蓝牙PCB设计方法和技巧

关键的外卖

• 经典的蓝牙的讨论,包括安全性和架构
• 低能量分析蓝牙,蓝牙应用程序
• 设计蓝牙多氯联苯的技巧和笔记

蓝牙技术是一种通信协议我们都知道和爱。它使我们的音箱,键盘,和其他设备,我们每天使用。

蓝牙占据了2.4 GHz频段和含有更少的带宽和范围比典型的WiFi a带配置操作2.4 GHz。它通常用于个人区域网络(PAN)而不是无线的无线区域网络。换句话说,蓝牙是用于一对一(设备间)通信,而无线网络中更好地利用device-to-hub配置。

WiFi和蓝牙共享频谱的一部分,有可能干扰如果传输路径都是在10米。然而,这是最小化在新版本的蓝牙,可以学好广播频道工作,哪些经历更多的干扰。蓝牙通信可以动态切换到使用渠道少interference-known自适应跳频。

今天的经典蓝牙实现3 Mbps,而蓝牙低能量(LE),下面将进一步讨论,可以达到2 Mbps。蓝牙是由蓝牙特殊利益集团(SIG)的共同努力,推动蓝牙技术的公司。制造商市场一个蓝牙设备,它必须符合蓝牙技术联盟的标准。

在本文中,我们将探讨蓝牙多氯联苯。

蓝牙连接过程

蓝牙设备使用主要和次要模型能够沟通。一个主要设备,如智能手机,电脑,游戏机,等等,可以连接到多个辅助节点设备。

每一个蓝牙设备都有一个唯一的48比特位地址,通常表示为12位数的十六进制值。BLE设备想要发现发出消息的过程称为广告。广告信息包含的信息设备,包括这唯一的ID。与此同时,另一个有能力的设备将扫描数据包并选择合适的一个。

连接后,设备可以在几个模式之一:

• 主动模式,设备接收或传送数据
• 嗅嗅模式,信号设备睡觉和听的一组
• 保持状态睡在一个特定时期内,设备然后返回回到活动模式
• 公园模式主设备之前,设备休眠唤醒它

蓝牙安全

蓝牙设备之间使用加密,以确保一个安全的连接设备

一般来说,蓝牙是一个相当低功耗,可靠,安全,和广泛支持通信标准,非常适合小外设。一般来说,蓝牙设备有1厘米范围100米,与每个连接设备要求设备批准使用独特的代码。蓝牙设备之间可以交换的数据加密,防止信息被窃听设备。此外,它还可以改变地址,作为设备身份和包含在无线数据交换,减少任何设备被跟踪的风险。

蓝牙硬件架构

在任何蓝牙PCB设备,有两个部分,共同创建蓝牙连接。首先是一个无线电装置,调节和传送信号。第二个是数字控制器;这可能是也可能不是物理上独立。

数字控制器通常是CPU运行一个链接控制器和接口与主机设备。这个链接控制器处理的基带和管理物理层选举委员会的协议。此外,它处理传输函数(异步和同步),音频编码和数据加密。

低能耗(LE)蓝牙

低能蓝牙(祝福)是一个额外的蓝牙标准,使得许多电子的发展和创新。具体地说,许多物联网和医疗器械利用蓝牙通信。

蓝牙LE构建低能量,利用不到15 mA电流而活跃的模式。BLE设备大部分时间都花在低功耗睡眠模式,只有意识到发送数据。比较经典的蓝牙,通常花更多的时间“on”,积极交流。

BLE开放地区可达150米,和蓝牙是一个性价比不错的备用方案,它还提供了一个显著增加电池寿命。它还可以用于广播或网状网络。

蓝牙PCB的应用程序

蓝牙有各种各样的应用程序,从卫生保健到音频流

蓝牙能多氯联苯用于各种电器和设备。一些蓝牙PCB的应用程序包括:

• 医疗保健设备,如血压测量仪器,血糖监测设备,温度测量装置。这包括衣物和移植到智能手机或其他外部设备通信。
• 环境传感装置,如照度、环境湿度、压力、或环境温度,能够沟通这个数据智能手机或其他中央数据记录装置。
• 健身设备配备传感器,可以测量速度、转速、尺度监测体重,或者能够测量心率的衣物。
• 音频流媒体设备也特别得益于蓝牙的低功率和低范围,我们都熟悉的扬声器和耳机。

蓝牙PCB设计技巧

有各种各样的技巧和指针设计蓝牙设备时必须牢记

当设计蓝牙多氯联苯,有很多事情需要考虑,以确保设备的可靠性,功能,安全。

• 电力消耗。很有可能你的蓝牙设备将电池供电。特别是在低功耗设计,重要的是要计算你的力量提前使用。确认你没有遭受电流泄漏你的设计和组件都是可靠的。利用单片机的低功耗深度睡眠模式可以增加你的设备寿命。
• 供电可靠性。蓝牙设备通常需要一个稳定的电压1.6 V至3.6 V。线的波动会导致传输和操作问题。一如既往,确保一个稳定的电力铁路设备可靠性至关重要,好的设计实践。使用旁路电容器和多个去耦电容。此外,使用电力铁路上的铁氧体磁珠可以帮助去除高频噪声。
• 传输的需求。仅仅因为一个组件Bluetooth-capable,并不一定意味着它是适合你的董事会。根据您的蓝牙应用程序中,您可能需要不同的尺寸的天线和不同的传输功率。例如,如果您计划一个简单的灯塔应用程序,需要一些位置或其他短datastream数据通信,幸福可能是一个更划算的选择。利用更小、更低功耗集成电路更少,可以节省空间。另一方面,如果你的设备需要音频流或更高的数据速率,更大,更有能力ICs的路要走,因为他们通常会吸引更多的权力,但允许更敏感的接收和更高的传输功率。
• 电磁干扰(EMI)。虽然蓝牙操作2.4 GHz频段,它仍然可以创建EMI问题围绕在你的PCB组件。为了确保高频耦合不到这些组件,使用EMI屏蔽策略,比如增加痕迹或添加一个EMI屏蔽之间的距离。
• 信号的完整性。正如我们已经讨论的,有很多的噪音和其他干扰的空间进入董事会。出于这个原因,重要的是要保持你的天线间隔从附近地区铜信号或其他高能组件(如功率路径或巴克converters-polygon倒和大型飞机。如果你布置天线区域,利用地平面(要求打印和陶瓷天线),以确保良好的带宽在调优的输入和留有适当的空间元素。很有可能你的蓝牙IC制造商将为您提供布局的指导方针。在精致的模拟信号的情况下,可以考虑使用单独的模拟和数字地面飞机。
• 物理尺寸约束。你的蓝牙PCB设备可能会移动,因此,可能会需要符合某种外壳,使得有必要考虑这些机械约束。无论是智能可穿戴、消费设备,扬声器或其他,PCB设计软件的能力ECAD-MCAD集成以后可以帮助你在你的设计过程。
• 董事会房地产管理。你的设备很可能执行额外的功能与蓝牙无关。是否这是一个无线网卡,NFC模拟芯片,或额外的传感器,这些组件还需要房地产蓝牙PCB。这些组件将永远是竞争的空间,所以考虑IC尺寸在选择组件。
• 利用认证模块。如果你需要Bluetooth-capable你的设备,考虑使用pre-certified完全包含模块,以缓解您的开发过程。尽管这可能会增加前期成本,防止以后挑战涉及天线位置,EMI易感性,并指出各种协议的——最终加速投放市场的时间。市场上有各种各样的设备可用,所以花时间去找一个适合你的需要的功能可以帮助极大。
• 板布局。把大垫,长电线或其他电感蓝牙PCB天线太近可能会改变共振频率。