Communiceren met de leverancier? leverancier
Megan Ms. Megan
Wat kan ik voor u doen?
Contacteer Leverancier

JingHongYi PCB (HK) Co., Limited

Richtlijnen voor het ontwerpen van Bluetooth-printplaten
Richtlijnen voor het ontwerpen van Bluetooth-printplaten

Printplaten met Bluetooth-technologie kunnen problemen veroorzaken met interferentie, verloren gegevens en slechte signaalintegriteit als bepaalde voorzorgsmaatregelen niet worden genomen. We zullen veel regels en richtlijnen schetsen die u in overweging moet nemen bij het kiezen van Bluetooth-technologie voor een bepaalde toepassing en, meer specifiek, het ontwerpen ervan in een printplaat.

Een verscheidenheid aan toepassingen maakt gebruik van Bluetooth, waaronder:
  • Bakens gebruikt in winkelcentra
  • Eddystone-frames voor industriële detectietoepassingen
  • Headsets en audio / stereo producten
  • Externe randapparatuur zoals videogamecontroller of computermuizen / toetsenborden
  • Domotica systemen
  • Draadloze toepassingen voor consumentenelektronica, waaronder camera's, printers en telefoons
Elke applicatie bevat dezelfde gemeenschappelijke Bluetooth-technologie, maar gebruikt deze anders en afhankelijk van het verbindingstype is het aan de ontwerpingenieur om basisprincipes op te nemen om de signaalintegriteit en de algehele effectiviteit van het apparaat te optimaliseren.

Bluetooth is geen erg snelle draadloze keuze in vergelijking met Wi-Fi, maar wordt steeds sneller. Het doet het ook niet goed door muren en andere obstakels in de buurt en heeft een slecht bereik.

Het is nog steeds een goede keuze, ondanks dat het nog bezig is (5.0 is de meest recente update en is een behoorlijke verbetering ten opzichte van 4.2). Voor het grootste deel is het een redelijk energiezuinige, betrouwbare, veilige, breed ondersteunde optie die eenvoudig kan worden geïmplementeerd op een breed scala van kleine randapparatuur.

Bluetooth bestaat al meer dan 20 jaar en evolueert nog steeds en hoewel het door de jaren heen is verbeterd in snelheid, vermogen, bereik, beveiliging en andere kenmerken, lijkt het nog steeds een aantal van dezelfde problemen te hebben sinds het concept halverwege '90s, inclusief zijn gevoeligheid voor signaalinterferentie.

Dus wat kan worden gedaan vanuit het oogpunt van PCB-ontwerp om de signaalintegriteit te optimaliseren, interferentie en verloren datapakketten te minimaliseren?

Hier zijn enkele overwegingen bij het ontwerpen van Bluetooth-circuits en algemene vuistregels:

Gebruik gecertificeerde modules

1. Als u Bluetooth in een product opneemt en over beperkte middelen beschikt, overweeg dan om een ​​vooraf gecertificeerde, volledig ingebouwde module te gebruiken om de ontwikkeling en time-to-market te versnellen. Het kan uiteindelijk wat kosten, maar zal meestal verschillende hoofdpijnen voorkomen die kunnen ontstaan ​​door plaatsing / ontwerp van de antenne en EMI-gevoeligheid.

Er zijn tegenwoordig redelijk geprijsde, gecertificeerde modules op de markt en de meeste bevatten een kleine ARM-processor, zoals de RN4020 of RN4870 van Microchip of de BT121 of BGM113 van Silicon Labs. De processor aan boord geeft hem meer flexibiliteit en kracht, zoals het bedienen van eenvoudige randapparatuur via GPIO, SPI, I2C, PWM enzovoort, naast de Bluetooth-stack.
bluetooth-pcb-design
Controleer uw selectie van Bluetooth-apparaten

2. Zorg ervoor dat u een geschikt Bluetooth-apparaat voor de toepassing kiest en dat de antenne ook de juiste afmetingen heeft en is afgestemd.

Als u op zoek bent naar een eenvoudige bakenapplicatie waarbij u alleen locatie of gegevens in korte spurts / intervallen moet adverteren, dan kan een low-power (Bluetooth Low Energy of BLE), kosteneffectieve oplossing met minimale functies en randapparatuur worden gebruikt om onroerend goed aan boord en eindkosten te besparen.

Als u op zoek bent naar meer van een hogere doorvoer, audiostreaming of gegevensuitwisselende Bluetooth-applicatie, dan heeft u misschien iets nodig met iets meer Tx-vermogen, hogere Rx-gevoeligheid en een snellere gegevenssnelheid (hoewel de gegevens vertragen snelheid kan meestal helpen bij het minimaliseren van verloren pakketten).

Als u op zoek bent naar een soort alles-in-één chip, overweeg dan om de chipsets te gebruiken die krachtige of secundaire processors bevatten die beschikbare UART-, SPI-, I2C-, PWM-, ADC-, DAC- en GPIO-pinnen bevatten.

Als u werkt aan iets dat sterk afhankelijk is van een RSSI-meting, zorg er dan voor dat het voldoende dB-resolutie heeft op zijn RSSI-monitor.

Scheid koperen signalen & High Energy Components of verwijder ze

3. Houd bij het ontwerpen in een Bluetooth-chipset of -module het antennegebied volledig vrij van kopersignalen of componenten in de buurt die aanzienlijke hoeveelheden energie bevatten (vooral stroompaden die worden geschakeld zoals boost- of buck-converters).

Dit omvat ook het vrijhouden van het gebied (en de bordlagen) van vlakken en polygoonstromen. De meeste Bluetooth-chipsetfabrikanten bieden lay-outrichtlijnen die nauwgezet moeten worden gevolgd tijdens het ontwerpen van PCB's. Als u het antennegebied handmatig neerlegt, gebruik dan een grondvlak om een ​​goede bandbreedte aan de ingang te behouden en zorg ervoor dat u voldoende ruimte inbouwt voor het afstemmen van elementen (een grondvlak is vereist voor bedrukte en keramische antennes).

Gebruik grondsteken via's om ongewenste straling van de PCB-rand te voorkomen, omdat deze in de buurt van Bluetooth-signalen kan doordringen. Probeer, als je kunt, de kaartvorm geoptimaliseerd te maken voor het Bluetooth-apparaat en waar de antenne is, houd het op de rand en ver weg van componenten en signalen in de buurt. Als u analoge signalen zoals Audio gebruikt, zorg er dan voor dat de analoge en digitale grondvlakken gescheiden zijn.

En het is altijd een goed idee om de elektronica af te schermen (natuurlijk niet de antenne) om kruiskoppeling te voorkomen en opgepikte ruis te minimaliseren.
pcb-design-bluetooth-circuit-board
Opmerkingen stroomvoorziening

4. Zorg ervoor dat de rail die stroom levert aan de Bluetooth-module of chip schoon is en gebruik bypass (1.0 omhoog) en ontkoppelcondensatoren (0.1uF en 10nF) waar nodig. Gebruik ook ferrietkralen op de stroomrail die het Bluetooth-gedeelte van het bord binnengaat om hoogfrequent geluid te weigeren.

Hulpmiddelen & analyse

5. Als u het antennegebied ontwerpt, zorg er dan voor dat u over de juiste apparatuur (zoals een netwerkanalysator) beschikt om het overeenkomende netwerk te analyseren en af ​​te stemmen, of overweeg het ontwerp naar een RF-testlaboratorium van derden te sturen.

Overweeg echte obstakels

6. Er is een grote verscheidenheid aan dingen die tijdens een Bluetooth-verbinding obstructie of de-tuning kunnen veroorzaken, inclusief water in de buurt (ook mensen - we zijn voornamelijk van water gemaakt), gemetalliseerde objecten, smartphones / tablets, computers, apparaten die werken op dezelfde ISM-band zoals magnetrons of WLAN-technologieën, stroombronnen, draadloze RF-video, kantoorverlichting en huistelefoons.

Het is enorm gevoelig voor signaalverlies, zelfs wanneer het op korte afstand (1-2 meter) is gekoppeld. Als er een hoger risico is dat dit soort dingen de signaalkwaliteit beïnvloeden, kies dan een apparaat met een hoger vermogen en werk op een lagere snelheid om het aantal pakketten te minimaliseren. Of als de elektronica zich in een behuizing bevindt, moet u ervoor zorgen dat de gemetalliseerde materialen worden geminimaliseerd en ver weg van de BLE-module. Het verband tussen de sterkte van het Bluetooth-signaal en de afstand is geen lineair verband. Het is in feite zeer niet-lineair en enigszins onvoorspelbaar op basis van de omgeving, maar volgt wel een algemeen patroon (zie hieronder).
rssi-distance
Of u nu een kleine, eenvoudige Beacon-module ontwerpt of een datastreaming, energieverslindende Bluetooth-hub, het volgen van deze overwegingen kan u veel hoofdpijn besparen tijdens de test / implementatie van het ontwerp.

Met de uitbreiding van Bluetooth PCB- assemblage is het een spannende tijd om draadloze communicatie en bediening in producten op te nemen, en de toekomst zal alleen kleinere, snellere, goedkopere en sterkere Bluetooth-componenten opleveren.

Bij JHY PCB zijn we enthousiast om deze nieuwe concepten te helpen realiseren. Samenwerken met een ervaren PCB-fabricage- en PCB-assemblagebedrijf met ingenieurs die langdurige relaties hebben met leveranciers van componenten is cruciaal voor het succes van uw volgende Bluetooth-fabricage- en assemblagebehoeften.

Gerelateerde producten lijst