JL708N硬件设计指南V1.0
JL708N硬件设计指南V1.0
珠海市杰理科技股份有限公司 Zhuhai Jieli Technology Co.,LTD
版权所有,未经许可,禁止外传
目录
第 1章.概述................................................................................................................................................... 5
1.1.芯片简介................................................................................................................................................ 5
1.2.设计说明................................................................................................................................................ 6
1.2.1.产品设计原则:安全、稳定、可靠...........................................................................................6
1.2.2.硬件设计原则:便于量产、便于测试....................................................................................... 7
1.3.缩写&术语............................................................................................................................................. 7
第2章.原理设计........................................................................................................................................... 8
2.1.电源........................................................................................................................................................ 8
2.1.1.充电管理(VPWR、 VBAT).......................................................................................................8
2.1.2. VBAT.............................................................................................................................................. 8
2.1.3. DCDC/LDO ................................................................................................................................... 8
2.1.4. IOVDD ........................................................................................................................................... 9
2.1.5. HPVDD .......................................................................................................................................... 9
2.1.6. MIC_LDO/MIC_BIAS ....................................................................................................................9
2.2.晶振........................................................................................................................................................ 9
2.3.射频........................................................................................................................................................ 9
2.3.1. BT蓝牙.......................................................................................................................................... 9
2.4.音频AUDIO .......................................................................................................................................... 9
2.4.1. ANC(主动降噪)........................................................................................................................ 9
2.4.2. ADC(MIC、AUX) ........................................................................................................................ 10
2.4.3. DAC .............................................................................................................................................. 11
2.4.4. IIS(ALNK/PLNK).................................................................................................................... 11
2.5. Peripherals ............................................................................................................................................ 11
2.5.1. ADC(SARADC)....................................................................................................................... 11
2.5.2. LP_ T。uch(LPCTM)................................................................................................................. 11
2.5.3. IIC ................................................................................................................................................ 12
2.5.4. SPI ................................................................................................................................................ 12
2.5.5. UART............................................................................................................................................12
2.5.6. SD ................................................................................................................................................. 12
2.5.7. USB .............................................................................................................................................. 13
2.5.8. QDEC ........................................................................................................................................... 13
2.5.9. MCPWM .......................................................................................................................................13
2.5.10. Timer/PWM/CAP ....................................................................................................................... 13
2.5.11. IR ................................................................................................................................................ 13
2.5.12. LEDC ......................................................................................................................................... 14
2.5.13. NTC ............................................................................................................................................ 14
2.6. GPIO ..................................................................................................................................................... 14
2.6.1. IO 上下拉电阻、上电默认配置................................................................................................ 14
2.6.2. IO 驱动电流、状态、高压IO(HVT) ......................................................................................... 14
第3章.硬件设计......................................................................................................................................... 15
3.1.产品结构、板层设计.......................................................................................................................... 15
3.2.天线设计.............................................................................................................................................. 15
3.3.地场设计(关键项) .......................................................................................................................... 17
3.4.晶振设计.............................................................................................................................................. 18
3.5.电源设计.............................................................................................................................................. 19
3.5.1.供电设计.....................................................................................................................................19
3.5.2. DCDC 电源完整性设计..............................................................................................................20
3.6.音频ADC设计....................................................................................................................................21
3.6.1. MIC输入设计............................................................................................................................. 21
3.7.音频DAC设计....................................................................................................................................23
3.8. LP _ TOUCH 内置触摸设计(LP _ CTM) ......................................................................................... 23
3.9.防静电设计.......................................................................................................................................... 24
3.10.防浪涌设计........................................................................................................................................ 25
3.11. EMC/EMI 防护设计......................................................................................................................... 26
3.12. NTC 电路设计................................................................................................................................... 26
第4章.开发、生产、量产注意事项.........................................................................................................27
4.1.烧写、升级、测试说明...................................................................................................................... 27
4.2. TWS生产装配说明.............................................................................................................................27
4.3. TWS生产配对说明.............................................................................................................................28
修改记录
本文档用于指导硬件设计,其中 “概述”描述芯片简介和相关设计原则, “原理设计”描述原理和相关接口信息, “硬件设计”描述设计细节和相关注意事项。
| 时间 | 版本 | 描述 |
|---|---|---|
| 2024/08/05 | V1 .0 | 原始版本 |
第 1章. 概述
1.1.芯片简介
JL708N系列芯片是集成蓝牙模块的32 位高性能双核SOC,支持高性能低功耗的蓝牙及音频应用,面向TWS耳机,立体声耳机,无线麦等产品应用,主推中高端旗舰机型。
芯片特色:
● 内置PMU管理单元,支持软关机、低功耗蓝牙连接或待机等应用场景
● 内置充电管理单元,支持3 .7V锂电池充电,最大充电电流220mA
● 内置LDO3V 电源转换,典型输出IOVDD=3.0V,最大可驱动200mA外设负载
● 内置三路DCDC 电源转换,支持DCDC或者LDO模式等低功耗、省成本应用
● 内置5路24位Audio ADC(集成前置信号放大单元),可选模拟MIC(或AUX)输入
● 内置2路24位Audio DAC(集成功率输出放大单元),支持差分直推 16ohm/32ohm喇叭
● 内置全硬件实现的ANC系统,支持双混合馈自适应系数ANC
● 集成蓝牙基带、调制解调器及模拟RF模块,支持Bluetooth5 .4双模
● 集成时钟控制单元,支持外置晶振提供时钟源,典型外挂24MHz主系统晶振
● 具备丰富的数字外设和IO重映射功能,除固定IO接口外,其余IO可依据芯片规格书灵活分配
● 所有GPIO均可配置唤醒口(边沿触发),软关机唤醒时,IO状态可保持
● 所有GPIO可配置上下拉电阻,支持推挽输出和高阻态配置,支持多档电流驱动
● 支持 10-bit ADC模拟采样功能
● 支持UART 串口打印、 串口升级代码等功能
● 支持LP_CTM 低功耗高精度触摸检测功能
● 内置Timer、 PWM、 SARADC等常用功能模块
● 支持USB、 SDC、 IIC、 SPI、 IIS等丰富接口
芯片框架:
JL708N芯片集成蓝牙模块、PMU管理模块、 内存管理模块、AD/DA低噪声音频模块,具备丰富的数字外设资源。
图 1-1 JL708N硬件框架图
1.2.设计说明
1.2.1. 产品设计原则: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、 产品必须做好电源保护,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。
6、 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。
1.2.2. 硬件设计原则:便于量产、便于测试
一、 原理图设计
要求兼顾功能和性能,设计时务必考虑安全、稳定、可靠。
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。
特别注意事项(IO分配原则):
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)务必考虑产品设计便捷性,合理IO分配,使产品最优化设计,便于缩短项目开发周期。
二、PCB设计
优先以下流程开发:结构设计、板层设计->天线->地场->晶振->电源->敏感信号等。
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(建议至少4层板,TWS小板框推荐6层板),可以提供完整地平面和信号线布局空间。
3)天线设计:选择合适的天线类型,和摆放空间。(空间足够优选倒F天线)
4)地场设计:多层板必须至少留一层完整的地平面,严格要求地回路阻抗小。 (地场直接影响系统性能)
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。
1.3.缩写&术语
VPWR: 内置充电输入端
VBAT: 芯片供电输入端,或内置充电输出端(支持3 .7V锂电池充电)
LPCTM:低功耗触摸模块(电容式)
HVT:耐高压IO(5 .5V或2倍IOVDD 中最小值)
第2章. 原理设计
JL708N芯片集成了 “内置充电管理、DCDC 电源、LDO 电源(IOVDD、 MIC_LDO/BIAS),晶振,蓝牙、AUDIO ADC(MIC、 AMUX)和DAC、 ALNK/PLNK, LP_Touch、 SARADC、 SPI、 SD、USB、 IIC、UART、QDEC、LEDC灯带、Timer、MCPWM、 PWM、 CAP、 CLKOUT、 IR, 内置3档上下拉电阻、4档驱动电流、 高压IO”等资源。
注 1: SFC、 SPI0、 IIC(A组)、ISP、 低功耗触摸、ADC采样检测、模拟AUDIO等外设,均为固定IO,严禁随意分配。
注2: SPI1、 UART、 IIC(B组)、TIMER/PWM/CAP/CLKOUT等外设,支持crossbar映射,可灵活分配IO,支持映射到PA组或VPWR。
注3:不推荐crossbar映射到VPWR。 因为VPWR常用于内置充电输入,或做普通IO时,也仅用于IO输入检测等。
2.1.电源
2.1.1. 充电管理(VPWR、 VBAT)
芯片内置充电管理,当VPWR-VBAT≧1.2V 时,恒流最大充电电流220mA;当VPWR-VBAT ≧0 .7V时,恒流最大充电电流 120mA。 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。
2.1.2. VBAT
VBAT是整个芯片的供电输入端,供电电压2.7V<VBAT≦4 .5V,一般接电池。 要求VBAT和 IOVDD压差>300mV,且IOVDD 电压>(FLASH工作电压或LVD 电压)。
2.1.3. DCDC/LDO
芯片内置3路DCDC,分别是DVDD(默认0.9V)、DCVDD12(默认 1.2V)、DCVDD18(默认 1. 8V),支持DCDC或者LDO模式,DCDC模式存在DCDC辐射、及电源扯动等固有特性,设计上注意规避。
2.1.4. IOVDD
IOVDD是3.0V 电源域LDO稳压输出,输出范围2.7V≦IOVDD≦3 .6V, 电压档位可调,最大输出电流Imax=200mA (包含主控IO和系统消耗),在VBAT或VPWR不掉电情况下,IOVDD为常带电电源,无法关闭。
2.1.5. HPVDD
HPVDD是DAC 的电源输入端,因根据最大音量需求,选择DCVDD12或DCVDD18供电,DAC 的最大输出Vpp≈2 *HPVDD。
2.1.6. 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,MIC_BIAS有“A/B/C/D/E”和LPMIC_BIAS共6路;MIC_LDO是LDO稳压输出,输出范围2.0V≦MIC_LDO≦3V 电压档位可调;MIC_LDO直接输出无上拉电阻,A/B/C/D/E/LP_bias可上拉0 .3~ 10.5KΩ输出。
2.2.晶振
芯片有 1组晶振接口,XOSCI/XOSCO,一般接24M 晶振。
2.3.射频
2.3.1. 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。
2.4.音频AUDIO
2.4.1. ANC(主动降噪)
芯片内置全硬件实现的主动降噪(ANC)系统,有5路ADC(A/B/C/D/E)通道输入,2路DAC (L/R)通道输出;支持前馈(FF)、反馈(FB)、混合馈(Hybrid)降噪;支持同时ANC 降噪和语音通话,互不干扰。
支持 187.5~750K采样率;支持多段IIR滤波器级联,且每段滤波器系数独立自由配置;支持回声消除(AFC)和啸叫抑制(HOWL_DET);支持淡入淡出(FIFO);支持动态范围控制(DRC)。
支持FF、 FB、 CMP采样率独立可配;支持在线更新滤波器。
支持风噪检测、 智能免摘、广域点击、佩戴(贴合度)检测等功能。
2.4.2. ADC(MIC、 AUX)
芯片ADC有6路独立的”A/B/C/D/E/LP”通道,支持 “驻极体MIC”和 “硅MIC”输入,支持 “LINE IN”输入;LPAIN/AIN_xN是差分负输入端,LPAIN/AIN_xP是差分正输入端;支持 8~ 192KHz采样率, 16/24bit数据,支持输入信号≦1.4Vpp(差分2.8Vpp),只支持隔直电容方式输入。
MIC_LDO直接输出无上拉电阻,MIC_bias支持上拉0.3~ 10KΩ电阻输出。
| A组 | B组 | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| I/O | AIN | I/O | AIN | ||
| PA5 | AP0 | 单端/差分正端0 | PA1 | BP0 | 单端/差分正端0 |
| PA6 | AN0 | 差分负端0 | PA2 | BN0 | 差分负端0 |
| PA3 | AP1 | 单端/差分正端 1 | PA3 | BP1 | 单端/差分正端 1 |
| PA4 | AN1 | 差分负端 1 | PA4 | BN1 | 差分负端 1 |
| C组 | D组 | ||||
| PD7 | CP0 | 单端/差分正端0 | PD5 | DP0 | 单端/差分正端0 |
| PD8 | CN0 | 差分负端0 | PD6 | DN0 | 差分负端0 |
| PA1 | DP1 | 单端/差分正端 1 | |||
| PA2 | DN1 | 差分负端 1 | |||
| E组 | LP组(不支持ANC通路) | ||||
| PD3 | EP0 | 单端/差分正端0 | PA3 | LP_P0 | 单端/差分正端0 |
| PD4 | EN0 | 差分负端0 | PA4 | LP_N0 | 差分负端0 |
| PD1 | EP1 | 单端/差分正端 1 | PA5 | LP_P1 | 单端/差分正端 1 |
| PD2 | EN1 | 差分负端 1 | PA6 | LP_N1 | 差分负端 1 |
| PD7 | LP_P2 | 单端/差分正端2 | |||
| PD8 | LP_N2 | 差分负端2 | |||
| MIC_BIAS | |||||
| I/O | I/O | ||||
| PA0 | LP_bias | bias 电源 | PD1 | E_bias | bias 电源 |
| PA3 | B_bias | bias 电源 | PD2 | D_bias | bias 电源 |
| PA4 | A_bias | bias 电源 | PD9 | MIC_LDO /C_bias | LDO稳压输出/bias 电源 |
2.4.3. DAC
DAC有2路差分通道,分别为 “DACLP、 DACLN”, “DACRP、 DACRN”,支持单声道差分和双声道差分,支持8~ 192KHz采样率, 16/24bit数据。
DAC和ADC结构上相互独立,可独立开关,可工作于各自不同的采样率下。
2.4.4. IIS(ALNK/PLNK)
芯片内置 1个ALNK模块(Audio Link),是一个通用双声道音频接口,用于外设DAC或ADC,支持DMA。
支持DAT0~DAT3 的4条独立双向通道(输入或输出),可相互独立工作,可任意映射到PA/PB/PC /PD 口。
| ALNK | ||
|---|---|---|
| ALNK_SCLKA | ALNK_SCLKB | 位时钟 |
| ALNK_LRCKA | ALNK_LRCKB | 采样率 |
| ALNK_DAT0A | ALNK_DAT0B | 数据0通道 |
| ALNK_DAT1A | ALNK_DAT1B | 数据 1通道 |
| ALNK_DAT2A | ALNK_DAT2B | 数据2通道 |
| ALNK_DAT3A | ALNK_DAT3B | 数据3通道 |
| ALNK_MCLKA | ALNK_MCLKB | 主时钟 |
2.5.Peripherals
2.5.1. ADC(SARADC)
SARADC是10Bit ADC,共16通道,固定IO。
| I/O | I/O | I/O | I/O | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| PA0 | ADC0 | PB3 | ADC4 | PC3 | ADC8 | PD0 | ADC12 |
| PB0 | ADC1 | PB4 | ADC5 | PC4 | ADC9 | PD9 | ADC13 |
| PB1 | ADC2 | PC1 | ADC6 | PC5 | ADC10 | USBDP | ADC14 |
| PB2 | ADC3 | PC2 | ADC7 | PC7 | ADC11 | USBDM | ADC15 |
2.5.2. LP_Touch(LPCTM)
LP_Touch是低功耗触摸检测模块(Low Power Capacitive Touch Module, LPCTM ),利用人体分布电容对触摸电容的影响来进行检测,支持低功耗唤醒,共5个通道,固定IO。
| I/O | I/O | ||
|---|---|---|---|
| PB0 | LP_Touch0 | PB3 | LP_Touch3 |
| PB1 | LP_Touch1 | PB4 | LP_Touch4 |
| PB2 | LP_Touch2 |
2.5.3. IIC
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,上拉电阻越大,频率越低,共4通道,可任意映射到PA/PB/PC/PD 口。
| IIC_SCK_A | IIC_SCK_B | IIC_SCK_C | IIC_SCK_D |
|---|---|---|---|
| IIC_SDA_A | IIC_SDA_B | IIC_SDA_C | IIC_SDA_D |
2.5.4. SPI
SPI是一个标准的遵守SPI协议的串口通讯接口,共3组,SPI0/SFC为系统自用,固定IO;SPI1、 SPI2接口支持CPU控制,支持单向DMA(不能同时收发),可任意映射到PA/PB/PC/PD 口。
| SPI1 | SPI2 | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| SPI1CLKA | SPI1CLKB | SPI1CLKC | SPI2CLKA | SPI2CLKB | SPI2CLKC |
| SPI1DOA | SPI1DOB | SPI1DOC | SPI2DOA | SPI2DOB | SPI2DOC |
| SPI1DIA | SPI1DIB | SPI1DIC | SPI2DIA | SPI2DIB | SPI2DIC |
| SPI1D2 | SPI2D2 | ||||
| SPI1D3 | SPI2D3 |
2.5.5. UART
UART有UART0、UART1、UART2,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/PD 口。
| UART0 | UART1 | UART2 | |||
|---|---|---|---|---|---|
| TXA | RXA | TXA | RXA | TXA | RXA |
| TXB | RXB | TXB | RXB | TXB | RXB |
| TXC | RXC | TXC | RXC | ||
| TXD | RXD | TXD | RXD | TXD | RXD |
2.5.6. SD
SD是一个标准的遵守SD协议的串口通讯接口,为SD0,只支持主机模式,支持 1 bit和4 bit 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,可以同时做DMA,可任意映射到PA/PB/PC/PD 口。
| SD0DAT0A | SD0DAT0B |
|---|---|
| SD0CMDA | SD0CMDB |
| SD0CLKA | SD0CLKB |
2.5.7. USB
USB是一个Full Speed(USB1 . 1),支持普通IO功能,USBDP、 USBDM为固定IO。
USB1 . 1通信频率 12MHz。
2.5.8. QDEC
QDEC是正交编码器检测模块,支持2线输入,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,可任意映射到 PA/PB/PC/PD 口。
| Q-decoder_0 | Q-decoder_ 1 |
|---|
2.5.9. MCPWM
MCPWM模块包括:2个MCTimer时基(TMRxCK),2对独立MCPWM通道(MCPWMCHxL/H), 2路FPINx故障保护输入,x=0~ 1;MCTimer是16位定时器;MCPWM支持运行中更改频率、 占空比,支持灵活配置每对通道的有效电平状态,支持编程死区控制,支持硬件故障输入FPIN;可任意映射到PA/PB/PC/PD 口。
| MCPWM0 | MCPWM1 | ||
|---|---|---|---|
| CH0L | CH0H | CH1L | CH1H |
| TMR0CK | TMR1CK | ||
| FPIN0 | FPIN1 |
2.5.10. Timer/PWM/CAP
Timer 有 Timer0~Timer5 共 6 个 32 位定时器,支持定时 TMRx/计数 CNTx/捕捉 CAPx/时钟 CLKOUTx/PWMx, x=0~ 5;驱动源可以选择 “内部时钟”或 “外部信号”。
支持上升沿/下降沿捕获功能,可以测量外部信号电平宽度,可任意映射到PA/PB/PC/PD 口。
2.5.11. 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/PD
2.5.12. LEDC
LEDC用于LED灯带驱动和控制,支持DMA,支持2路独立控制(LEDC_D0、 LEDC_D1),可任意映射到PA/PB/PC/PD 口。
2.5.13. NTC
NTC是热敏电阻检测,用于检测温度变化范围。
1)PC5支持芯片内置上拉 100K±1%,可省外挂上拉电阻,使用PC5作为检测时NTC务必选型 100K@25 °C,不支持 10K@25 °C。
2)使用其他SARADC功能IO 需外挂 1%精度上拉电阻实现检测。
2.6.GPIO
2.6.1. IO上下拉电阻、上电默认配置
IO 内置上下拉电阻偏差为 “±20%”。
| Resistor | Pull-Up (上拉) | Pull-Down(下拉) | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Register | PU1、 PU0 | PD1、 PD0 | ||||||
| Bit Port | 00 | 01 | 10 | 11 | 00 | 01 | 10 | 11 |
| PA0~PA6 PB0~PB4 PC0~PC7 PD0~PD9 VPWR | — | 10KΩ | 100KΩ | 1MΩ | — | 10KΩ | 100KΩ | 1MΩ |
| PU0=0 | PU0= 1 | PD0=0 | PD0= 1 | |||||
| USBDP | — | 1.5KΩ | — | 15KΩ | ||||
| USBDM | — | 180KΩ | — | 15KΩ |
注: “—”代表 “未开”芯片上电特殊配置IO:
| 默认上拉IO= 10KΩ, PU0= 1 | 默认下拉IO= 15KΩ |
|---|---|
| PB1 | USBDP、 USBDM |
2.6.2. 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 | 软关唤醒 |

第3章 硬件设计
| Port Bit | 00 | 01 | 10 | 11 | /耐压 | 时IO状态 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| PA0~PA6 PB0~PB4 PC1~PC5 PC7 PD0~PD9 | 2.4mA | 8mA | 26.4mA | 50mA | IOVDD | 保持 |
| PC0、 PC6 | 8mA(高压IO) | ≦5V | 保持 | |||
| VPWR | 8mA(高压IO) | ≦6V | 保持 | |||
| USBDP USBDM | 8mA | IOVDD | 保持 |
备注:1、 IOVDD是3.0V 电源域;
2、 当2 IOVDD<5 .5V 时,高压IO耐压≦2IOVDD。
第3章. 硬件设计
以我司蓝牙耳机产品为例,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
3.1.产品结构、板层设计
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。
例如:天线周边的金属材料会干扰天线性能,天线位置靠近人体会阻隔辐射等。尽可能结构设计时,给天线有足够的立体空间,天线尺寸越大、 天线性能越好。
例如:MIC和喇叭选型、腔体设计、装配设计,要求一致性优良。 出厂前务必做好声学结构设计, 以利于后续软件算法,最大化发挥声学性能。
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。
3.2.天线设计
天线必须有足够的立体空间。
天线选型,需结合产品的外观、尺寸、 结构、使用场景决定。
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、 蛇形、I 型等”,考虑稳定性,首选倒 F 型。
一、 原理图设计注意事项
图3-2-1 天线电路
1)天线预留T型或π型匹配网络,且靠近天线端处TVS管不可省(寄生电容≤0.5pF)。 如有必要,可增加滤波器衰减蓝牙高次谐波信号,防止杂散超标;
2)天线匹配需采用高精度电感、 电容(高频物料),保证产品蓝牙性能及一致性;物料取值,参考网分仪匹配调整,或根据实际测试结果调整。
原则上,每款机型,都需通过调整匹配,达到最佳的蓝牙性能。
二、PCB设计注意事项
1、 天线布局考量
图 3-2-2 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”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。
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、 AUX等电路,减少RF辐射导致的射频噪音。
2、 匹配网络、传输线50欧姆设计考量
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。
图 3-2-3 BTRF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。
3.3.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;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”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)模拟音频(MIC/LINEIN/DAC)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 3-3 完整的中间地层
3.4.晶振设计
JL708N有1组晶振接口,一般接24M无源晶振,根据芯片封装(晶振脚)选择设计。
注 1: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。
注2:产品出厂前,必须用我司《蓝牙测试盒》等工具,测试频偏(± 10KHz 以内),如偏差过大,可以测试盒校准,或修改负载电容。
一、 原理图设计注意事项
图3-4-1 晶振电路(24MHZ)
1)晶振管脚邻近IO 口,严禁分配高速翻转信号,如SPI、UART等,以保证系统性能及稳定性。
2)实际样机外挂电容校准频偏: 以0kHz为基准线,负频偏调小容值,正频偏调大容值。
二、PCB设计注意事项

图3-4-2 晶振电路
1)晶振尽量靠近主控引脚,严格避开高频数字信号、敏感模拟信号、BTRF走线。
2)晶振布线不宜过粗、过长,4层板及超过4层板设计晶振布局位置相邻内层做净空处理, 以减少寄生电感、 电容。
3)晶振下方必须完整铺地,禁止走线(如电源/敏感信号等)。
4)晶振及外挂电容在布局层禁止铺铜,外挂电容地短接晶振地,再通过过孔短接相邻层GND。
3.5.电源设计
3.5.1. 供电设计
JL708N 内置电源输入管理单元,支持VBAT单独给系统供电,也支持VPWR单独给系统供电。设计时,需留意供电场景及电压范围。
Table 3-5-1 供电场景
| 主控供电场景 | 备注 | |
|---|---|---|
| 单独供电至VPWR (VBAT不接电池) | 支持 | 4.5V≦VPWR≦5 .5V |
| 单独供电至VBAT 如3.7V锂电池供电 | 支持 | (IOVDD+300mV)<VBAT≦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 |
一、 原理图设计注意事项(以VBAT锂电池供电为例)
图3-5-1 供电至VBAT (不和IOVDD短接)
1)注意供电场景,严格限制供电输入电压。
2)注意供电保护,防过压/过流/反接/浪涌等。
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VBAT、VPWR、 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)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。
6)使用原装电容(非拆机、 劣质电容), 以保证容值、和品质。
7)各退耦电容容值和要求请参照“标准原理图”。
二、PCB设计注意事项
1)务必考虑电源完整性设计。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”。
2)务必考虑功耗、散热、带载能力等需求。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)。
3)布局时,优先电源走线路径最短化,尽量远离板边走线, 以免引入干扰。
4)走线时,建议电源(退耦电容大容值处)星形走线给各分支模块供电。要求先经退耦电容,再给各分支模块电源管脚供电。
3.5.2. DCDC 电源完整性设计
JL708N 内置3路DCDC,分别是DVDD(默认0.9V)、DCVDD12(默认 1.2V)、DCVDD18 (默认 1. 8V),支持DCDC或者LDO模式,其中DCDC模式存在DCDC辐射、及电源扯动等固有特性,设计上注意规避。
一、 原理图设计注意事项
图3-5-2-1 电源模式(DCDC)
DCDC 电路由 VBAT、 SW、 PGND、 LC功率滤波及退耦电容组成,请严格参考原理图设计。
1)功率电感选型:4.7uH, DCR≦1 Ω, SFR≧20MHz, Isat/Irms≧200mA,感值稳定。严禁使用不稳定的功率电感,例如有些功率电感,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。
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。
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。
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”。
二、PCB设计注意事项
1)务必考虑电源完整性设计。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”。
2)PGND 不分地,就近接入衬底GND,且和 LC 滤波电路共地良好。
3)DCDC 电路远离 MIC、 DAC、 触摸、RF 等模拟和易受干扰模块;靠近主控IO放置,SW 走线尽量短且粗。
4)SW 走线尽量短、粗、 不过孔,LC 网络尽量靠近主控放置,注意功率电感的辐射干扰。
5)各电源输入IO 需从DCVDDx 475 电容正极点单独走线取电。
3.6.音频ADC设计
JL708N ADC有6路独立的”A/B/C/D/E/LP”通道,支持 “驻极体MIC”和 “硅MIC”输入,支持“LINE IN”输入;LPAIN/AIN_xN是差分负输入端,LPAIN/AIN_xP是差分正输入端;支持输入信号≦1 .4Vpp(差分2 . 8Vpp),只支持隔直电容方式输入。
3.6.1. MIC输入设计
MIC支持单端省电容(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,使用时根据需求选择。
一、 原理图设计注意事项
图3-6-1-1 MIC应用场景
1)MIC管脚邻近IO,严禁分配高速数字翻转信号,如PWM、 UART等,防止干扰音频性能; 2)MIC信号管脚预留对地电容物料, 以滤除高频干扰信号;
3)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。
4)MIC信号输入端附近,预留静电管,可提高抗静电能力。
5)MIC信号输入端附近,预留串联电阻、磁珠及对地电容料,可防止EMI/EMC杂散超标。
二、PCB设计注意事项
1)MIC 电路必须远离干扰源,如RF天线、数字信号等;
2)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;
3)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”,每路MIC有单独地回路,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/AUX/DAC等是否有噪声)
图 3-6-1-2 MIC地回路说明
3.7.音频DAC设计
DAC有2路差分通道,分别为 “DACLP、 DACLN”, “DACRP、 DACRN”,支持单声道差分和双声道差分,可直推 16ohm/32ohm耳机负载,使用时根据应用场景选择。
一、 原理图设计注意事项
图3-7-1 DAC差分直推耳机
1)DAC管脚邻近IO,严禁分配高速数字翻转信号,如PWM、 UART等,防止干扰音频性能;
2)DAC建议预留LC抗干扰电路,根据实际噪声情况,可适当的调整参数, L 的参考范围 10~ 560nH, C 的参考范围(10~ 100p);
3)DAC耳机接口(负载端),预留对地静电管,可提高抗静电能力。
二、PCB设计注意事项
1)DAC 电路必须远离干扰源,如RF天线、数字信号等。
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)
3.8.LP_TOUCH 内置触摸设计(LP_CTM)
JL708N 内置LP_CTM低功耗高精度触摸模块,最多支持5路触摸通道。
一、 原理图设计注意事项
图3-8 内置触摸电路
1)触摸管脚邻近IO 口,严禁分配高速翻转IO,如LED、 晶振、开关电源等。
2)触摸预留静电管(优选0201/0402小封装, 以减少寄生效应),可提高抗静电能力。
二、PCB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。
3.9.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。
注: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。
图 3-9 防静电处理电路
BT天线 TVS管选型列表
表 3-9 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 |
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。
3.10.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),标准必须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。 设计需留有余量。
图 3-10 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。
单向浪涌TVS管选型列表
表 3-10 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。
3.11. EMC/EMI 防护设计
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。
3.12. NTC 电路设计
JL708N 内置高精度上拉 100K,NTC 电路可省外挂上拉电阻,只支持PC5。
一、 原理图设计注意事项
图 3-10-1 NTC 电路
1)默认选用PC5作为NTC_DET, PC5 内置支持上拉 100K±1%,其他IO不支持。
2)使用PC5作为检测IO,NTC务必选用 100K@25 °C型号,不支持 10K@25 °C。
3)使用其他SARADC功能IO 需外挂 1%精度上拉电阻。
二、PCB设计注意事项
图 3-10-2 NTC 电路
1)NTC布局层做净空处理。
第4章. 开发、生产、量产注意事项
4.1.烧写、升级、测试说明
JL708N支持有线串口升级和测试盒无线升级,使用时,请留意烧写升级场景及烧写电压。
图4-1-1 烧写、升级、测试说明
注意:
1)XOSCI/XOSCO双脚起振方案:支持单线/双线串口方式,进行空片烧写(或二次重烧)
4.2.TWS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。装配注意事项:
1)电池需要固定安装,远离喇叭/天线主体,避免耦合干扰。
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。如靠近喇叭方案,则建议电池焊点面背对喇叭放置,且电池和电池线,尽量远离喇叭及喇叭线。
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。
图 4-2 双绞线示意图
4.3.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。
