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PAN108x mesh dongle¶

1 概述¶

本文档主要介绍基于 PAN1080UB1A 芯片的Mesh_Dongle方案的硬件原理图设计、PCB 设计建议、天线设计。本文档提供 PAN1080UB1A 芯片外围电路的硬件设计方法。

为便于用户使用，软件将添加OTA（无线烧录）功能，第一次将OTA程序烧录后，以后此模块仅需用USB供电即可实现运行、调试。调试时可以通过UART0使用PC端串口助手查看日志，且不需要额外连接线。

2 原理图设计¶

2.1 Mesh参考设计原理图¶

如下图，单板硬件由USB-UART模块、LDO、DC-DC降压、LED指示灯、RGB灯、晶振电路、天线匹配网络、按键和一些电容组成。

基于PAN1080UB1A_Mesh的原理图¶

2.2 电源&调试¶

单板供电方式有2种：

USB（板载Type-A公头）供电，此接口可直接插接在PC端USB口，此状态下不需要额外连接线。USB接入5V后通过3.3V LDO为后级电路供电；
下载口P1（Pin6 VBAT 3.3V，Pin3 GND）供电，此接口用于SWD烧录及调试，批量烧录可以选用烧录夹操作。

5V转3.3V电源 & USB-UART¶

Debug接口¶

烧录夹¶

2.2.1 DC-DC¶

DC-DC 外围电路

外围电路组成为：L1、C10；
要求L1指定型号： PIM252010-2R2MTS00，详见章节5 BOM。

2.2.2 DVDD¶

DVDD需要放置100nF电容。电容最大不应超过1uF，否则会影响芯片正常启动，电容应靠近该引脚放置。

注意：为避免电路异常，该电容容值请不要随意更改！

2.2.3 VCC_RF¶

VCC_RF外部需要接一级RC滤波器并尽量靠近该引脚。R2为3.3Ω、C8为4.7uF，截止频率约为：10KHz。

2.3 晶振¶

2.3.1 32M晶振¶

为提供稳定的外部32MHz时钟，由Y1，C16，C18构成，其中晶振Y1指定型号为：X322532MOB4SI， C16，C18 = 18pF，此搭配的射频频率较为准确，为±10KHz左右。

2.3.2 32K晶振¶

为提供稳定的外部32KHz时钟，由Y2，C19，C20构成。此部分可以省略，由内部RC代替。

2.4 复位电路 & 按键¶

复位引脚可以悬空，或增加外部按键。在按键应用中建议搭配电容使用，容值为100nF。加电容的作用是在系统受到强干扰时，稳定复位脚的电平状态。

注意：该引脚内部有一个50KΩ左右的上拉电阻，低电平会使复位生效。

复位电路&按键¶

2.5 天线匹配¶

由于芯片内部已做射频前端匹配电路，所以此处预留射频前端匹配网络电路，其中C4、C5、R2预留元件位置，C4、C5为预留电容默认不焊接，R2为0Ω电阻。若因PCB设计不合理导致射频前端失配，那么可以通过C4、C5、R2组成匹配网络进行阻抗调整。

天线匹配电路¶

2.6 RGB灯 & LED灯¶

为便于指示状态、显示效果，板载一颗RGB灯以及两颗单色LED灯，以供用户使用。

RGB灯¶

LED灯¶

3 PCB设计建议¶

3.1 制板工艺¶

本文主要针对二层板并且单面贴设计，叠层如下图所示。 PCB厚度需根据实际情况和阻抗要求适当调整。

制板工艺说明¶

*线宽推荐如下：

板材属性	参数
PCB板材	FR4
PCB板厚	1.6mm
50欧姆RF线宽	20mil
接地铺铜与RF走线间距	5mil

3.2 PCB布局¶

Mesh PCB顶层布局¶

Mesh PCB底层布局¶

3.5 射频走线注意事项¶

晶振尽量靠近芯片引脚，距离芯片越近性能越好；
射频匹配链路按照50Ω走线，可以参考TOP和BOTTOM层的GND平面，RF线与焊盘宽度一致，天线的π型匹配电路要靠近芯片ANT引脚，尽可能走线平滑，并联元件焊盘和走线重合为佳，阻抗无突变，如标签1；
RF线有完整的参考地，从IC端出来就进行包地处理，两边均匀的打GND过孔，底层到芯片底部地平面尽量宽，如标签1；
芯片底部多打过孔，QFN封装则打在E-PAD上，如标签2；
晶振要远离天线和天线匹配链路、要靠近芯片引脚放置，晶振走线和其他走线垂直布线，减少晶振对RF的干扰，晶振底部铺铜挖空，周围包地，以降低对电源和RF的干扰，如标签3；
天线辐射区域尽量保证没有金属器件。

射频链路走线参考如下：

TOP层射频链路走线示意图¶

天线匹配链路底层不走线，天保证线地回路到芯片最短。天线匹配链路的地和芯片EPAD 是一块完整平滑的地。如标签1；
芯片底层不要走线；如标签2。

射频地线走线如下：

BOTTOM层射频地线走线示意图¶

3.7 电源部分注意事项如下¶

VADR，VBAT，DVDD管脚就近放置电容，走线尽量短(5mm以内)且粗(0.3mm以上)。 电源储能电容布局如下图：

电源储能电容布局示意图¶

DC-DC电感靠近VSW1放置，走线尽量短粗，并且底部挖空，DC-DC相关电容靠近电感放置，如标签3。

3.8 3D图¶

TOP层3D图¶

BOTTOM层3D图¶

4 板载天线¶

PCB Layout参考中MIFA天线尺寸如图所示。

天线设计尺寸参考

天线设计尺寸参考示意图¶

天线设计匹配参考示意图¶

注意：为保证射频性能最佳，建议由我司工程师进行样板射频参数校调！

5 BOM¶

单板BOM参考下表

品种	参数	型号	品牌	位号	封装	数量
贴片电容	4.7uF	0402X475M6R3NT	广东风华高新科技股份有限公司	C2,C3, C7,C10, C12,C14	0402	6
贴片电容	100nF	0402B104K160NT	广东风华高新科技股份有限公司	C1,C8, C9,C11, C15,C17	0402	6
贴片电容	18pF	0402CG180J500NT	广东风华高新科技股份有限公司	C16,C18, C19,C20	0402	4
贴片电容	NC	\	\	C4,C5, C6,C13	0402	4
贴片电感	2.2uH	PIM252010 -2R2MTS00	广东风华高新科技股份有限公司	L1	SMD 2520 -1.0mm	1
连接器	USB-05	USB-05	深圳市连盛精密连接器有限公司	J1	USB typeA	1
贴片二极管	红灯	SZYY0603R	深圳市永裕光电有限公司	D1	0603	1
贴片二极管	蓝灯	SZYY0603B	深圳市永裕光电有限公司	D2	0603	1
贴片二极管	RGB灯	C5050PW60-T-R8	深圳市南方光电有限公司	U4	5050	1
贴片三极管	NPN	SS8050	江苏长晶科技有限公司	Q1,Q2,Q3	SOT23 3	3
贴片电阻	0Ω 1%	RC-02000FT	广东风华高新科技股份有限公司	R1,R2,R4, R5,R6	0402	5
贴片电阻	3.3Ω 1%	RC-02U3R30FT	广东风华高新科技股份有限公司	R3	0402	1
贴片电阻	300Ω 1%	RC-02W3000FT	广东风华高新科技股份有限公司	R7,R8,R9	0402	3
贴片电阻	1KΩ 1%	RC-02W1001FT	广东风华高新科技股份有限	R10,R11, R12,R16, R17	0402	5
贴片电阻	10KΩ 1%	RC-02W1002F	广东风华高新科技股份有限公司	R13,R14, R15	0402	3
贴片晶振	32MHz 10ppm 12pF	X322532MOB4SI	深圳扬兴科技有限公司	Y1	SMD 3225 4P	1
贴片晶振	32.768KHz 12.5pF	X321532768 KGD2SI	深圳扬兴科技有限公司	Y2	SMD 3215 2P	1
贴片IC	LDO-3.3	AMS1117 -3.3	友台半导体有限公司	U3	SOT 89	1
贴片IC	USB-UART	CH343P	南京沁恒微电子股份有限公司	U1	QFN 16	1
贴片IC	2.4G-SOC	PAN1080UB1A	上海磐启微电子有限公司	U2	QFN32 5x5mm	1