AC706N硬件设计指南V1.1
AC706N硬件设计指南
V1.1
目录
第 1章.版本信息........................................................................................................................................... 4
第2章.设计标准........................................................................................................................................... 4
2.1.产品设计标准:安全、稳定、可靠....................................................................................................4
2.2.硬件设计标准和步骤............................................................................................................................4
2.3.缩写术语注释........................................................................................................................................ 5
第3章.原理设计........................................................................................................................................... 5
3.1.电源........................................................................................................................................................ 5
3.1.1.充电管理.......................................................................................................................................5
3.1.2. VBAT.............................................................................................................................................. 5
3.1.3. IOVDD ........................................................................................................................................... 5
3.1.4. SDPG ............................................................................................................................................. 5
3.1.5. MIC_LDO/MIC_BIAS ....................................................................................................................5
3.2.晶振........................................................................................................................................................6
3.3.射频........................................................................................................................................................6
3.3.1. BT蓝牙.......................................................................................................................................... 6
3.3.2. FM.................................................................................................................................................. 6
3.4.音频AUDIO ..........................................................................................................................................6
3.4.1. AUX模拟通路输入(LINEIN).................................................................................................. 6
3.4.2. ADC 数字通路输入(LINEIN/MIC)..........................................................................................6
3.4.3. DAC ................................................................................................................................................ 7
3.4.4. IIS ................................................................................................................................................... 7
3.5. Peripherals ..............................................................................................................................................8
3.5.1. ADC(SARADC)......................................................................................................................... 8
3.5.2. QDEC .............................................................................................................................................8
3.5.3. SPI .................................................................................................................................................. 8
3.5.4. SD ...................................................................................................................................................8
3.5.5. USB ................................................................................................................................................ 9
3.5.6. IIC .................................................................................................................................................. 9
3.5.7. UART..............................................................................................................................................9
3.5.8. MCPWM .........................................................................................................................................9
3.5.9. Timer/CAP/PWM ........................................................................................................................... 9
3.5.10. IR .................................................................................................................................................. 9
3.6. IO ..........................................................................................................................................................10
3.6.1. IO 上下拉电阻、上电默认配置................................................................................................ 10
3.6.2. IO 驱动电流、状态、高压IO(HVT) ......................................................................................... 10
第4章. PCB设计........................................................................................................................................ 11
4.1.产品结构、板层设计.......................................................................................................................... 11
4.2. BT和FM天线.................................................................................................................................... 11
4.2.1.天线种类和选择标准................................................................................................................. 11
4.2.2. BT天线设计要求........................................................................................................................ 11
4.2.3. FM天线设计要求....................................................................................................................... 12
4.3.匹配网络、BTRF传输线50欧姆设计............................................................................................. 12
4.4.地场设计(关键项) .......................................................................................................................... 13
4.5.晶振规格及设计要求.......................................................................................................................... 14
4.6.电源设计.............................................................................................................................................. 14
4.6.1.电源退耦电容选型、规格、布局.............................................................................................14
4.6.2. IOVDD 特殊要求(重点) ..............................................................................................................14
4.7.音频Audi。设计.................................................................................................................................. 14
4.7.1. AUX输入设计............................................................................................................................. 14
4.7.2. MIC输入设计............................................................................................................................. 15
4.7.3. DAC输出设计、 噪声处理.........................................................................................................16
4.7.4. IIS输入、输出............................................................................................................................ 16
4.7.5.功放外设设计.............................................................................................................................16
4.8.外设Peripherals .................................................................................................................................17
4.8.1. USB 布线要求............................................................................................................................. 17
第5章.其他................................................................................................................................................. 17
5.1.静电...................................................................................................................................................... 17
5.1.1.静电设计标准.............................................................................................................................17
5.1.2.防静电设计.................................................................................................................................18
5.1.3. BTRF TVS 管选型列表............................................................................................................... 18
5.1.4.生产防静电要求.........................................................................................................................18
5.2.浪涌...................................................................................................................................................... 18
5.2.1.浪涌设计标准.............................................................................................................................19
5.2.2.防浪涌设计.................................................................................................................................19
5.2.3.单向浪涌TVS 管选型列表........................................................................................................ 19
5.3. EMC/EMI ............................................................................................................................................. 19
5.4.装配注意事项......................................................................................................................................20
第 1章.版本信息
本文档用于指导硬件设计,其中 “原理设计”描述相关原理和接口信息, “PCB设计”描述相关设计细节和注意事项。
| 时间 | 版本 | 描述 |
|---|---|---|
| 20230707 | V 1.0 | 原始版本 |
| 20230401 | V 1.1 | 更新FM 匹配电路参数 |
第2章.设计标准
2.1.产品设计标准:安全、稳定、可靠
1、 产品必须满足静电标准:接触放电大于±4KV,空气放电大于±8KV,设计留有余量。
2、 产品必须满足抗浪涌: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、 在电池电压为0V时,充电下产品必须能正常工作,不依赖于电池电压。
4、 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。
5、 TWS产品尽可能选择可靠配对方式, “双击配对”容易产生混配,如客户确实需要,标红此功能负面影响。
2.2.硬件设计标准和步骤
1、 方便优质量产、方便高效测试。
2、 硬件系统设计步骤:产品结构->原理设计->天线->地场->晶振->电源->敏感信号。
备注:
产品结构:考虑MIC、 天线等空间位置, 以满足其性能要求。
原理设计:各器件必须满足使用需求,且品质必须可靠。
天线:选择合适的天线类型,和摆放空间。(蓝牙一般优选倒F天线)
地场:双面板或单面板,地回路要合理设计,因为地直接影响系统性能。
晶振:远离干扰源。
电源:关注电源退耦电容回路、和线宽线长。
敏感信号:如 “DAC、 MIC、 LINEIN”等,注意远离干扰。
2.3.缩写术语注释
VPWR: 充电输入端
VBAT: 电池供电端,或电池充电输出端
第3章.原理设计
JL706N 内置 “充电管理、IOVDD、 SDPG、 MIC_LDO/BIAS、 32.768K计时模块,2路晶振,蓝牙模块、FM接收模块,1路AUDIO ADC、2路AUDIO DAC、1组IIS、16路SARADC+1路PADC0、 1组QDEC、2组SPI、 1组SD、USB1.1、IIC、2组UART、2组MCPWM、4个Timer、4路PWM、 IR; 内置上下拉电阻、4档驱动电流、 高压IO”等资源。
3.1.电源
3.1.1.充电管理
芯片内置充电管理,当VPWR-VBAT≧1V时,恒流最大充电电流300mA,充电输入电压4.5V ≦VPWR≦5 .5V,支持输出VBAT=4 .2V或4 .35V两档模式,支持同时给电池充电和系统供电。
使用外置充电时,VPWR用于充电插拔检测。
3.1.2. VBAT
VBAT是整个芯片的供电输入端,供电电压VBAT≦4.5V,一般接电池。
3.1.3. IOVDD
IOVDD是3.3V 电源域LDO稳压输出,输出范围2.2V≦IOVDD≦3 .4V, 电压档位可调,最大输出电流Imax=250mA (包含主控IO和系统消耗),在VBAT或VPWR不掉电情况下,IOVDD可关闭(特殊模式:除PB0/PB1/VPWR外,其它IO均不可控)。
3.1.4. SDPG
SDPG是3.3V 电源域可开关输出电源,固定出口(PB5),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),支持强驱和弱驱。
3.1.5. MIC_LDO/MIC_BIAS
MIC_LDO/MIC_BIAS是用于MIC差分或单端电路供电的输出电源;其中MIC_LDO是LDO稳压输出,输出范围2V≦MIC_LDO≦3V, 电压档位可调,MIC_BIAS可上拉0 .5~ 10KΩ输出。
3.2.晶振
芯片有2组晶振接口,XOSCI/XOSCO和PB2/PB3,XOSCI/XOSCO一般接24M 晶振,PB2/PB3 一般接32.768K 晶振。
3.3.射频
3.3.1. BT蓝牙
BTRF是2 .4G蓝牙天线接口,工作频段:2.40~2.48GHz,必须配套2 .4G蓝牙天线,以保障蓝牙收发性能。
输出功率最大+ 10dBm,接收灵敏度最小-93dBm,其它指标见 “规格书”。
3.3.2. FM
FMIP是FM天线接收接口,支持64~ 108MHz频段;接收灵敏度最小5dBuV,其它指标见“规格书”。
3.4.音频AUDIO
3.4.1. AUX模拟通路输入(LINEIN)
芯片支持5模拟通路输入LINEIN大信号,其中MIC模拟通路也支持输入小信号,固定IO。
| AUX模拟通路 | AUX0 | AUX1 | AUX2 | AUX3 | MIC | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 大信号 | 小信号 | |||||
| I/O | PB6 | PA3 | PA4 | PB3 | PA1 | |
| AUX模拟通路到DAC模式 | ||||||
| 通路输入 | 单端 | |||||
| DAC输出到 | L或R | L或R | R | L或R | L | L或R |
3.4.2. ADC数字通路输入(LINEIN/MIC)
芯片只有l路ADC0,支持“模拟MIC”或LINEIN输入到ADC0;支持“差分”或“单端”输入;支持8~48KHz采样率,只支持 16bit精度,和DAC结构上相互独立。只有高压模式(偏置 1.5V),支持输入信号≦2 .8Vpp。MIC支持省电容方式输入(此模式MICBIAS和MIC需短接)。支持MIC_LDO 稳压2~3V输出,或MIC_BIAS上拉0 .5~ 10KΩ输出。 固定IO。
SNR最大94dB, THD+N最小-80dB,其它指标见 “规格书”。
| ADC0数字通路 | AUX0 | AUX1 | AUX2 | AUX3 | MIC | MIC BIAS/LDO |
|---|---|---|---|---|---|---|
| I/O | PB6 | PA3 | PA4 | PB3 | PA1 | PA0 |
| 差分输入端 | 正 | 正 | 负 | 正 | 正 | \ |
| 单端输入端 | 单端 | \ |
3.4.3. DAC
DAC有 “DACL、 DACR”2通道,支持单端模式;差分模式;直推模式;支持8~96KHz采样率,只支持 16bit精度,和ADC结构上相互独立。
SNR最大 100dB, THD+N最小-85dB,其它指标见 “规格书”。
| 单端模式 | 差分模式 | 直推模式 |
|---|---|---|
| DACL、 DACR 隔直输出 | DACL、 DACR是差分信号 | DACL/R对 VCMO直推 |
3.4.4. IIS
芯片内置ALNK模块,ALNK是一个通用双声道音频接口,用于外设DAC或ADC,支持DMA;支持 16/24bit数据位宽,兼容 18/20/32bit位宽设备;支持DAT0~DAT3 的4条独立双向通道,可独立工作(只能同时工作于基本模式或扩展模式),固定I/O。
| I/O | A | I/O | B |
|---|---|---|---|
| PA0 | ALNK_DAT0A | PA0 | ALNK_DAT0B |
| PA1 | ALNK_DAT1A | PA2 | ALNK_DAT1B |
| PA2 | ALNK_MCLKA | PA3 | ALNK_DAT2B |
| PA3 | ALNK_SCLKA | PA4 | ALNK_DAT3B |
| PA4 | ALNK_LRCKA | PA5 | ALNK_SCLKB |
| PA5 | ALNK_DAT2A | PA6 | ALNK_LRCKB |
| PA6 | ALNK_DAT3A | PC2 | ALNK_MCLKB |
3.5.Peripherals
3.5.1. ADC(SARADC)
SARADC是10Bit ADC,共16通道,固定IO。
| I/O | I/O | I/O | I/O | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| PA0 | ADC0 | PA6 | ADC4 | PB6 | ADC8 | PC5 | ADC12 |
| PA1 | ADC1 | PB5 | ADC5 | PB7 | ADC9 | USBDP | ADC13 |
| PA3 | ADC2 | PB2 | ADC6 | PC3 | ADC10 | USBDM | ADC14 |
| PA4 | ADC3 | PB4 | ADC7 | PC4 | ADC11 | PC2 | ADC15 |
| PB1 | PADC0 | 特殊通道ADC |
|---|
3.5.2. QDEC
QDEC是正交编码器检测模块,支持2线输入,只有 1组通道。支持4 phase、2 phase、 1 phase 三种模式,一般旋转编码使用 1 phase, 鼠标滑轮使用2 phase;模块自带定时器,可独立定时检查;可任意映射到PA/PB/PC 口。
| Q-decoder_0 | Q-decoder_ 1 |
|---|
3.5.3. SPI
SPI是一个标准的遵守SPI协议的串口通讯接口,支持主机和从机两种模式;支持单向和双向模式,双向只支持 1 bit data模式;支持由CPU直接驱动;支持单向DMA(不能同时收发);共2组SPI0、 SPI1,固定IO(SPI0_DO、 SPI1_DO可任意映射到PA/PB/PC 口),其中SPI0/SFC为系统自用。
| SPI1 | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| I/O | I/O | I/O | I/O | ||||
| PA2 | CLKA | PC3 | DIB(1) | PB5 | DIC(1) | PC3 | DID(1) |
| PA3 | DOA(0) | PC4 | CLKB | PB6 | CLKC | USBDP | CLKD |
| PA4 | DIA(1) | PC5 | DOB(0) | PB7 | DOC(0) | USBDM | DOD(0) |
| PA5 | D2A(2) | PC2 | D2BCD(2) | ||||
| PA6 | D3A(3) | PC1 | D3BCD(3) |
3.5.4. SD
SD是一个标准的遵守SD协议的串口通讯接口,只支持主机模式;支持高速和低速模式,时钟最高50MHz;支持命令DMA和数据DMA,且相互独立,可同时DMA;只有 1个SD0,可任意映
射到PA/PB/PC 口。
支持推灯时break SDC,用于SDC和LED_IO复用。
| SD0_CMD | SD0_CLK | SD0_DAT |
|---|
3.5.5. USB
USB是一个Full Speed(USB1. 1),通信频率 12MHz,支持普通IO功能,DP、DM为固定IO。
3.5.6. IIC
硬件IIC是一个标准的遵守IIC协议的串口通讯接口;支持主机和从机模式,不支持多机功能;支持标准速度模式(≦ 100kHz)、快速模式(≦400kHz)、快速增强模式(≦ 1MHz);共4通道,固定IO。
| I/O | IIC | I/O | IIC | I/O | IIC | I/O | IIC |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| USBDP | SCL_A | PC4 | SCL_B | PB6 | SCL_C | PA5 | SCL_D |
| USBDM | SDA_A | PC5 | SDA_B | PB7 | SDA_C | PA6 | SDA_D |
3.5.7. UART
UART有UART0、UART1。UART0仅支持普通单byte接收发送模式,可任意映射到PA/PB/PC 口。UART1支持接收带循环Buffer 的DMA模式和普通模式,可任意映射到PA/PB/PC 口。
3.5.8. MCPWM
MCPWM模块包括:2个Timer 时基模块,2对独立PWM通道,故障保护输入;MCTimer是 16位定时器;MCPWM支持边沿对齐和中心对齐输出模式,支持运行中更改频率、 占空比,支持灵活配置每对通道的电平状态,支持编程死区控制,支持硬件故障输入;可任意映射到PA/PB/PC 口。
| MCPWM_H0 | MCPWM_H 1 |
|---|---|
| MCPWM_L0 | MCPWM_L 1 |
3.5.9. Timer/CAP/PWM
Timer 有 Timer0~Timer3 共 4 个 16 位定时器, 支持定时 TMRx/计数/捕捉 CAPx/时钟 CLKOUTx/PWMx,驱动源支持 “内部时钟”和 “外部信号”,除TMR0~3、 CLKOUT0为固定IO 外,其它可任意映射到PA/PB/PC 口。
3.5.10. IR
IRFLT是一个专门用于滤除红外接收头上窄脉冲信号的硬件模块,可任意映射到PA/PB/PC 口。
3.6.IO
3.6.1. IO上下拉电阻、上电默认配置
| Resistor | Pull-Up (上拉) | Pull-Down(下拉) | IO 内置上下拉电阻偏差为“±20%” | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Register | PU | PD | |||
| Port Bit | 0 | 1 | 0 | 1 | |
| PA0~PA6 PB0、PB6/7 PB2~PB4 PC1~PC5 | — | 10KΩ | — | 10KΩ | |
| PB1、 PB5 VPWR(PP0) | — | 200KΩ | |||
| USBDP | — | 1.5KΩ | — | 15KΩ | |
| USBDM | — | 180KΩ |
注: “—”代表 “关闭”。
| 芯片上电特殊配置IO | 默认上拉 | 默认下拉 |
|---|---|---|
| PB1=200KΩ、 PC1=10KΩ | PA2=10KΩ、 USBDP/DM=15KΩ |
3.6.2. IO驱动电流、状态、 高压IO(HVT)
| IO输入逻辑电平 | Input VH≧0 .7 *IOVDD, Input VL≦0 .3 *IOVDD | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| HD1、 HD0 | 电源域 /耐压 | 软关唤醒时IO状态 | ||||
| Port Bit | 00 | 01 | 10 | 11 | ||
| PA0~PA6 PB2~PB7 PC1~PC5 | 1.8mA | 6mA | 20mA | 24mA (out 0) 45mA (out 1) | IOVDD | 保持 |
| PB1 | P3 | 保持 | ||||
| PB0 | 8mA(高压IO) | ≦5V | 保持 | |||
| VPWR(PP0) | 8mA(高压IO) | ≦6V | 保持 | |||
| USBDP USBDM | 30mA | IOVDD | 保持 |
备注:1、 IOVDD是3.3V 电源域。
2、 当2 IOVDD<5V 时,高压IO耐压≦2IOVDD。
第4章.PCB设计
4.1.产品结构、板层设计
项目立项前期必须重点考虑“天线”和“MIC”的结构位置,要求“天线”有足够的辐射空间、“MIC”利于声音采集等, 以向客户提供性能优越的产品。
例如:天线周边的金属材料会干扰天线性能,靠近天线位置的人体会吸收电磁波,造成辐射差等,因此尽可能结构上设计有足够的立体空间,尺寸越大、天线性能越好。
单面板、或双面板要求 “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。
4.2.BT和FM天线
天线必须有足够的立体空间。
4.2.1.天线种类和选择标准
BT蓝牙天线常用的有“板载、陶瓷、FPC”3种;原理上一般有“单极、双极、 回路(Loop)”,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。
根据天线空间和产品外观,选择合适的天线:小尺寸的产品,优选顺序为:“FPC->陶瓷->板载”(原理上:单极->双极->Loop);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、 F、 蛇形、I型等”,考虑稳定性,首选倒F型。原理详见《天线设计》文档。
FM天线一般是导线,FM天线要有足够的长度,不宜太短,天线越短,FM信号越差。
4.2.2. BT天线设计要求
1)根据空间结构,必需合理的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”必需要统一设计,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,如下图。
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。
7)天线端必须加TVS管(寄生电容值≦0 .5pF),型号参见原理图。
图 4-1 天线镂空(绿色框内)
4.2.3. FM天线设计要求
1)天线尽量用地保护,板边放置焊点,远离 “翻转IO”等干扰源。
2)尽量不翻转任何IO,减少芯片指令操作(如读写FLASH)。
3) FM接收天线必须串接电感,并电容,且在天线端加ESD管,规格:启动电压>3.4V,钳位电压(I=4A 时)<8V。
4) FM天线匹配网络(电感、 电容)推荐使用高频器件(工作频段64~ 108MHz)。
图 4-2 FM 接收电路
4.3.匹配网络、BTRF传输线50欧姆设计
BT 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。
PCB上的BTRF传输线必须做 50 欧姆阻抗设计,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”。
图 4-3 BTRF传输线(白色线)
50欧姆BTRF传输线走线要求:
1)走线尽量短,禁止有分支。
2)走线尽量直线引出,避免90度拐角走线。
3)传输线两侧的地打过孔墙,一般按 1-2mm 的间距打过孔墙。
4.4.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;方案严格区分 GND(数字)和AGND(模拟)。 (不分地,存在噪声风险)
GND:一般包括“逻辑、数字、控制、 电源、蓝牙、DCDC”等地回路。
AGND:一般包括 “MIC、 LINEIN、 DAC”等音频模拟地,及音频相关的电源模拟地。
1)MIC相关电路的AGND,独立走线回主控AGND。
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。
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。
图 4-4 完整的中间地层
4.5.晶振规格及设计要求
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射频性能,决定系统的稳定性和可靠度,差的晶振会导致各种不可预期的问题,甚至给客户直接带来经济损失。
1)24M晶振规格:±10PPM,12PF 的负载电容。
2)32.768K晶振规格:±20PPM,内阻ESR≦70KΩ。
PCB设计要求:
1)尽可能用地立体空间隔离,保护晶振。
2)远离干扰源,如数字信号、跳变信号等。
3)布线不宜过粗、过长, 以减少寄生电容、 电感。
4.6.电源设计
4.6.1. 电源退耦电容选型、规格、布局
1)注意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。
2)使用原装电容(非拆机、 劣质电容), 以保证容值、和品质。
3)主控电源VBAT、VPWR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。
4)电源退耦电容必须靠近芯片管脚布局,且电容和主控必须共地一致,即尽量不绕圈。
5)各电源(大电流通路)布线线宽≧0.5mm,尽可能宽,一般有50mA/0. 1mm。
6)各退耦电容容值和要求请参照“标准原理图”。
4.6.2. IOVDD特殊要求(重点)
IOVDD 的退耦电容容值必须≧225(2.2uF),尽可能用0603及以上封装,要求在3.3V工作电压下的容值≈2.2uF,误差<±20%,且不可省。当“外设”需要IOVDD提供大电流时(如给TF卡供电),容值用 106。
4.7.音频Audio设计
4.7.1. AUX输入设计
IO和详细资源介绍见前述 “AUX模拟通路输入”和“ADC数字通路输入”小节。
1)根据需求调整输入分压电阻,严禁输入饱和失真,一般≦2 .8Vpp。
2)可通过调整RC参数,限制输入频带。
3)必须分地,一般为AGND。
4)AUX 电路远离干扰信号,如数字信号、RF等。
图 4-5 AUX输入电路
4.7.2. MIC输入设计
IO和详细资源介绍见前述 “ADC数字通路输入”小节。为保证MIC 的性能,请严格按要求设计:
图 4-6 MIC输入电路接法
1)MIC头必须预留并联电容,以滤除高频干扰信号。
2)MIC信号预留串接电阻,用于大信号衰减。
3)MIC 电路必须远离干扰源,如RF天线、数字信号等。
图 4-7 MIC地回路图
4)MIC必须分地,为AGND;地回路顺序为“MIC_GND->主控AGND->BAT-(在电池负极短接)”,走线尽可能粗;多层板、或受尺寸限制样机,可尝试AGND在主控处短接。(注意验证MIC/LINEIN/DAC 等是否有噪声)
4.7.3. DAC输出设计、噪声处理
DAC支持 “独立2声道、差分、VCMO直推”方式,详细资源介绍见前述 “DAC”小节。
DAC输出设计:
1)DAC 电路必须远离干扰源,如RF天线、数字信号等。
2)DAC “差分、 和VCMO”直推方案,建议预留抗干扰电路,根据实际噪声情况,可适当的调整参数,L 的参考范围 10~ 560nH, C 的参考范围(10~ 100p);或高频磁珠。
图 4-8 抗射频干扰电路
噪声处理:
噪声主要有 “辐射噪声、机械噪声、 电源噪声、及传导噪声”等。
1)辐射噪声
RF辐射噪声,如断开天线或降低发射功率可优化噪声。可通过增加抗干扰电路(LC滤波或磁珠)、喇叭加屏蔽、更改天线或者喇叭位置,加以优化解决。
电池线辐射噪声,如把电池及电池线,和喇叭及喇叭线分离可优化噪声。可通过增加抗干扰电路(LC滤波或磁珠)、 电池和喇叭线双绞、 电池线远离喇叭(电池体贴喇叭),加以优化解决。
2)电源噪声
直接测量DAC 噪声和电源纹波,如抖动过大(≧5%工作电压)。 可通过加大容值、采用阻抗小的线材,优化PCB,调整电压值,切换为LDO模式,加以优化解决。
3)传导噪声
关闭数字IO或跳变IO,噪声消失,可通过修改PCB用地隔离,或更换其他IO等。
4.7.4. IIS输入、输出
芯片有ALNK0,详细资源介绍见前述“IIS”小节。
4.7.5.功放外设设计
功放一般用于音频的放大,驱动大功率喇叭,因此根据自身的需要,选择符合要求的功放IC,一般 “功放的最大输出功率”>“喇叭的额定功率”,注意以下事项:
1)严格审查功放资料,确认各项参数符合需求,如功率、THD+N、 SNR等。
2)根据功放功率和喇叭电阻,计算所需的电压,如电压不够,需加升压电路。
3)有FM方案的需选择支持AB类模式的功放。
4)功放工作电压较高,必须选择合适的耐压器件。
5)D类功放输出预留LC 电路,可优化杂散,喇叭线尽可能短。
6) “功放电源”和 “其他电源”尽可能分开独立供电,一般主控IC用稳压芯片供电;如无条件,必须星形供电(大容值处引出)。
7)BYPASS容值越大,功放上电时间越长,可防止功放输入的POP声。
8)功放电源线尽可能粗,衬底必须大面积铺地、或打孔补锡散热,一般大功率AB类功放建议加散热片。
9)功放地电流大,有干扰时,可尝试功放模块分地处理,在电池负极处短接。
10)严格参照功放手册设计和布局。
4.8.外设Peripherals
4.8.1. USB布线要求
1)DM、 DP是差分信号,尽可能做90Ω差分阻抗设计。
2)DM、 DP尽量 “差分、等长”走线,尽可能少 “过孔”,不 “分叉”。
3)等长尽可能在 “长度失配端”进行长度匹配。
4)走线尽可能短,尽可能减小DP、 DM 间距,且 “等距、对称、 ∠135 ︒弯曲”走线。
5)USB线两侧地,尽可能打过孔保持连通性。
第5章.其他
5.1.静电
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。
5.1.1.静电设计标准
接触放电≧ ±4KV;空气放电≧ ±8KV,设计需留有余量。
5.1.2.防静电设计

图 5-1 防静电处理电路
1)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。
2)敏感信号线严禁靠近板边走线。
3)FM、 BT天线必须远离静电入口,且天线入口处,必须加TVS管,规格要求见 “PCB 中天线部分”。
4)充电口必须加单向TVS管(有防浪涌除外)。
5) “缝隙、接口处电路”必须预留ESD管,如按键、 喇叭、MIC、 USB等。
6)在VCM退耦电容处,用 105 电容连接AGND和GND。
7)单向信号使用单向ESD管。
8)ESD管靠近静电入口处放置。
5.1.3. BTRF TVS管选型列表
表 5-1 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 |
|---|---|---|---|
| ESD2D005LA | ASIM(阿赛姆) | 舒工 | 18813929032 |
| ST0321D4S | 盛邦尔 | 罗总 | 13923806122 |
5.1.4.生产防静电要求
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。
5.2.浪涌
电子设备必须做防浪涌设计,因为电网、 充电器的感性特性,会在充电瞬间产生浪涌电压,造成电子器件的损坏。
5.2.1.浪涌设计标准
一般抗浪涌电压≧ ±48V(标准必须根据产品的应用场景调整,如一些直充方案,充电器浪涌峰值 100V,则抗浪涌电压必须大于 110V),设计需留有余量。
5.2.2.防浪涌设计
1)充电口必须加浪涌保护电路;浪涌保护电路有:OVP保护IC、 单向TVS管、OVP+TVS,根据需求选择,一般OVP优于单向TVS。
2)OVP型号有:LP5300F/TMI6401/TCB9225B(SOT23-6)。
图 5-2 充电口加单向TVS管
5.2.3.单向浪涌TVS管选型列表
表 5-2 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 |
| MDFN2A051SM | Me | 秦总 | 13902974144 |
备注:其它标准的TVS管可咨询上述供应商。
5.3.EMC/EMI
需要过电磁兼容性标准、 或需要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。
5.4.装配注意事项
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。
装配注意事项:
1)电池需要固定安装,如靠近天线方案,则必须贴海绵胶垫高处理,且尽可能拉大与天线的距离,保证装配一致性。
2)电池、 电池线、 喇叭线、MIC线,禁止压到天线。
3)建议电池线和喇叭线进行双绞线处理,且分开装配,可防止电池线和喇叭线的耦合干扰。