RFモジュールを使用した設計の利点

モジュール対モジュール

たとえば、 QN9080-001 は、複数のシリコン ダイ、アンテナ、および動作に必要なすべての受動コンポーネントが内部に組み込まれたBluetoothモジュールです (下の図を参照)。ただし、「モジュール」という用語は、 マイクロコントローラまたはプロセッサ とインターフェイスして「アドオン」や機能を提供できるデバイスを指す場合もあります。

一例を挙げると、 BLUENRG-232 Bluetooth SoCには、Bluetooth対応システムを作成するために必要なすべてのシリコンが統合されていますが、正しく機能するために必要な外部アンテナ、電源回路、および受動部品は含まれていません。

すべてのパッシブ部品を内蔵したQN9080MモジュールとBlueNRG-232（コンポーネントが必要）

フルモジュールの利点

議論を簡略化するために、この記事では、「フル モジュール」とは、正しく機能するために必要なすべてのコンポーネントが含まれているモジュール (QN9080Mなど) を指します。これらのタイプのモジュールは、複数のダイ、小型PCB、および外部コンポーネントを統合しているため、シングルチップ モジュール (BlueNRG-232など) よりも高価になることが多いです。しかし、そうすることで、プロトタイプの開発時間を大幅に短縮することができます。開発期間の短縮により、価格上昇分を相殺しながら、組織に競争上の優位性（市場への最初の参入ではないにしても、迅速な参入）をもたらします。

フルモジュールを使用すると、いくつかの利点があります。

- エンジニアがハードウェア要件（アンテナ設計など）について学習する必要がなくなります。

- デバイスに関する最高の内部知識を持つメーカーによって設計されているため、デバイスの最高のパフォーマンスが得られます。

- リールで提供されることが多く、必要な受動部品をすべて統合することで、部品数を減らして製品の製造時間を短縮できます。

- 既成のモジュールは、多くの場合、スタンドアロン プロセッサとして使用できるため、Armコア、ADC、DAC、SPI、I²C、UARTなどの多くの既成モジュールを使用して、外部のマイクロコントローラまたはプロセッサが不要になります。

ただし、設計者がフル モジュールを使用する最大の理由の1つは、多くのモジュールがCEおよびFCC規格に準拠するように設計およびチェックされていることです。これにより、最終製品がCEおよびFCC規制に合格する可能性が大幅に高まります。製品の設計には、CEおよびFCC規制に関する多くの困難が伴うだけでなく、不合格になったデバイスのコストも伴います。さらに、CEおよびFCCテストをさらに実行するために、数か月の追加設計作業とさらに多くの費用が必要になる可能性があります。

チップモジュールの利点

設計エンジニアが利用できるもう1つのタイプのモジュールは、「チップ」タイプです。完全なモジュールとは異なり、これらには、機能するために必要な周辺の受動コンポーネントやその他のハードウェアは含まれていません。設計エンジニアは、必要な受動部品、PCBまたは外部アンテナの設計方法を考慮し、EMCの考慮事項に注意する必要があります。

しかし、チップ モジュールの使用は、正しく行えば非常に有益であり、場合によってはフル モジュールよりも望ましいこともあります。フルモジュールとは異なり、チップモジュールを使用すると設計者は設計をより細かく制御できるため、PCBサイズとコストを大幅に削減できます。外部の受動部品とアンテナを考慮する必要がありますが、チップ モジュールとこれらの外部部品のコストは、フル モジュールのコストよりもほぼ常に安くなります。

チップ モジュールを使用するもう1つの利点は、すべてのフル モジュールがFCCおよびCE認定を受けているわけではないことです。そのため、フル モジュールが本質的にEMC規制に違反している場合、設計者に問題が発生する可能性があります。チップ モジュールを使用すると、設計者は曲線トレース、スティッチング ビア、グランド ポア、トレース長のマッチングなど、あらゆる種類のEMC低減技術を使用できますが、既製のモジュールではこれらの手法が使用されない場合があります。

チップ モジュールは、多くの場合、製品のシングル チップ ソリューションとして使用され、I²C、SPI、GPIO、ADC、DAC、I²S、UARTなどのほとんどの標準的な周辺機器を統合します。これにより、他のマイクロコントローラやプロセッサが不要になり、総BOMコストが大幅に削減されます。また、PCBに含まれる部品が少なくなり、プログラムされるマイクロコントローラが1つだけになるため、開発時間も短縮されます。  

どれを選ぶべきでしょうか？

次の製品に選択するモジュールのタイプはいくつかの要素によって決まるため、選択を容易にするために、以下の表に各デバイス タイプとその長所/短所を示します。