블루투스 5.1 SoC 대 모듈: 당신의 설계에 가장 적합한 것은?

Bluetooth 5.1의 출시로 Bluetooth에서 사용할 수 있는 기능 목록이 조금 더 길어졌습니다. 구성 요소 제조업체들은 무선 통신을 MCU와 통합하여 IoT 장치를 위한 다음 단계로 발전시켰습니다. 이것은 더 작은 발자국 안에 더 많은 기능을 넣으려는 지속적인 노력의 또 다른 단계입니다.

새 제품에 Bluetooth 5.1 SoC를 통합하려는 경우, 이 구성 요소를 보드에 도입하는 두 가지 주요 옵션이 있습니다. 첫 번째는 다른 구성 요소처럼 보드에 장착되는 SoC입니다. 다른 옵션은 모듈을 새 보드의 표면 층에 직접 도입하는 것입니다. 다음은 다음 IoT 제품에서 Bluetooth 5.1 SoC 또는 모듈에 대해 알아야 할 사항입니다.

Bluetooth 5.1 SoC의 기능

블루투스 5.1 SoC는 일반적으로 평평한 패키지로 보드에 표면 장착되거나 BGA 구성 요소로 사용됩니다. 시장에 나와 있는 SoC는 MCU를 합리적으로 높은 CPU 속도와 송수신 기능을 갖춘 단일 칩으로 통합합니다. 이러한 IC는 높은 GPIO 수, PWM 또는 아날로그 출력, 그리고 높은 비트 깊이와 샘플링 속도를 가진 ADC를 제공하는 경향이 있습니다. 이 SoC는 저렴한 비용으로 이전에는 별도의 IC로 제한되었던 상당한 양의 기능을 제공합니다.

블루투스 5.1 모듈은 이와 동일한 기능을 제공하지만, 이들은 인쇄된 안테나와 함께 호스트 보드에 배치됩니다. 현재 최고급 제조업체들은 자체 구성 요소에 대해 이러한 모듈을 출시했으므로 어떤 경로를 선택하든 동일한 기능 세트를 얻게 됩니다. 모듈을 배치하면 잘 통합된 패키지를 제공하고 보통 온보드 오실레이터가 있어 설계 시간을 줄여주지만, SoC보다 발자국과 프로파일이 더 큽니다. 전체 구성 요소 수는 두 시스템 모두에서 비슷할 가능성이 높으며, 실제 차이는 시스템이 차지하는 면적이 아니라 전체 제품의 두께 측면에서 발생합니다.

블루투스 5.1 SoC나 모듈로 접근할 수 있는 몇 가지 예시 기능은 다음과 같습니다:

• 도착 각도(AoA) 및 출발 각도(AoD) 감지
• 더 빠른 속도 (오버헤드 포함 단거리에서 약 2 Mbps)
• 훨씬 긴 범위 (시야 200 m)
• 더 큰 메시지 용량 (오버헤드 포함 255 바이트)
• 메시 네트워킹 모델 및 기능
• 시스템 노이즈를 엔트로피로 사용하는 무작위 수 생성을 위한 통합 엔진

제가 살펴본 Bluetooth 5.1 SoC에는 DC-DC 컨버터가 통합되어 있어, 부품 수와 발자국을 더욱 줄일 수 있습니다. 주요 고려 사항은 필요한 보드 프로필과 맞춤형 보드를 설계해야 하는지 여부입니다. 유연한 루트를 가고 있다면, 현재 시장에 나와 있는 모듈이 강성이므로 자체 보드를 만들어 SoC를 탑재해야 합니다.

Bluetooth 5.1 모듈 사용하기

모듈은 약간 부피가 클 수 있으며 기존 보드의 표면 층에 부착해야 하지만, 새 보드의 신호 무결성 및 안테나 설계 측면을 걱정하지 않고 새 제품에 Bluetooth 5.1 기능을 도입하는 훌륭한 방법입니다. 이러한 모듈은 보통 보드에 직접 통합된 인쇄 안테나를 포함합니다. 또한 표준 Bluetooth 5.1 SoC를 사용할 것입니다.

이 보드들에 대한 레이아웃 지침은 비교적 간단합니다. 이 모듈들은 표면 실장되지만, 일부 저가 모듈은 헤더 핀을 통해 연결될 수 있습니다. 안테나로 아날로그 신호가 전송되어 보드에서 멀어지므로, 다른 구성 요소와의 간섭을 방지하기 위해 호스트 보드의 가장자리 근처에 안테나 부분을 배치해야 합니다. 극단적으로 빠른 디지털 신호를 사용하지 않거나 2.4 GHz 이상의 아날로그를 사용하지 않는 한, 표준 디커플링/바이패스 커패시터로 다른 구성 요소에 충분한 디커플링을 제공할 수 있습니다. 아날로그 섹션과 디지털 신호가 간섭하지 않도록 보드 나머지 부분을 둘러싼 리턴 경로를 계획하는 것에 주의하세요.

호스트 보드의 스택업은 적어도 4층이어야 하며, 적어도 1개의 내부 층에서 신호가 라우팅되어야 합니다. 접지면은 일반적으로 인쇄된 안테나에 대한 이미지 평면을 제공하기 위해 표면 층에 위치하도록 지정됩니다. 위에 표시된 예제 스택업은 구성 요소를 뒷면에 배치하면서도 라우팅을 위한 추가 층을 제공합니다. 접지면은 또한 이러한 구성 요소에 대한 일부 차폐를 제공합니다. 대안으로, 모든 구성 요소를 상단 층에 배치할 수 있지만, 모듈의 안테나 영역에 충분한 여유 공간을 제공해야 합니다.

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