ATS281X 藍牙芯片系列，具有豐富的接口和更高的帶寬，更多的內存。其中ATS2819可以應用在更多的差異化市場，如藍牙耳機，拉桿音響，後裝車機，麥克風，智能音響等等。在此將對硬件設計，EMI，ESD，校準，認證做一系列完整的介紹。
更多的功能及應用，請参考大大通-方案知識庫“基於炬芯(Actions) ATS2819的TWS藍牙音箱方案”
https://www.wpgdadatong.com/solution/detail?PID=5238
（七）硬件设计指南（2）
三、蓝牙模块
1.电路图设计及其原理说明
1>BlueTooth 部分属于射频电路，较为敏感， RF 的电源的滤波电容要尽可能靠近 IC。由于 蓝牙与系统是共用一个晶体的，更换晶体时，需提供该品牌靠近 0PPM 和±10PPM 的晶体 来调整负载电容。软件上可以微调 IC 内部电容来小范围调整频偏，主要是通过外部负载电 容来调整。一般外部电容选取同晶体的 CL 电容相等，电容精度要求是±25pF。
2>在天线端预留 π 型匹配网络。天线匹配电容的参数，需要根据实际效果来确定，遵从的 是天线谐振点在 4G 前的，匹配参数要往小调。反之，谐振点在 2.4G 后，需要往大调。
注：电容参数的精度需求是±0.1pF 以内，电感的精度要求是±0.2nH。
3>在传输线靠近天线端与 IC 端增加 TVS 管以保护射频电路。同时考虑到不能影响到天线 阻抗匹配，该 TVS 管等效电容要选取小于 0.5pF（参考型号 LESD8L3.3CT5G）。
2.PCB设计说明
1>天线必须放置于板边，朝向 PCB 板外，天线的发射方向不能有元器件摆放。并且天线 周围不要有金属（如扬声器等）。如果天线没办法放在模具的最外面，需要用外接蓝 牙天线。天线的有效面积越大越好，即宽度要求越大越好。
2>基于成本考虑，天线可选用 PCB 板载天线，线宽和与地的间距需要用软件仿真。天线 波长的公式：
r为介质常数；k 为插入损耗（一般为 0.9 以内）；f 为工作频率。
例如：用 FR-4 板材制作 PCB 板，此时 C=3*10^8m/s，f=2.7GHz（一般考虑到干扰，工作频 率可设置高一些，经验值为 2.7GHz）， r=4.6，k=0.9，代入公式后， ＝46.63mm，故天 线的长度应为 1/4 ＝11.66mm。另外，1/4 天线的长度是指其直线距离。
天线参考设计
天线参考设计
注：具体尺寸可参考发布的天线 PCB 参考设计，在空间允许的情况下，优先选取倒 F 天线， 蛇形天线的效率会低点。
3>RF 走线需要确保阻抗为 50ohm，以保证传输信号不会被反射。对于走线线宽需要先 计算一下，并根据叠层结构与 PCB 板厂确认，确保做到 50ohm 匹配。计算时要选对 模型，一般两层板模型如下：
4>天线应放置于板边，天线到 IC 的走线必须短且直（参考下图，大约在 300mils 左右。 如果走线较长且存在阻抗突变，需要在 TVS 管后再加多一个π 型匹配网络。即靠近主 控一个，靠近天线一个，中间用一个 10pF 电容耦合）。
原则上天线周围 1cm 空间内不能放置任何干扰物体，如 USB 座、按键、接插件灯、 排线等。
天线底下需挖空铜。若天线是有馈地点的需要在该点周围多打地孔。若 PCB 板有分地 处理，必须把天线的馈地点接到数字地上。天线匹配器件与 TVS 管需靠近 IC 端。如 受布局制约有拐角，则必须用圆弧走线（如下图所示），不能出现 45°、90°这种拐 角。
尽量控制走线阻抗 50 欧姆匹配。RF走线底层不允许有任何走线穿过，走线两边的 GND 上需要均匀放置地孔。
5>晶振尽量靠近 IC 放置，避免高速信号线干扰，底层尽量不要放置器件。晶体的接地 点需要打孔到下一层接地。
四、音频模块
1.电路图设计及其原理说明
音频部分主要包括：模拟音频输入/输出 与数字音频输入输出
其中模拟音频输入包括了 2 组 micin、2 组双声道 linein，数字音频输入包括了 I2SRX、 SPDIF_RX、DMIC。 模拟音频输出为双声道 AOUT，数字音频输出为 I2STX
1>ATS2819 支持模拟信号（MIC/AUX）与数字信号（SPDIF_RX/I2SRX）同时输入，也 支持模拟信号（AOUT）与数字信号（I2STX）同时输出。但必须注意：同时输出的数据 是完全一致的，且采样率必须一致（考虑 DAC 最高支持 48K）。
2>MIC/linein 输入的参考地为 AGND，所以 MIC 电路与 linein 电路接地均为 AGND。 但要注意 AOUT 参考地不是 AGND，不能接 AGND。
3>需要注意 AGND 不能接到任何大功率、大电流的器件地上去。且共地点也应避开这 些区域。
4>当两个 AOUT 都接外部功放时，若要关掉其中一个声道，软件不能直接 disable pa outputstage 或设成高阻态，而应该 disable playback。
5>虽然内部 SPDIF_RX 模块只有一个，但有多路复用。当有类似 soundbar 多路 SPDIF 音源的产品时，在分时复用的前提下，可以支持多路 SPDIF 的输入。SPDIF 接口仅支持 VCC 摆幅信号，因此同轴信号需要外挂一个高带宽、高压摆率的运放作为 buffer。具体 电路参照下图：
在此推荐 GAINSIL 的 GS8051、GS8091。若想替换物料，要注意两个参数：单位增 益带宽积与压摆率。如果这两个参数不够高，输出将无法跟随输入信号的变化，信号将 变差，导致采样出错。下面给出选型参考：
当使用 I2STX 时，若外部 I2S 功放仅通过 BCLK/LRCLK 即可完成时钟同步时，则 MCLK 可不出，省下一个 IO 口资源。
6>功放选用及其供电系统
对于外接功放的情况下，评估其功耗显得尤其重要。这是因为源头电池不仅给功放供电， 同时也为 ATS2819 供电，一旦电池容量过低，功放得不到足够驱动电流，则会使电压跌落， 出现系统电压过低而死机。
我们通过产品的预期功率来获知功放的功耗：假设某产品支持单声道 3W/4R，通常 3W 是指其最大输出能力时的平均功耗而非峰值功耗。由 P=(U^2)/R 可得 U=3.5V，I=0.86A。所 以 3W/4R 情况下 PA 电压必须大于 3.5V，但考虑峰值与平均值的关系，需要乘上 1.414。得 计算电压为 4.95V。考虑器件压降等因素，实际供电电压必须大于计算值。最终确定 PA 选 用 5V 电压即可满足要求。因此在这种情况下就需要加 DCDC 升压电路，将电池电压（3.7V） 升到 5V 以上，以确保 PA 能正常工作。
再考量电流容量：功放在最大音量情况下，平均电流为 860mA。ATS2819/ATS2819P 的功耗根据软件变化，一般在 50mA 以下。假设没有其他外设，这时整个系统需要的电流为 910mA， 峰值电流为 1290mA。此时就基本确定电池容量在 1300mAh 以上，以确保电池电量不会因电 流不足导致电压跌落。
当然，以上分析均是建立在最大音量满载输出，实际使用时几乎不会如此（视具体情况 而定）。虽然可以适当减小电池容量以减低成本（不推荐），但会可能出现驱动电流不足，电 压跌落导致死机的风险。为了应对这种潜在风险，滤波电容就显得很重要。设计者必须清楚 自己产品哪个模块存在瞬时抽电过猛，然后对应的在靠近其电源 pin 加滤波电容。
当方案为双声道的 2X3W 时，电压的估算与单声道一直，但驱动电流增加一倍，即电池 容量要增加到 2600mAh 以上才能正常工作。
低瓦数的方案中，若经计算电压在锂电池的电压范围内，则 PA 的电源可以直接使用锂 电池，但必须和主控的 BAT 电源加电阻电容隔离。同时随着电池放电电压下降，性能也会随 之变差。
7>Line in 输入后经内部 OP 放大/衰减后，AUXL 和 AUXR 会 MIX 在一起后，会有 3.5dB 的增益。标案的 AUX 输入为 900mV，最大支持到 1V 以内的输入电压。如果需 要支持较大的输入电压，可常用分压的方式，通过选择合适的阻值对信号进行衰减，同 时注意隔直电容必须放在分压电阻之后如下图：
8>减弱底噪与消除 POP 声
如果功放是差分输入形式，则差分输入接地端必须接 AGND。
POP 声除了可以通过软件时序避免，硬件上可以通过减小输入隔直电容容值来改善 POP声。确定输入电容容值的方法：
a.确认产品音频带宽，即-3db 的频点。
b.确认 PA 线性区内期望的放大倍数范围，确认输入电阻阻值范围
c.由于 RC 组成了高通滤波器，所以根据-3db 点计算出输入电容值范围
d.在计算出的电容电阻中，优先选择容值小的组合，后续根据实际效果调整
除此之外，若 PA 有 BYPASS pin，可适当增大 BYPASS 电容达到减弱 POP 声。即当 PA 的 输入电容上电时间快于 bypass 电容上电时间，可改善开 PA 时 POP 声。
9>若由于 layout 的地较差导致底噪大的问题，可在 IC 输出的隔直电容端预留一个 10pF 的小电容，该电容地端必须有一块完整的铜箔到电池地才能发挥作用。如下图：
10>智能音箱硬件接口说明
用 ATS281X 做智能音箱，通常会需要接一个 IS2 接口的 DSP 用作降噪和回声消除，此 DSP 一般是 I2S 从设备，与 ATS281X 连接时，ATS281X 做主设备，ATS281X 提供 MCLK、 BCLK、LRCLK，并将此时的数据输出 DOUT 给到 DSP 做回声消除。DSP 采集的语音通过处 理后给到 ATS281X 的 DIN，ATS281X 通过蓝牙将数据给到手机，通过手机网络接入云计 算，并得到相应的数据。
2.PCB设计说明
1>PCB 设计时，尽量减少 Audio 模拟部分受到的干扰，尤其是音频频段内的干扰，以免引 起性能下降，甚至引入噪声。受 PCB 局限时，模拟走线与其他平行的高速高频走线（高 速不一定高频）必须保持 3W 原则，经常出现的干扰源有：DC-DC 的电感和开关走线， SD_Card/Flash 的走线等。音频走线不需太粗，如AUX/MIC 保证有 6mil-8mil 即可。AOUT 视应用场景，在直接推负载时需加粗到 15mil；外挂功放时只需 6mil。
2>系统做分地处理：AGND 与 GND，大功率产品建议为功放划分 PAGND。AGND 与 GND 的共 地点必须避开大功率器件的地与大电流回流地。同时为了减低底噪，功放的差分输入接 地端接 AGND，且与 VREFI 滤波电容的接地端越近，底噪越好。
3>PA 尽量放置在电池附近，方便单点接地。走线尽量加粗，减少走线阻抗。
4>数字音频信号如 I2S/SPDIF_RX/DMIC 的走线 6mil 即可。
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