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AC112N蓝牙耳机硬件设计指南V1.1

📎 原始文档:https://www.kdocs.cn/l/clvmbvIw1EK6imagehttp://www.zh-jieli.com/

AC112N蓝牙耳机

image

硬件设计指南

版本:V1.1

日期:2026.03.09

<重要声明>

1、 主控输入电压(VBAT系统供电<=4.5V, VPWR 内置充电<=5.5V)
2、 主控电源电容选型(注意容值随电压升高而下降,优选0402或更大尺寸封装电容)
3、 天线输入端必须预留ESD管,请使用推荐型号
4、 充电输入端必须预留浪涌保护电路,如OVP保护IC、 单向TVS管、OVP+TVS等,根据需求选择
5、 软关机配置IOVDD掉电,需选用指定IO开机唤醒,如PA5、 PA6、 PA7、 PA8、 VPWR(优选PA5)
6、 软关机配置IOVDD不掉电,则所有IO都可做开机唤醒(优选PA5)
7、芯片出厂默认晶振双脚起振(单脚振方案,空片必须烧写器勾选XOSC_PIN_MODE=Single模式烧写)
8、 芯片出厂默认DCVDD省电容(DCVDD带电容方案,空片必须烧写器勾选DCVDD=cap模式烧写)
9、 芯片若有绑出SW管脚,则可支持DCDC/LDO模式,请严格参照标准原理图取值设计
10、 芯片若有绑出VCM管脚,则可支持VCM带/不带电容,请务必检查软硬件配置是否对齐
11、 芯片支持VPWR或PA5单线串口升级,要求各线路对地总电容值应<=102
12、 产品必须带锂电保护(如电池无锂保,则PCB板必须有锂保)
13、 产品必须考虑支持硬件复位(如PA5接按键低电平复位、VPWR接5V充电输入复位)
14、~~ 产品必须预留烧写IO测试点 (V~~BAT、 VPWR、 PA2、 PA5、 GND)
<注> DCDC方案,存在DCDC辐射、及电源扯动等固有特性,必须严格注意规避!

版本信息

日期版本号描述
2025/12/19V1.0初始版本
2026/03/09V1.11、 更新电源/音频说明(如不分PGND和GND、 强调功率电感额定电流_取饱和电流Isat/温升电流Irms 的最小值≧ 200mA、 音频噪声优化说明等)
2、 更新串口升级IO_线路对地电容值<=102
3、删除无线升级说明(若要支持,请联系SDK开发组评估)

image 目录
第 1章.概述................................................................................................................................................... 3
1.1.芯片简介................................................................................................................................................ 3
1.2.设计说明................................................................................................................................................ 4
第2章.硬件设计........................................................................................................................................... 4
2.1.产品结构、板层设计............................................................................................................................ 5
2.2.天线设计................................................................................................................................................ 5
2.3.地场设计(关键项) ............................................................................................................................ 6
2.4.晶振设计................................................................................................................................................ 7
2.5.电源设计................................................................................................................................................ 8
2.5.1.基本原则.......................................................................................................................................8
2.5.2.接口说明....................................................................................................................................8
2.5.3.供电场景及范围........................................................................................................................9
2.5.4.充电管理设计(VPWR、 VBAT) ................................................................................................9
2.5.5. DCDC设计(关键项) ............................................................................................................. 10
2.6.音频ADC设计(MIC输入) ............................................................................................................... 12
2.7.音频DAC设计(DAC输出) ............................................................................................................... 13
2.8.内置触摸设计...................................................................................................................................... 15
2.9. NTC检测电路设计............................................................................................................................... 16
2.10. PWM LED设计..................................................................................................................................... 16
2.11.数字外设和IO重映射设计.............................................................................................................. 16
2.12.防静电设计........................................................................................................................................ 17
2.13.防浪涌设计........................................................................................................................................ 18
2.14. EMC/EMI 防护设计............................................................................................................................. 18
第3章.开发、生产、量产说明.................................................................................................................19
3.1.烧写、升级、测试说明...................................................................................................................... 19
3.2.硬件复位说明...................................................................................................................................... 20
3.3.耳机生产装配说明.............................................................................................................................. 20
3.4. TWS生产配对说明............................................................................................................................... 20

第 1章. 概述

1.1.芯片简介

AC112N系列是集成蓝牙双模6.0 的32 位SOC,主推高性能、低功耗、低延迟的蓝牙及音频应用,如TWS/OWS耳机、头戴式/面条式立体声耳机、插卡类耳机等。
其内置“充电管理、DCDC 电源、LDO 电源(3.3V IOVDD、MIC_BIAS、SDPG),晶振,蓝牙,AUDIO DAC (2路24bit)、AUDIO ADC(1路24bit)、SARADC (10bit)、LP_Touch (4路)、PWM_LED单元、SD、 UART、 Timer、 PWM、 IR红外接收、LEDC灯带控制、PLNK (数字MIC)、 内置上下拉电阻、 多档驱动电流、耐5V输入IO”等资源,具备丰富的数字外设和IO重映射功能。
实际应用,AC112N方案支持在最小系统(电源、地、 晶振)基础上,依据芯片规格书分配IO,灵活拓展外设。设计参考如下:
image AC1123A TWS耳机硬件框图
image AC1123F 头戴式/中控式蓝牙耳机硬件框图

1.2.设计说明

(1)产品设计原则

1)产品必须考虑静电标准:接触放电大于±4KV,空气放电大于±8KV,设计留有余量。
2)产品必须考虑抗浪涌:一般大于±48V(标准必须根据产品应用场景调整),设计留有余量。
3)产品必须考虑电源保护,如防过压/防过流/防反接/防浪涌等。
4)产品若用电池供电,要求电池电压0V时,充电下产品必须能正常工作,不依赖于电池电压。
5)产品必须支持长时间运输(如船运模式),出厂时特殊配置进入极限最低功耗。

(2)原理图设计原则

总的原则是,优先功能模块化设计,参考典型电路方案,合理元件选型,留有余量设计,在标识上务求准确可靠、简洁明了,保证后续软件开发的便捷、可靠、 高效。
设计时,务必考虑IO分配原则, 比如:
1)务必考虑IO 电气干扰,如避免在敏感模拟信号旁边分配高速数字跳变信号等。
2)务必考虑IO特殊状态(如上电、软关机、掉电唤醒、长按复位、合绑等)。
3)务必考虑IO 电气特性,如IO驱动电流、耐高压、上下拉电阻、 IO 内阻等特性。
4)务必避免IO复用,若产生模块间 IO复用,则需重点检查时序是否存在冲突等。

(3)PCB设计原则

硬件开发基于以下优先设计原则:产品结构->板层->天线->地场->晶振->电源->敏感信号。
1)结构设计:模具最优化设计。射频/音频应用时,务必考虑天线、MIC、 喇叭等结构设计,以最大化发挥产品性能。
2)板层设计:优选多层板,可以提供完整地平面和信号线布局空间。若是单层板/2层板设计,则严格要求地回路阻抗小。
3)天线设计:选择合适的天线类型,和摆放空间。 (蓝牙一般优选倒F天线)
4)地场设计:多层板必须留一层完整的地平面;双面板或单面板,地回路要合理设计。 (地直接影响系统性能)
5)晶振设计:远离干扰源。
6)电源设计:关注电源退耦电容、 电源布局、和线宽线长。
7)敏感信号设计:如 “DAC、 MIC、 LINEIN、 触摸”等功能模块或走线,注意远离干扰等。

第2章. 硬件设计

以蓝牙耳机产品为例,优先以下流程设计:
产品结构、板层设计->天线->地场->晶振->电源->敏感信号设计等

2.1.产品结构、板层设计

1)产品结构

项目立项前期必须重点评估产品结构, 以最大化发挥无线射频、 声学音频性能。
重点留意“天线”、“MIC”、“喇叭腔体”的结构位置,要求“天线”有足够的辐射空间、 “MIC”
利于声音高质量采集等, “喇叭腔体”利于声音高质量传输等, 以向客户提供优越性能的产品。

2)PCB板层设计

PCB 板优选多层板, 以提供完整的地平面和信号线布局空间。单面板或双面板设计,则严格要求电源信号完整性,要求 “地回路阻抗小”。
好的产品结构和板层,可以高效、快速的推进项目实现和落地, 以最低的时间成本获取收益。

2.2.天线设计

天线必须有足够的立体空间。
天线效率理论上“单极>双极>Loop”,但是单极天线容易受周围材料影响,从而改变天线特性。
因此,天线选型,需结合产品的外观、尺寸、 结构、使用场景决定:
1)小尺寸的产品,优选顺序为: “FPC->陶瓷->板载”(原理上:单极->双极->Loop)。
2)大尺寸的产品(长边≧4CM),直接设计板载天线(原理上:单极->双极),板载天线类型有 “倒 F、 蛇形、 I 型等”,考虑稳定性,首选倒 F 型。
特别地,PCB设计,请遵循以下流程设计:天线布局->匹配网络、传输线50欧姆设计

(一)天线布局

image

图2-2-1 天线镂空(绿色框内)

1)根据空间结构,必需合理选择天线类型和布局位置,远离电池、 喇叭、触摸铜箔、人体等。
2) “天线”和“地”需要统一设计,要求地平面完整,空间足够。
3)天线必需靠近板边放置,净空区尽可能大,至少≧3mm。
4)天线背面禁止任何走线、及敷铜,必需镂空。
5)天线必需远离 “DCDC 电路、翻转IO”等,减少对RF 的干扰。
6)天线必需远离DAC、 MIC等电路,减少RF辐射导致的射频噪音。

(二)匹配网络、传输线50欧姆设计

蓝牙天线匹配网络有:T 型、 Π型、 L 型;
前期设计上,小尺寸天线选 T 型,大尺寸天线选Π型;最后实际使用一般是 L 型;任何一款 “天线”或 “样机”必须做阻抗匹配,匹配参数以实际调试为准。
image

图 2-2-2 天线匹配网络及传输线(白色线)

1)天线匹配网络及传输线,要控制好50欧阻抗设计。可要求板厂设计实现,也可使用阻抗计算工具(如 SI9000),根据 “板厚、板层、板材、铜厚”合理设计 RF 传输线的 “线宽、线距”。
2)匹配物料要求紧凑摆放,周边地场干净完整。布局上需避开晶振、MIC、 DAC等敏感信号,以及高速数字翻转信号。
3)传输线,走线尽量短,禁止有分支。
4)传输线,走线尽量直线引出,避免90度拐角走线。
5)传输线,两侧的地打过孔墙,一般按 1-2mm 的间距打过孔墙。

2.3.地场设计(关键项)

优秀的地场设计,可以有效降低各类噪声,提升 RF、 DAC、 ADC 等性能和抗静电能力,请重点关注;
AC112N有3种地网络:
1)GND:一般包括“逻辑、数字、控制、 电源、蓝牙”等地回路。
2)AGND:一般包括 “MIC、 DAC”等音频模拟地,及音频相关的电源模拟地。
3)PGND:一般包括DCDC 电源相关的地回路。
设计注意事项:
1、 音频方案,严格区分 GND(数字)和AGND(模拟)。 (不分地,存在音频噪声风险)
1)模拟音频(MIC/DAC)相关电路的AGND,独立走线回主控AGND管脚。
2)AGND 回路要求无噪声(即电流平稳,无抖动),一般短接于电池端、或功放bypass处,走线≧0.5mm;有功放方案,一般区分功放地、主控地,且各自独立在电池端短接,电池尽量布局在功放和主控中间。 多层板、或受尺寸限制样机,可尝试AGND在主控GND 处短接(注意验证MIC/AUX/DAC 等是否有噪声)。
2、 DCDC/LDO 方案,无须区分 PGND 和GND ,PGND 就近和GND 短接。
3、GND到电池负端阻抗尽可能最小,即走线、 铺地尽可能宽, 4层PCB 必须设计一层完整的铺地地层。地回路路径(包括电池负端到锂保IC)不能出现窄带、细线、破碎的地面。
4、主控和其各电源退耦电容必须共地良好,严禁破碎。
image

图 2-3 完整的中间地层

2.4.晶振设计

AC112N有1组晶振接口,一般外接24M 晶振,选型要求频率精度±10PPM,负载电容 10PF,谐振电阻≤60欧)
设计注意事项:
1、 若封装有绑出XOSCI、 XSOCO管脚,则支持单脚/双脚振,优选双脚振(芯片出厂默认配置)
2、若封装只绑出XOSCI管脚,则只支持单脚振,需配置单脚振模式烧写器烧写,才可正常工作
3、 产品必须选择精度高、稳定性好、可靠性强的晶振,这将直接决定产品的稳定性和可靠性。
4、 产品出厂前必须用我司《蓝牙测试盒》等工具,测试频偏及校准(± 10KHz 以内)。
5、若产品性能异常,如开关机异常、蓝牙距离或指标异常等,可关注晶振是否受到干扰,围绕晶振选型、布局、走线、接地回路等排查优化。
设计参考如下:
image

图2-4-1 双脚振(2层板)

image

图2-4-2 单脚振(2层板)

image

图2-4-3双脚振(4层板)

注 1:晶振需远离高频数字、敏感模拟、RF和易受干扰模块。
注2:晶振布线不宜过粗、过长,尽量用地线包裹屏蔽,减少其他干扰源的影响;
注3:晶振下方必须必须完整铺地,禁止走线(如电源/敏感信号等)。多层板设计时,晶振及外挂负载电容表层和相邻内层净空,不做铺地处理, 以减少寄生电感、 电容。

2.5.电源设计

2.5.1. 基本原则

1)严格参考标准原理图,选型设计。
2)各电源退耦电容靠近主控IC放置,且电容和主控必须共地一致,严格控制“地回路阻抗”。
3)各电源(大电流通路)布线线宽建议≧0.5mm,留有余量设计(一般经验50mA/0.1mm)。
4)电源走线优先路径最短化,尽量远离板边走线,以免引入干扰。走线时,要求电源(退耦电容大容值处)星形走线给各分支模块供电,先经退耦电容,再供电给各分支模块电源管脚。
5)DCDC模式存在DCDC辐射、及电源扯动等固有特性,设计上需重点规避,如蓝牙性能异常,可关注DCDC vs LDO。 围绕功率电感选型、布局、走线、PGND接地等排查优化。

2.5.2.接口说明

(一)VBAT

VBAT为整个芯片的供电输入端,一般接电池。供电电压 “IOVDD+300mV”<VBAT≦4.5V,即要求 VBAT和IOVDD压差>300mV,且IOVDD 电压>(FLASH工作电压或LVD 电压)。
设计注意事项:
1、 VBAT 内置 10-bit ADC,支持电池电压采样。
2、 耳机方案必须支持长时间运输(如船运模式),出厂时特殊配置进入极限最低功耗。建议加带船运模式的电池保护IC,保证长时间放置电池不会漏完电。

(二)IOVDD

IOVDD为LDO稳压输出,可配开关通断, 电压档位可调,最大输出电流Imax=120mA@3.0V(包含主控IO和系统消耗)。
设计注意事项:
1、 IOVDD 为芯片内部内核、蓝牙、音频、GPIO 等的主输入电源,对芯片各模块性能影响极大,应尽量避免受其他高频信号干扰,保证电源稳定性;
2、 IOVDD用于外设供电,为了保证电源稳定性,主控端IOVDD改用 10uF退耦 电容,可预防外设上电瞬间拉低IOVDD 电压风险。
3、 软关机配置 IOVDD掉电,需选用指定 IO开机唤醒,如PA5、 PA6、 PA7、 PA8、 VPWR(优选 PA5,支持长按低电平复位)。
4、 软关机配置IOVDD不掉电,则所有IO都可做开机唤醒(优选PA5,支持长按低电平复位)。

(三)SDPG

SDPG 是 IOVDD 电源域可开关输出电源,固定出口(PP2),输出特性约为 IOVDD,一般用于 SD/TF 卡供电,也可用于其他外设(需注意卡的扰动),支持 120mA强驱和30mA弱驱。

(四)MIC_BIAS

MIC_BIAS 为MIC差分或单端电路供电,可选上拉0.5K~8KΩ输出。
设计注意事项:
1、 MIC_BIAS供电,其芯片端或MIC器件端,默认都不需要接退耦电容。
2、 驻极体MIC单端隔直/差分隔直,必须使用MIC_BIAS供电。硅MIC则可改用其他IO供电,但需预留外部RC 电路, 以抑制噪声(若确认无噪声,可省去)。
3、 MIC_BIAS为音频电源,应做好隔离,远离其他干扰源,如RF、 高频数字、VBAT\SW 电源等。

(五)VCM设计

VCM 为音频参考电源。
设计注意事项:
1、 VCM 为音频参考电源,应做好隔离,远离其他干扰源,如RF、 高频数字、VBAT\SW 电源等。
2、 SDK默认配置VCM不带电容,实际硬件方案,请留意对齐配置!
1)若封装有绑出VCM管脚,则可支持VCM带/不带电容(SDK必须配置对齐)。
2)若封装未绑出VCM管脚,则只支持VCM不带电容模式,SDK也需配置为VCM不带电容模式。

2.5.3.供电场景及范围

AC112N 内置电源输入管理单元,只支持VBAT单独给系统供电,不支持VPWR单独给系统供电。设计时,需留意供电场景及电压范围。

Table 2-5-3 供电场景
主控供电场景备注
单独供电至VPWR (VBAT不接电池)不支持
单独供电至VBAT 如3.7V锂电池供电支持(IOVDD+300mV)<VBAT≦4.5V 且IOVDD 电压>FLASH工作电压或LVD 电压
供电至VBAT
同时VPWR用于充电输入端
支持VPWR为充电输入端
VBAT为充电输出端

2.5.4.充电管理设计(VPWR、 VBAT)

AC112N芯片内置充电管理,支持充电输入电压检测, 电池电量检测,涓流充电,恒流充电, 电池判满电压和判满电流等,支持寄存器配置充电相关参数等功能,支持充电输入VPWR≤5.5V,充电输出VBAT=4.2V或4.4V,最大恒流充电 Imax=250mA。
设计注意事项:
1、 VPWR不支持单独给系统供电。
2、 VPWR用于单线串口升级时,VPWR线路总电容值需尽量小(如<=102)。
3、 内置充电时, 5V充电输入需和VPWR短接,锂电池供电需和主控VBAT短接。
4、 外置充电时,5V充电输入也需和VPWR短接,可做充电插拔检测、 电池过放充电、充电硬复位功能(此时5V充电输入外挂大电容,可改用PA5单线串口升级)。
5、 为防止浪涌或过压对充电口造成损害,VPWR充电输入口必须增加浪涌保护电路(如OVP保护IC、 单向TVS管、OVP+TVS,根据需求选择,一般OVP优于TVS)。

2.5.5. DCDC设计(关键项)

AC112N 内置DCDC/LDO管理单元,其中,DC-DC通过开关降压稳压方式给芯片内部供电,从而降低VBAT 电流,提升电池功耗效率。
结构原理如下:
image DC-DC框图 LDO框图
设计注意事项:
1、 若封装未绑出SW管脚,则只支持LDO模式,请严格参照标准原理图取值设计。
2、 若封装有绑出SW管脚,则可支持DCDC/LDO模式,请严格参照标准原理图取值设计。
设计要求如下:

(一)DCDC/LDO方案物料取值&烧写说明(以AC1123A为例)

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图2-5-5-1 DCDC/LDO方案物料取值&烧写说明

(二)原理图设计

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图2-5-5-2 电源模式(DCDC)

DCDC 电路由 VBAT、 SW、 PGND、 LC功率电感及退耦电容组成,请严格参考原理图设计。
1)功率电感选型:10uH,DCR尽量小(如≦2 Ω), SFR≧20MHz,额定电流(取饱和电流Isat/温升电流Irms 的最小值) ≧200mA,感值稳定。严禁使用不稳定的功率电感,如有些电感,通过 100mA 电流时,感值<1uH,感值急剧下降。
2)DCVDD 纹波≦50mV。
3)注意电源退耦容值随电压升高而下降,请确保其工作电压下的容值≈标称值。
4)主控电源退耦电容,优选大封装尺寸(如0402及以上), 以保证工作电压下的容值。主控VBAT、 DCVDD退耦电容耐压值要求≧ 16V,主控其他电容耐压值≧6.3V;
其他外设电容依据其工作电压要求选择(防止浪涌、过冲击穿),一般5V 电源域耐压值≧ 16V。
5)使用原装电容(非拆机、 劣质电容), 以保证容值、和品质。
6)各退耦电容容值和要求请参照“标准原理图”。

(三)PCB设计

1)主控不分PGND和GND, PGND就近和GND短接。
2)功率电感尽量靠近主控, SW 走线尽量短、粗、 不过孔。
3)功率电感避免正对喇叭,需远离MIC、 DAC、 触摸、RF、 磁铁等模拟和易受干扰模块。特别是 “SW 走线和功率电感”处,禁止布线(多层板可以用地隔离)。
4)DCDC退耦电容地,必须短且大面积回到主控GND处,远离其他噪声源。主控GND要大面积铺地回电池地,尽量保证某一层完整地。
5)DCVDD 必须从 LC 滤波电容处引出,即走线经过 106 电容后,才能给其他模块供电,线宽≧0 .5mm。
6)注意功率电感的辐射干扰,优选屏蔽性能好的大尺寸封装电感。
设计参考如下:
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图2-5-5-3 AC1123A_DCDC方案Layout参考

(PIN4管脚_PGND不分地,就近和芯片衬底地GND短接)

2.6.音频ADC设计(MIC输入)

AC112N 内置 1路24位独立通道ADC,支持模拟MIC输入,可选单端省电容(仅支持驻极体MIC)、单端隔直(支持驻极体MIC/硅MIC)、差分隔直(支持驻极体MIC/硅MIC)模式,根据需求选择。
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图 2-6-1 模拟麦方案

设计注意事项:
1、MIC 器件地为模拟地,走线时必须单独连接到主控 IC 模拟地 AGND,以保证地回路干净。
2、MIC 电路必须远离干扰源,如RF天线、高频数字、VBAT/SW 电源信号等;
3、 MIC信号物料及布线路径尽量用地线包裹屏蔽,减少其他干扰源的影响;
4、MIC器件对地电容物料不可省,靠MIC器件处放置。根据实际噪声情况,可适当调整参数。推荐取值:1~ 1000pF(典型值6.8pF)。
5、MIC必须分地,为AGND;地回路顺序为“MIC_GND->主控AGND->功放Bypass 电容地或总电源地入口处(如电池负极)短接”,走线尽可能粗;多层板、或受尺寸限制样机,可尝试AGND在主控GND 处短接。 (注意验证MIC/AUX/DAC等是否有噪声)
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图 2-6-2 MIC地回路及差分走线说明

6、若MIC通话噪声异常,请先明确应用场景,区分噪声类型及来源。
重点关注AGND分地设计、2层板 vs 4层板、DCDC vs LDO,以评估是否可改板优化!
常见排查思路(以蓝牙干扰通话_远端电流声为例):
1)检查电源VBAT/DCVDD/IOVDD/VCM纹波和绑定是否异常,检查音频MIC绑定是否异常,检查 VCM 电容、DCVDD 电容是否与软硬件适配。
2)开、关通话算法录音(如使用iphone手机在安静场所录音),对比查看噪声成分。
3)关注裸板 vs 整机、DCDC vs LDO MIC录音噪声表现,明确噪声类型及来源。
如RF降功率、断开天线、关闭蓝牙跑AD_DA通路录音等,排查是否蓝牙干扰。
如MIC器件对电源或对地用等效电阻替代、MIC信号105 电容对地、关闭MICBIAS等,排查噪声耦合路径(电源/地/信号)等。

4)软硬件协同优化

硬件:优选C版本及之后版本芯片、优选MIC差分接法、MIC信号预留对地小电容、AGND分地处理、 结构装配调整等
软件:修改sdk_sy scfg_efuse_cofnig_api.c 中的 gert_pwr_mode_switch ()函数,改为返回0,可以降低整机辐射干扰。或者调整蓝牙收发策略,在蓝牙搜索、 回连和连接时把功率降低在一个合适的范围内。

2.7.音频DAC设计(DAC输出)

AC112N 内置2路24位独立通道DAC,包括 “DACLP/DACLN”、 “DACRP/DACRN”,支持2声道单端(LP/LN、 RP/RN)、2声道差分(LP+LN、 RP+RN)、2声道直推公共端(LP+LN、 RP+LN, LN为 VCMO公共端)模式,使用时根据应用场景选择。
设计参考如下:
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图 2-7-1 DAC单声道(单差分)

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图 2-7-2 DAC立体声(双差分)

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图 2-7-3 DAC立体声(VCMO)

设计注意事项:
1、 DAC 电路必须远离干扰源,如RF天线、 高频数字、VBAT/SW 电源信号等。
2、 DAC信号物料及布线路径尽量用地线包裹屏蔽,减少其他干扰源的影响;必要时,可对DAC 布局走线区域净空。
3、 DAC整个音频信号布线,走线尽可能加粗,有助于减小回路阻抗,保证良好的信噪比;
4、DAC必须分地,为AGND;地回路顺序为“DAC器件地->主控AGND->功放Bypass 电容地或总电源地入口处(如电池负极)短接”,走线尽可能粗;多层板、或MIC受尺寸限制样机,可尝试AGND在主控处短接。 (注意验证MIC/AUX/DAC等是否有噪声)
5、DAC必须预留 LC 抗干扰电路,根据实际噪声情况,可适当的调整参数。
L选型:10~560nH(typ:L=120nH),优选大尺寸封装的高频电感,ESR尽量小(如<1ohm)。
C选型:10~ 100pF (typ:C=15pF)。
6、若DAC噪声异常,请先明确应用场景,区分噪声类型及来源。
重点关注AGND分地设计、2层板 vs 4层板、DCDC vs LDO,以评估是否可改板优化!
常见排查思路(以蓝牙干扰DAC_电流声为例):
1)检查电源VBAT/DCVDD/IOVDD/VCM纹波和绑定是否异常,检查音频DAC绑定是否异常,检查 VCM 电容、DCVDD 电容是否与软硬件适配。
2)关注裸板 vs 整机、DCDC vs LDO DAC噪声表现,明确噪声类型及来源。
如RF降功率、断开天线等,排查是否蓝牙干扰。

3)软硬件协同优化

硬件:优选C版本及之后版本芯片、优选DAC差分接法、预留LC抗干扰电路、结构装配调整等软件:修改sdk_sy scfg_efuse_cofnig_api.c 中的 gert_pwr_mode_switch ()函数,改为返回0,可以降低整机辐射干扰。或者调整蓝牙收发策略,在蓝牙搜索、 回连和连接时把功率降低在一个合适的范围内。

2.8.内置触摸设计

AC112N 内置LP_CTMU低功耗高精度触摸模块,最多支持4路独立的触摸通道PA5/PA6/PA7/VPWR,其中VPWR专用于充电应用,一般不用于内置触摸!
设计注意事项:
1、 芯片内置触摸的原理:是利用检测人体分布电容对触摸铜箔电容的影响,通过检测该电容量的变化,进而达到触摸识别的功能。因此硬件设计必须尽可能减少寄生电容,布局允许情况下,触摸焊点离芯片引脚越近越好。
2、 触摸布线按最小线宽走线,且尽可能短;
3、 触摸焊盘需镂空设计(有干扰源的必需用地隔离)。
4、 触摸可适当增大铺地安全间距(前提需确保地场完整);
5、内置触摸信号是敏感的模拟信号,布局走线应远离高速数字信号,如DCDC 电感、LED、晶振、电源等,避免与之相邻或并行走线,防止被干扰。

以下为错误案例:

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图2-8-1触摸走线在晶振下面,且靠近晶振过孔,导致触摸受晶振干扰,误识别。

解决办法:避开晶振、或者用地隔离换到第3层
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图2-8-2 触摸走线在DCDC 电感下面,导致触摸受干扰,误识别。

解决办法:避开功率电感、或者用地隔离换到第3层

2.9.NTC检测电路设计

NTC 是热敏电阻检测,用于检测温度变化范围。
注 1:优选PA3作NTC检测,为特殊trim IO, 内部上拉指定 10K或200K,可省外部 1%精度上拉电阻。选型上,要求NTC 标称阻值,尽量和内部上拉阻值接近! (FLASH方案时,NTC标称阻值可选 10K或200K;OTP方案时,NTC标称阻值可选 10K,因为200K配置未开放支持);
注2:若使用其他SARADC功能 IO,则外挂 1%精度上拉电阻,不可省。

2.10. PWM LED设计

AC112N 支持普通IO(高电平/低电平)推灯、PWM_LED推灯,根据使用场景灵活选择。
其中,PWM_LED,是通过脉冲宽度调节控制 LED 的亮度与亮灭的一个模块,只有 1个模块,只能产生一个激励,支持单IO推单灯、单IO推双灯、双IO推双灯,可任意映射到PA 口。
注:区别于 Timer(PWM)推灯,PWM_LED 支持更灵活的推灯样式,不需要软件不断地介入去修改占空比,对外部的干扰更小。
设计参考如下:
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图2-10-1 单IO推双灯

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图2-10-2 双IO推双灯

2.11.数字外设和IO重映射设计

AC112N具备丰富的数字外设和IO重映射功能,FLASH方案应用时,除固定IO接口外,其余IO 可依据芯片规格书灵活分配。
注 1: 内置触摸、ADC采样检测、音频AUDIO外设,均为固定 IO,严禁随意分配。
注2:UART、 SD、TIMER/PWM/CAP/CLKOUT、LEDC(灯带控制)、PLNK(数字MIC)等外设,支持 crossbar映射,可灵活分配IO,支持映射到PA组、PP0(VPWR)、PP2(SDPG)。
<备注>
1)不推荐crossbar 映射到PP0。 因为PP0(VPWR),专用于内置充电输入,或做普通IO时,也仅用于IO按键或输入检测功能。
2)不推荐crossbar 映射到PP2。 因为PP2(SDPG),专用于SD/TF卡供电,或做普通 IO时,也仅用于IO按键或输入检测功能。

2.12.防静电设计

电子设备必须做防静电设计,因为在干燥低温的生产环境下容易产生静电,容易造成电子器件的损坏。一般地,静电设计标准(接触放电≧ ±4KV;空气放电≧ ±8KV),设计需留有余量。

一、 设计阶段防静电设计

1)产品结构,务必考虑静电防护。如增加模具厚度,加大PCBA与壳体间距,做好壳体密封等。
2)PCB地场设计必须完整,要求面积大,不存在破碎,细回路,板边连续。
3)敏感信号线严禁靠近板边走线(如晶振、触摸、音频DAC等)。
4)BT天线必须远离静电入口,且天线入口处,必须加双向TVS管。
5)供电入口(如DC5V适配器或USB5V接口等供电),必须加单向TVS管(有防浪涌除外)。
6) “缝隙、接口处电路”必须预留ESD管,如按键、 喇叭、MIC、 USB等。
7)单向信号使用单向ESD管。
8)ESD管靠近静电入口处放置。
9)在VCM退耦电容处,用 105 电容连接AGND和GND。
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图2-12 防静电处理电路

BT天线 TVS管选型列表

表 2-12 优选的双向ESD管列表
型号/名称供应商/品牌联系人联系方式/电话
ESD2D005LAASIM(阿赛姆)舒工18813929032
ST0321D4S盛邦尔罗总13923806122

备注:其它标准的TVS管可咨询上述供应商。

二、生产阶段防静电要求

请严格做好生产周期内所有阶段的静电防护。
1)所有生产、测试设备、工作环境,必须做防静电处理。
2)SMT 贴片、建议最后贴IC芯片。
3)生产、测试人员必须佩戴防静电手环、手套,穿防静电服、鞋子。
4)使用防静电材料包装、运输。

2.13.防浪涌设计

电子设备必须做防浪涌设计,因为电网、 充电器的感性特性,会在供电瞬间产生浪涌电压,造成电子器件的损坏。
注:浪涌设计标准(一般抗浪涌电压≧±48V),设计需留有余量,根据产品的应用场景调整,如一些电源适配器,浪涌峰值 100V,则抗浪涌电压必须大于 110V。
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图 2-13 5V充电保护(单向TVS管+OVP保护)

1)充电输入端(如DC5V适配器/USB5V接口等),必须加浪涌保护电路。
2)浪涌保护电路:OVP保护IC、单向TVS管、OVP+TVS,根据需求选择,一般OVP优于单向TVS。

单向浪涌TVS管选型列表

表 2-13 48V标准优选的单向TVS管列表

型号/名称供应商/品牌联系人联系方式/电话
ST0651D4/ST0571D4盛邦尔罗总13923806122
MDFN2A051SMMe秦总13902974144
RSD8576AF立川林总18598015358

备注:其它标准的TVS管可咨询上述供应商。

2.14. EMC/EMI 防护设计

需要过电磁兼容性标准、或进行电磁兼容性设计的方案,从以下方面优化电磁辐射和电磁干扰:
1)增加PCB屏蔽罩。
2)高速信号线加磁珠、LC、 RC滤波电路,如USB、 SD、 LCD等信号。
3)多层板,信号线和电源线走中间层。
4)合理布局,使 “带辐射的走线”尽可能短。
5)PCB板边连续地,且有完整的地平面。
6)易受干扰的信号注意保护,如走内层、地隔离、地包裹等。

第3章. 开发、生产、量产说明

3.1.烧写、升级、测试说明

AC112N支持串口烧写升级,使用时,请留意烧写升级场景及烧写电压。
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图3-1-1 烧写、升级、测试说明

注 1: 芯片出厂默认配置晶振双脚起振(单脚振方案, 空片必须烧写器勾选 XOSC_PIN_MODE=Single模式烧写)!
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图3-1-2 晶振烧写配置

注2:芯片出厂默认配置DCVDD省电容(DCVDD带电容方案,空片必须烧写器勾选 DCVDD=cap模式进行烧写)!
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图3-1-3 DCVDD 电容烧写配置

3.2.硬件复位说明

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图3-2 硬件复位说明

3.3.耳机生产装配说明

由于整机环境直接影响产品的性能,因此必须重视整机的装配,注意装机的一致性。

1)电池、 电池线需要固定安装,远离喇叭/天线/功率电感等敏感信号,避免耦合干扰。

比如, 电池贴海绵胶垫高固定,拉大与天线的距离, 以提升RF性能
比如, 电池焊点面,背对喇叭放置, 电池和电池线尽量远离喇叭及喇叭线。
2)喇叭、喇叭线、MIC线需要固定安装,远离电池/天线/功率电感等敏感信号,避免耦合干扰。比如, 电池线和喇叭线双绞线处理,分开装配, 以减少耦合干扰,保证装机的一致性。
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图3-3 双绞线示意图

3.4.TWS生产配对说明

TWS方案应用,默认声道相同的耳机不能配对。 未使用软件或硬件分配声道,或未使用测试盒固定声道,TWS配对成功后,会随机分配声道,从而导致生产配对异常风险。
因此,建议使用测试盒搭配模具,进行烧写配对,以固化声道信息,来保证生产配对良率/效率。