexão, cabe ao engenheiro de projeto incorporar os princípios básicos para otimizar a integridade do sinal e a eficácia geral do dispositivo.

O Bluetooth não é uma opção sem fio muito rápida quando comparado ao Wi-Fi, no entanto, está ficando mais rápido. Também não faz bem através de paredes e outras obstruções próximas e tem um alcance pobre.

Ainda é uma boa escolha, apesar de ser um trabalho em progresso (5.0 é a atualização mais recente e é uma melhoria decente em relação a 4.2). Na maior parte, é uma opção de baixo consumo de energia, confiável, segura e amplamente suportada que pode ser facilmente implementada em uma ampla gama de periféricos pequenos.

O Bluetooth existe há mais de 20 anos e ainda está evoluindo e, embora tenha melhorado em velocidade, potência, alcance, segurança e outros atributos ao longo dos anos, ainda parece ter alguns dos mesmos problemas desde a sua concepção em meados do ano. Anos 90, incluindo sua suscetibilidade à interferência de sinal.

Então, o que pode ser feito do ponto de vista do projeto de PCB para otimizar a integridade do sinal, minimizar a interferência e perda de pacotes de dados?

Aqui estão algumas considerações sobre o design do circuito Bluetooth e as regras gerais de uso:

Use módulos certificados

1. Se você estiver incorporando o Bluetooth em um produto e estiver limitado em recursos, considere o uso de um módulo pré-certificado e totalmente contido para ajudar a acelerar o desenvolvimento e o tempo de lançamento no mercado. Pode custar um pouco no final, mas geralmente evita várias dores de cabeça que podem surgir da colocação / design da antena e da susceptibilidade a EMI.

Existem vários módulos certificados com preços razoáveis ​​no mercado atualmente e a maioria incorpora um pequeno processador ARM, como o RN4020 ou o RN4870 da Microchip, ou o BT121 ou o BGM113 da Silicon Labs. Ter o processador a bordo dá mais flexibilidade e poder, como controlar periféricos simples via GPIO, SPI, I2C, PWM e assim por diante, além de sua pilha Bluetooth.
bluetooth-pcb-design
Verifique a sua seleção de dispositivos Bluetooth

2. Verifique se você está escolhendo um dispositivo Bluetooth apropriado para o aplicativo e se a antena também foi dimensionada e ajustada adequadamente.

Se você está indo para um aplicativo de beacon simples, onde você só precisa anunciar a localização ou os dados em intervalos / jorros curtos, uma solução econômica de baixo consumo de energia (Bluetooth Low Energy ou BLE) com recursos e periféricos mínimos pode ser usada para poupar imóveis e custo final.

Se você está procurando mais de maior rendimento, streaming de áudio ou troca de dados de aplicativos Bluetooth, então você pode precisar de algo que tenha um pouco mais de poder de Tx, maior sensibilidade Rx, e uma taxa de dados mais rápida (embora abrandar os dados taxa pode ajudar com a minimização de pacotes descartados).

Se você estiver procurando por uma espécie de chip all-in-one, considere usar os chipsets que contêm processadores poderosos ou secundários que incluem pinos UART, SPI, I2C, PWM, ADC, DAC e GPIO disponíveis.

Se você estiver trabalhando em algo altamente dependente de uma leitura de RSSI, certifique-se de ter resolução de dB suficiente em seu monitor RSSI.

Separar ou remover sinais de cobre e componentes de alta energia

3. Ao projetar em um chipset ou módulo Bluetooth, mantenha a região da antena completamente livre de sinais de cobre próximos ou de componentes que transportem quantidades significativas de energia (especialmente caminhos de energia que são comutados, como conversores de reforço ou buck).

Isso também inclui manter a área (e as camadas da placa) livre de planos e polígonos. A maioria dos fabricantes de chipsets Bluetooth fornecerá diretrizes de layout que devem ser seguidas de perto durante o projeto do PCB. Se você estiver manualmente posicionando a área da antena, use um plano de aterramento conforme apropriado para manter uma boa largura de banda na entrada e certifique-se de ter espaço suficiente para os elementos de ajuste (um plano de terra é necessário para antenas impressas e cerâmicas).

Use vias de ponto de aterramento para evitar radiação indesejada da borda do PCB, pois ele pode penetrar nos sinais Bluetooth próximos. Se puder, tente tornar o formato da placa otimizado para o dispositivo Bluetooth e onde está a antena, mantendo-o na borda e longe de componentes e sinais próximos. Se estiver usando sinais baseados em analógico, como Áudio, verifique se os planos terra analógicos e digitais estão separados.

E é sempre uma boa ideia proteger os componentes eletrônicos (não a antena, é claro) para evitar o acoplamento cruzado e minimizar o ruído captado.
pcb-design-bluetooth-circuit-board
Notas da fonte de alimentação

4. Certifique-se de que o trilho que alimenta o módulo Bluetooth ou o chip esteja limpo e use bypass (1.0 up) e capacitores de desacoplamento (0.1uF e 10nF) quando necessário. Além disso, sinta-se à vontade para usar contas de ferrita no trilho de energia que entram na área de Bluetooth da placa para rejeitar ruídos de alta freqüência.

Ferramentas e Análise

5. Se você estiver projetando a área da antena, certifique-se de ter o equipamento adequado (como um analisador de rede) para analisar e ajustar a rede correspondente ou considere enviar o projeto para um laboratório de testes de RF de terceiros.

Considere as obstruções do mundo real

6. Há uma grande variedade de coisas que podem causar obstrução ou desafinação durante uma conexão Bluetooth, incluindo água nas proximidades (seres humanos também - nós somos feitos principalmente de água), objetos metalizados, smartphones / tablets, computadores, dispositivos operando em a mesma banda ISM, como fornos de microondas ou tecnologias WLAN, fontes de energia, vídeo RF sem fio, iluminação de escritório e telefones residenciais.

É imensamente suscetível a perda de sinal mesmo quando emparelhada a curta distância (1-2 metros). Se houver um risco maior de que esses tipos de coisas afetem a qualidade do sinal, escolha um dispositivo de maior potência e opere a uma velocidade menor para minimizar a queda de pacotes. Ou, se os componentes eletrônicos estiverem dentro de um gabinete, certifique-se de que os materiais metalizados estejam minimizados e distantes do módulo BLE. A relação entre a intensidade do sinal do Bluetooth e a distância não é uma relação linear. Na verdade, é muito não-linear e imprevisível com base no ambiente circundante, mas segue um padrão geral (mostrado abaixo).
rssi-distance
Independentemente de você estar projetando um módulo Beacon pequeno e simples ou um hub Bluetooth com fluxo de dados e consumo de energia, seguir essas considerações pode poupar toneladas de dor de cabeça durante o estágio de teste / implementação do design.

Com a expansão da montagem do PCB Bluetooth , é um momento empolgante para incorporar comunicação sem fio e controle em produtos, e o futuro trará apenas componentes Bluetooth menores, mais rápidos, mais baratos e mais fortes.

Na JHY PCB, estamos animados para ajudar a trazer esses novos conceitos para a realidade. A parceria com um fornecedor experiente de fabricação de placas de circuito impresso e de montagem de placas de circuito impresso com engenheiros que mantêm relações duradouras com fornecedores de componentes é crucial para o sucesso das suas próximas necessidades de fabricação e montagem de placas de circuito impresso Bluetooth.
Comunique-se com o fornecedor?fornecedor
Megan Ms. Megan
O que posso fazer por você?
Fornecedor