Cadence软件在蓝牙的 PCB 设计中的作用

蓝牙作为最常见的通信协议之一，已经渗透到日常生活的方方面面，我们经常使用的音箱、键盘和其他设备都有可能使用蓝牙技术。  

蓝牙的硬件架构  

在任何蓝牙PCB设备中，创建蓝牙连接都要依靠两个元件的协同工作。首先是用于调制和传输信号的无线电设备。其次是数字控制器；这两个元件在布局上可能是彼此分开的，但也可能是集成在一起的。  

数字控制器通常是一块CPU，运行着链路控制器并与主机设备连接。该链路控制器负责处理基带和管理物理层FEC协议。此外，它还负责实现传输功能（异步和同步）、音频编码和数据加密。  

蓝牙PCB应用  

搭载蓝牙功能的PCB可用于各种电器和设备。一些蓝牙PCB应用包括：  

1  医疗保健设备，如血压测量仪、血糖监测仪和温度测量仪，其中包括与智能手机或其他外部设备通信的可穿戴设备和植入设备。  

2  环境传感设备（如照度、环境湿度、压力或环境温度）能够将这些数据传输到智能手机或其他中央数据记录设备。  

3  配备传感器，可测量速度、转速的健身设备；可监测体重的体重计；或可测量心率的可穿戴设备。  

4  音频串流播放设备，例如我们常用的蓝牙音箱和耳机，蓝牙具备的低功耗和覆盖范围小的特点恰好可以在这类设备中派上用场。  

  

蓝牙的应用很广泛，从医疗保健到音频流媒体，都有蓝牙技术的身影  

蓝牙PCB设计要点  

在设计蓝牙PCB时，为确保设备的可靠性、功能和安全性，需要考虑诸多事项。  

功耗  

蓝牙设备很可能由电池供电。特别是在低功耗设计中，事先计算功耗非常重要。确认设计中没有电流泄漏问题，并且所有器件均质量可靠。使用支持低功耗深度休眠模式的微控制器，可以延长设备的使用寿命。  

从架构到功能验证、分析、实现和签核，Cadence®低功耗解决方案在设计流程的每一个环节都将功耗纳入考量之中。Cadence低功耗解决方案还在芯片和系统级之间建立连接，以验证是否在芯片、电路板和封装的背景下实现了整个系统的电源完整性。Cadence还支持混合信号设计的低功耗流程。Cadence也提供针对功耗进行了优化的可定制嵌入式处理器内核知识产权(IP)和接口IP。  

电源可靠性  

蓝牙设备通常需要1.6V至3.6V的稳定电压。电源波动会导致传输和运行问题。依照经验，确保稳定的电源轨对设备可靠性至关重要，为此要遵循良好的设计实践实践。必要时可使用旁路电容器和多个去耦电容器。此外，在电源轨上使用铁氧体磁珠有助于消除高频噪声。  

SigrityPowerSI既可用于布局、布线之前，生成电源完整性（PI）和信号完整性（SI）设计规则；也可用于布局、布线之后，在没有物理原型样品的情况下验证性能并改进设计。此外，PowerSI的各种功能也可轻松运用于通用的PCB、IC封装和系统级封装（SiP）的设计流程中。  

传输要求  

一个元件具有蓝牙功能，并不一定意味着它就适合我们的电路板。根据具体的蓝牙应用，我们可能需要采用不同尺寸的天线和不同的传输功率。  

例如，假设我们打算开发简单的信标类应用，在这种应用中，实现通信需要位置信息或其他简短的数据流，所以BLE可能是更具成本效益的选择。使用体积更小、功耗更低且功能简单的集成电路，可以节省电路板空间。  

另一方面，如果我们的设备需要支持音频串流播放或更高的数据传输速率，那么体积更大、功能更强的集成电路可能是最佳选择，因为虽然它们通常功耗更高，但可以实现更灵敏的接收性能和更高的传输功率。  

Cadence集成电路封装设计技术能够高效、灵活且可靠地实现先进的封装设计，深受全球众多客户的信赖。使用Cadence集成电路封装设计技术，设计师可以满足日益紧张的工期要求，确保设计一次成功。  

 

电磁干扰(EMI)  

虽然蓝牙在2.4GHz频段上运行，但仍会对PCB上的周围器件产生电磁干扰。为了确保高频耦合不会影响到这些器件，可以使用EMI屏蔽策略，如增加走线之间的间距或添加EMI屏蔽层。  

信号完整性  

电路板很可能会受到噪声和其他干扰的影响。因此，天线区域必须与附近的铜信号或其他高能量器件（如电源路径或降压转换器）保持一定的距离，多边形覆铜和大型平面也是如此。  

如果要布置天线区域，应使用接地平面（对于印刷天线和陶瓷天线而言），以确保输入端有良好的带宽，并为调谐器件留出适当的空间。蓝牙集成电路制造商可能会提供layout指南供设计人员参考。对于需要谨慎处理的模拟信号，可考虑使用单独的模拟和数字接地平面。  

CadenceSigrityX信号和电源完整性（SI/PI）解决方案帮助设计师减少重新设计的次数，对实现短时间内产品上市更有信心。SigrityX工具套件解决了当今前沿技术专家所面临的系统级仿真的规模和可扩展性挑战。新一代Sigrity解决方案重新定义了SI和PI分析，将性能提高了10倍，同时保持了Sigrity工具一贯的准确性。  

 

物理尺寸限制  

蓝牙PCB设备很可能是便携式的，因此很可能需要安装在某种外壳中，所以有必要考虑这些物理方面的限制。无论是智能可穿戴设备、消费电子设备、音箱还是其他任何设备，集成了ECAD-MCAD功能的PCB设计软件将成为得力助手，帮助我们顺利完成之后的设计流程。  

利用CadenceAllegroECAD-MCADLibraryCreator，可以快速创建符合标准的新库，同步ECAD和MCAD库，并轻松为不同技术重新定向现有库。设计团队可以花更少的时间来创建库，从而将更多的时间用于设计。  

电路板空间管理  

成品设备很可能也要执行与蓝牙无关的其他功能。无论是WiFi卡、NFC、模拟微芯片还是额外的传感器，这些器件都需要占用蓝牙PCB的空间。因此，空间永远不够用，在选择器件时要考虑到集成电路的尺寸。  

使用经过认证的模块  

如果设备需要具备蓝牙功能，应考虑使用经过预先认证的完整模块，以简化开发流程。虽然这可能会增加前期成本，但却能避免后期在天线布置、EMI敏感性以及适配各种协议等方面遇到困难，最终可以加快产品上市。市场上有各种各样的设备，因此有必要花点时间找到适合所需功能的设备，这样做绝对会让我们事半功倍。  

电路板layout  

如果将大型焊盘、较长的导线或其他电感器放在离蓝牙PCB天线太近的地方，可能会改变谐振频率。

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