无线MIC硬件设计指南

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无线MIC硬件设计指南

Rev 1 .0
2022-02-23

一目录

一目录............................................................................................................................................. 2
二版本历史..................................................................................................................................... 3
三硬件设计说明............................................................................................................................. 4
1.原理图设计总原则................................................................................................................4
2. PCB设计总原则......................................................................................................................4
3.模具设计原则........................................................................................................................4
4.电源模块：电源完整性设计................................................................................................5
5. RF模块：天线设计及布局....................................................................................................5
6. Audi。模块.............................................................................................................................. 9
7.防静电/浪涌设计................................................................................................................ 11
8.装配说明.............................................................................................................................. 11
四电气性能不良 Debug流程...................................................................................................... 12

DAC/功放输出电流声较大................................................................................................ 12
RF性能差.............................................................................................................................. 13
3.进入升级模式但无法升级..................................................................................................13
4.芯片不能开机...................................................................................................................... 13
5.搜索不到RF设备................................................................................................................ 13
6.按键没有响应...................................................................................................................... 13
7.耳机无声音或声音小.......................................................................................................... 13
8.充电异常.............................................................................................................................. 13
9.芯片功耗大.......................................................................................................................... 14
五芯片封装..................................................................................................................................... 15

二版本历史

版本	注释	修改时间
V1 .0	文档初始版本	2022-02-23

三硬件设计说明

硬件开发基于以下优先设计原则：产品结构->天线->地场->晶振->电源->敏感信号。

1.原理图设计总原则

原理图设计要求性能达标。如稳定性，功耗， ESD， EMI等。注意每个模块的元件选取保留余量。设计时，需要按模块设计进行分类，尽量避免模块间 IO 的复用。若产生复用，则需重点检查时序是否存在冲突等。

2. PCB设计总原则

（1） PCB设计推荐4层板，叠层结构为S-G-G-S。靠近主控芯片和信号线的中间层要保证完整，且表层信号层也应保证地完整。
（2）若PCB设计为2层，注意地线的铜箔尽量大且完整，用地线将敏感信号和干扰源隔开。用于隔开的地线，需布置过孔。
（3） AGND与GND 的应在电池的负极单点连接。布局方面，模拟部分和数字部分尽量分开。
（4）元件布局尽量将敏感元件放在PCB 中间，主控，FLASH，晶振等。其他非敏感元件可放在PCB边缘，减少敏感器件受静电放电损坏的几率。
（5） RF天线必须放置板边，朝向 PCB板外，且在PCB最外面。天线周围尽量不要有金属，保证天线有足够净空区。如果天线没办法放在靠近模具的最外面，最好使用FPC天线。
（6）接口旁边可预留防 ESD器件，如充电柱， USB座等。
（7）为提高PCB 良率，过孔孔径/焊盘大小优先采用0.4mm/0.6mm，电源和数据线都采用此类过孔。可适当采用0.3mm/0.5mm过孔。走线设计，优先考虑最小线宽/线距=6mil/6mil，电源线和地线尽量加粗。

3.模具设计原则

（1）无线MIC方案，模具设计要充分考虑RF天线与人体的分离程度，尽量避免天线设计贴近人体，优化天线的辐射性能。
（2） MIC孔的位置，应保证较好的采声路径，模具设计应保证Speaker与MIC 的良好隔离，避免形成回声路径。
（3）喇叭单元应充分考虑受辐射的可能性，将其避开天线，电感，电池等辐射元件。
（4）项目立项前期应重点考虑产品结构，合理设计天线立体空间。

4.电源模块：电源完整性设计

（1）原理图及其原理说明

a. DCDC 回路尽量靠近主控放置，退耦需保证较好的地回路到芯片衬底处。 106 电容靠近电感放置， 105 电容靠近BTVDD放置。
b.电感选型应充分预留余量，使用10UH绕线电感，饱和电流> 150mA。
c.所有电源退耦电容应靠近主控管脚放置。
d. VBAT、 IOVDD、 BTVDD 电容必需使用16V耐压值，其他为6.3V耐压值。

（2） PCB设计说明

a. DCDC 回路尽可能靠近主控放置，且退耦电容地多打过孔。
b.大功率元件应靠近电源口放置，减少轨道塌陷噪声。
c.大电流回路应避开敏感元件及模块，如RF地回路远离晶振， DAC， ADC等。
d.为考虑地场完整性，建议使用4层板设计，有效降低地噪声。
e. DCDC模块电路尽可能远离天线，避免干扰。

5. RF模块：天线设计及布局

（1）原理图及其原理说明
a.天线效率上，单极>Loop>双极，但是单极天线容易受周围材料影响，选型视结构，
PCB而定。
b.原理图上预留Π型匹配网络，实际参数根据天线进行匹配后确定。
c.为提升ESD性能，可在天线端增加TVS器件，要求结电容小于1 pF。
（2） PCB设计说明
a.天线和地必须统一设计，不能脱离地场而把天线当作独立元件来设计。
b. RF 电路需放置在PCB板边，天线朝向 PCB板外， PCB天线周边不要有金属。
c. DCDC，高速信号线，音频线应避开天线放置，减少相互之间的干扰。
d.元器件尽量紧凑摆放，并保证主控芯片下方有完整地。
e. RF传输线要进行50 Ω设计，若要求高可要求板厂协助设计。
f.考虑地场完整性，若天线性能不达标，建议使用多层PCB设计。

（3）天线场设计

天线辐射性能必须采用整体设计的思维，以使无线性能达到最优。要求地场设计完整，无破碎的地、板边可适当渡边、立体空间干净。
1 单极天线：单极天线即单端天线，只有单臂，要设计具有出色性能的单极天线，必须考虑单极天线的镜像特性。因此设计具有足够尺寸的地场，且地场完整，才能提供单极天线所需的镜像面。
2 双极天线：双极天线原则上应用于长条形板子中，双极天线两侧长边具有天线效应，两侧长边地也是天线的镜像面，红色板边处，因此必须设计出足够长度的地场，才能发挥双极天线的最优性能。
3 回路天线：回路（Loop）天线是单端且天线终端短路的天线，一般应用于圆形板子中，由于采用类圆形绕线设计，相对单极天线，理论上效率会降低，回路天线也需要镜像面，因此其地场设计也必须完整且尺寸足够。
4 板载天线：板载天线设计基于 PCB 尺寸，一般应用于 PCB 尺寸较大的板子（大于半波长），优选“单极板载天线”、次之“双极板载天线”，可借助各类仿真软件，验证设计结果。在无仿真条件下，推荐使用标准倒F天线设计。
单极板载天线：适合各类形的板子，原理参见上述 “单极”介绍。
a 在保证地场尺寸和完整性的前提下，设计尽可能大的净空区。 b 天线布局在外侧，即按键侧、背离人体侧等，无遮挡的一侧。 c 走线等宽，尽可能保证线宽在 0.5mm 以上。
d 地场完整、板边地连续。
双极板载天线：适合长条形板子，原理参见上述“双极”介绍
a 天线尾端增加地平面，离地安全间距 0.6mm 以上。
b 天线长度占 PCB 长度的一半左右。
c 天线尺寸在 16x3 .5 左右，可适当调整，离地的净空可适当加大。 d 天线布局在外侧，即按键侧、背离人体侧等，无遮挡的一侧。
e 走线等宽，尽可能保证线宽在 0.5mm 以上。
f 地场完整、板边地连续