Bluetooth-IC/Chipsatz

Ein Bluetooth-IC (integrierter Schaltkreis) ist ein spezialisiertes Halbleiterbauelement, das den Bluetooth-Funkkommunikationsstandard implementiert. Es integriert den Hochfrequenz-Transceiver (HF), den Basisbandprozessor und den Protokollstapel auf einem einzigen Chip und ermöglicht so den Datenaustausch über kurze Entfernungen zwischen Geräten. Der IC arbeitet im ISM-Band von 2,402–2,480 GHz und verwendet Frequenzsprungverfahren über 79 Kanäle mit 1 MHz Abstand. Er unterstützt die Bluetooth-Versionen 5.0–5.4 und bietet Datenraten von 1–3 Mbit/s für BR/EDR-Modi und 1–2 Mbit/s für BLE. Die Sendeleistung reicht von -20 bis 10 dBm, wobei Klasse 1 bis zu 20 dBm und Klasse 2 typischerweise 4 dBm beträgt. Die Empfängerempfindlichkeit liegt bei -90 bis -95 dBm und gibt den minimalen Signalpegel für einen zuverlässigen Empfang an. Der IC arbeitet mit einer Versorgungsspannung von 1,8–3,6 V (typisch 3,3 V) und ist für industrielle Temperaturbereiche ausgelegt: Betriebstemperatur -40 bis 85 °C, Lagertemperatur -40 bis 125 °C. Die Luftfeuchtigkeitstoleranz beträgt 10–90 % relative Luftfeuchtigkeit (nicht kondensierend). Die ESD-Bewertung liegt bei ±2 bis ±8 kV (HBM). Übliche Gehäuse sind QFN-32 bis QFN-48 mit Abmessungen von 4×4 mm bis 7×7 mm. Der IC wird aus Silizium-Halbleitermaterial hergestellt. Diese Komponente wird typischerweise auf einem Bluetooth-Modul montiert, das zusätzliche Schaltungen wie Antenne und Stromversorgungsmanagement enthält. Bei der Auswahl eines Bluetooth-ICs müssen Ingenieure modellspezifische Parameter wie die genaue Bluetooth-Version, Ausgangsleistung, Empfindlichkeit und Gehäuseabmessungen anhand des Datenblatts des Herstellers verifizieren. Referenzierte Normen umfassen IEEE 802.15.1 für Bluetooth, ETSI EN 300 328 für HF-Leistung, IEC 60068-2-1/2 für Temperaturprüfungen, IEC 60068-2-78 für Feuchtigkeit, IEC 61000-4-2 für ESD und JEDEC MS-026 für Gehäuseumrisse. Diese Normen dienen als Beschaffungsreferenz und implizieren keine Zertifizierung eines bestimmten Produkts. Bestätigen Sie Konformität und Leistung immer mit dem rechtlichen Hersteller oder Lieferanten.

Der Bluetooth-IC wandelt digitale Daten von einem Hostgerät in Hochfrequenzsignale zur Übertragung um. Er moduliert die Daten mit Gaußschem Frequency-Shift-Keying (GFSK) oder anderen Schemata und sendet sie über den HF-Transceiver. Beim Empfang demoduliert er eingehende Signale zurück in digitale Daten. Der IC verwaltet das Frequenzsprungverfahren über 79 Kanäle, Paketzusammenstellung und -zerlegung, Verschlüsselung und Verbindungsaufbau gemäß den Bluetooth-Spezifikationen. Er behandelt Fehlerkorrektur und erneute Übertragung, um eine zuverlässige Datenübertragung zu gewährleisten. Der Basisbandprozessor führt den Protokollstapel aus und verwaltet die Verbindungssteuerung und Funktionen höherer Schichten. Der IC kommuniziert über Standardbusse wie UART, SPI oder I2C mit dem Host und kann integrierten Speicher für die Firmware enthalten.