藍牙電路設計注意事項

2020-03-19

以下是一些藍牙電路設計注意事項和一般經(jīng)驗法則：

使用認證的模塊

1.如果要將Bluetooth集成到產(chǎn)品中并且資源有限，請考慮使用經(jīng)過(guò)預先認證的，完全包含的模塊，以幫助加快電路設計速度和上市時(shí)間。最終可能會(huì )增加一點(diǎn)成本，但通?？梢员苊馓炀€(xiàn)放置/設計和EMI敏感性引起的一些麻煩。

當今市場(chǎng)上有幾種價(jià)格合理的經(jīng)過(guò)認證的模塊，其中大多數都集成了小型ARM處理器，例如Microchip的RN4020或RN4870或Silicon Labs的BT121或BGM113。將處理器安裝在板上可以使其具有更大的靈活性和功能，例如，除了其藍牙堆棧外，還可以通過(guò)GPIO，SPI，I2C，PWM等控制簡(jiǎn)單的外圍設備。

檢查你的藍牙設備選擇

2.確保你為該應用程序選擇了合適的藍牙設備，并且天線(xiàn)的尺寸和調整也適當。

如果你要使用一個(gè)簡(jiǎn)單的信標應用程序，而該應用程序只需要在短時(shí)間突發(fā)/間隔內發(fā)布位置或數據，則可以使用具有較低功能和外圍設備的低功耗（藍牙低功耗或BLE）經(jīng)濟高效的解決方案以節省機載房地產(chǎn)和最終成本。

如果你正在尋找更高吞吐量，音頻流或數據交換藍牙應用程序的更多產(chǎn)品，那么你可能需要具有更高發(fā)射功率，更高接收靈敏度和更快數據速率的產(chǎn)品（盡管會(huì )降低數據傳輸速度）速率通常有助于較大程度地減少丟包）。

如果你正在尋找一種多合一芯片，請考慮使用包含功能強大或輔助處理器的芯片組，這些處理器包括可用的UART，SPI，I2C，PWM，ADC，DAC和GPIO引腳。

如果你要處理的內容嚴重依賴(lài)RSSI讀數，請確保其RSSI監視器具有足夠的dB分辨率。

分離或去除銅信號和高能成分

3.在藍牙芯片組或模塊中進(jìn)行電路設計時(shí)，請使天線(xiàn)區域完全遠離附近的銅信號或承載大量能量的組件（尤其是經(jīng)過(guò)升壓或降壓轉換器切換的電源路徑）。

這還包括使區域（和板層）沒(méi)有平面和多邊形傾倒。大多數藍牙芯片組制造商將提供在PCB設計期間應嚴格遵循的布局指南。如果要手動(dòng)布置天線(xiàn)區域，請適當使用接地平面，以在輸入端保持良好的帶寬，并確保為調諧元件留出足夠的空間（印刷和陶瓷天線(xiàn)需要接地平面）。

使用接地線(xiàn)跡過(guò)孔來(lái)防止PCB邊緣不必要的輻射，因為它可能會(huì )穿透附近的Bluetooth信號。如果可以，請嘗試針對藍牙設備及其天線(xiàn)所在位置優(yōu)化板的形狀，將其保持在邊緣并遠離附近的組件和信號。如果使用音頻等基于模擬的信號，請確保模擬和數字接地層分開(kāi)。

屏蔽電子器件（當然不是天線(xiàn)）始終是一個(gè)好主意，以防止交叉耦合并使噪聲最小化。

電源注意事項

4.確保為Bluetooth模塊或芯片供電的導軌干凈，并在需要時(shí)使用旁路（1.0 uF）和去耦電容器（0.1uF和10nF）。還可以在電源軌上使用鐵氧體磁珠進(jìn)入電路板的藍牙區域，以抑制高頻噪聲。

工具與分析

5.如果要設計天線(xiàn)區域，請確保你具有適當的設備（例如網(wǎng)絡(luò )分析儀）來(lái)分析和調整匹配的網(wǎng)絡(luò )，或者考慮將電路設計發(fā)送給第三方RF測試實(shí)驗室。

考慮現實(shí)障礙

6.在藍牙連接過(guò)程中，會(huì )導致阻塞或失諧的因素有很多種，包括附近的人，金屬化物體，智能手機/平板電腦，計算機，操作設備在同一ISM頻段上，例如微波爐或WLAN技術(shù)，電源，無(wú)線(xiàn)RF視頻，辦公照明和家用電話(huà)。

即使在近距離（1-2米）配對時(shí)，它也極易受到信號丟失的影響。如果此類(lèi)情況影響信號質(zhì)量的風(fēng)險更高，請選擇功率更高的設備，并以較慢的速度運行以較大程度地減少數據包丟失?；蛘?，如果電子設備位于外殼內部，請確保金屬化材料最小化，并且遠離BLE模塊。藍牙信號強度和距離之間的關(guān)系不是線(xiàn)性關(guān)系。實(shí)際上，它是非常非線(xiàn)性的，并且根據周?chē)h(huán)境有些不可預測，但是確實(shí)遵循一般模式（如下所示）。

總結
無(wú)論你是設計小型電路，簡(jiǎn)單的Beacon模塊，還是設計數據流，耗電的藍牙集線(xiàn)器，遵循這些注意事項都可以在電路設計的測試/實(shí)施階段為你省去很多麻煩。隨著(zhù)藍牙PCB組件的擴展，現在是將無(wú)線(xiàn)通信和控制整合到產(chǎn)品中的激動(dòng)人心的時(shí)刻，而未來(lái)只會(huì )帶來(lái)更小，更快，更便宜和更強大的藍牙組件。