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蓝牙电路设计注意事项


以下是一些蓝牙电路设计注意事项和一般经验法则:

使用认证的模块

1.如果要将Bluetooth集成到产品中并且资源有限,请考虑使用经过预先认证的,完全包含的模块,以帮助加快电路设计速度和上市时间。最终可能会增加一点成本,但通常可以避免天线放置/设计和EMI敏感性引起的一些麻烦。

当今市场上有几种价格合理的经过认证的模块,其中大多数都集成了小型ARM处理器,例如MicrochipRN4020RN4870Silicon LabsBT121BGM113。将处理器安装在板上可以使其具有更大的灵活性和功能,例如,除了其蓝牙堆栈外,还可以通过GPIOSPII2CPWM等控制简单的外围设备。

检查你的蓝牙设备选择

2.确保你为该应用程序选择了合适的蓝牙设备,并且天线的尺寸和调整也适当。

如果你要使用一个简单的信标应用程序,而该应用程序只需要在短时间突发/间隔内发布位置或数据,则可以使用具有较低功能和外围设备的低功耗(蓝牙低功耗或BLE)经济高效的解决方案以节省机载房地产和最终成本。

如果你正在寻找更高吞吐量,音频流或数据交换蓝牙应用程序的更多产品,那么你可能需要具有更高发射功率,更高接收灵敏度和更快数据速率的产品(尽管会降低数据传输速度)速率通常有助于较大程度地减少丢包)。

如果你正在寻找一种多合一芯片,请考虑使用包含功能强大或辅助处理器的芯片组,这些处理器包括可用的UARTSPII2CPWMADCDACGPIO引脚。

如果你要处理的内容严重依赖RSSI读数,请确保其RSSI监视器具有足够的dB分辨率。

分离或去除铜信号和高能成分

3.在蓝牙芯片组或模块中进行电路设计时,请使天线区域完全远离附近的铜信号或承载大量能量的组件(尤其是经过升压或降压转换器切换的电源路径)。

这还包括使区域(和板层)没有平面和多边形倾倒。大多数蓝牙芯片组制造商将提供在PCB设计期间应严格遵循的布局指南。如果要手动布置天线区域,请适当使用接地平面,以在输入端保持良好的带宽,并确保为调谐元件留出足够的空间(印刷和陶瓷天线需要接地平面)。

使用接地线迹过孔来防止PCB边缘不必要的辐射,因为它可能会穿透附近的Bluetooth信号。如果可以,请尝试针对蓝牙设备及其天线所在位置优化板的形状,将其保持在边缘并远离附近的组件和信号。如果使用音频等基于模拟的信号,请确保模拟和数字接地层分开。

屏蔽电子器件(当然不是天线)始终是一个好主意,以防止交叉耦合并使噪声最小化。


电源注意事项

4.确保为Bluetooth模块或芯片供电的导轨干净,并在需要时使用旁路(1.0 uF)和去耦电容器(0.1uF10nF)。还可以在电源轨上使用铁氧体磁珠进入电路板的蓝牙区域,以抑制高频噪声。

工具与分析

5.如果要设计天线区域,请确保你具有适当的设备(例如网络分析仪)来分析和调整匹配的网络,或者考虑将电路设计发送给第三方RF测试实验室。

考虑现实障碍

6.在蓝牙连接过程中,会导致阻塞或失谐的因素有很多种,包括附近的人,金属化物体,智能手机/平板电脑,计算机,操作设备在同一ISM频段上,例如微波炉或WLAN技术,电源,无线RF视频,办公照明和家用电话。

即使在近距离(1-2米)配对时,它也极易受到信号丢失的影响。如果此类情况影响信号质量的风险更高,请选择功率更高的设备,并以较慢的速度运行以较大程度地减少数据包丢失。或者,如果电子设备位于外壳内部,请确保金属化材料最小化,并且远离BLE模块。蓝牙信号强度和距离之间的关系不是线性关系。实际上,它是非常非线性的,并且根据周围环境有些不可预测,但是确实遵循一般模式(如下所示)。


总结
无论你是设计小型电路,简单的Beacon模块,还是设计数据流,耗电的蓝牙集线器,遵循这些注意事项都可以在电路设计的测试/实施阶段为你省去很多麻烦。随着蓝牙PCB组件的扩展,现在是将无线通信和控制整合到产品中的激动人心的时刻,而未来只会带来更小,更快,更便宜和更强大的蓝牙组件。

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