炬芯(Actions)TWS ATS301X 之硬件设计指南(上)

总体说明

一、模块划分
ATS301X 的标准方案主要分为以下功能模块:蓝牙、音频输入/输出等。

二、原理图设计总体原则
1. 原理图设计需按照方案规格的要求实现各项硬件功能,尽量避免功能模块相互间的资源 冲突。
2. 原理图设计要求性能达到要求。如稳定性,启动电压,功耗,ESD,EMI 等。要注意检 查模块电源开关状态,选择的元件标称及精度、材质,接口保护元件和 EMI 滤波器等。
3. 系统时钟为 24MHZ,一般选取 CL 为 8PF 左右(范围为 8~10pF),精度为±10PPM, 温度频偏±10PPM。这样才能保证系统能正常工作。 晶体参考厂家选择见关键性物料晶体部分说明。
GPIO8 由于靠近晶体,不能用于 PWM 输出,不能用于产生频繁翻转的信号输出,只 能用于简单输入检测端或输出端固定高低电平控制。
4. 如果存在 I/O 复用,接口复用等情况,需注意检查 I/O 上电状态,接口时序等,确保功 能设计正确实现。 GPIO 的上电默认状态列表如下:
PIN NAME        default 值
GPIO0               Z
GPIO1                Z
GPIO2                Z
GPIO3                Z
GPIO4                Z
GPIO5                Z
GPIO6                Z
GPIO7                Z
GPIO8                Z
GPIO9                Z
注:Z 表示高阻态;音频输出 PIN 用做 IO 口用时,其上电状态是不定的,当软件切到 IO 功能时为高阻态。

每个 GPIO 都内置上拉电阻和下拉电阻, 各 GPIO 的内置电阻阻值列表如下:
PIN NAME      上拉/下拉电阻值
GPIO0             PUPD 100K
GPIO1             PUPD 100K
GPIO2             PUPD 100K
GPIO3              PUPD 100K
GPIO4              PUPD 100K
GPIO5              PUPD 100K
GPIO6              PUPD 100K
GPIO7              PUPD 100K
GPIO8              PUPD 100K
GPIO9              PUPD 100K
注:PU 为上拉,PD 为下拉。

三、PCB 设计总体说明
1. PCB 设计推荐四层板。地线的铜箔尽量大且完整,使用地线将高速信号包住,或者通过 地线将敏感信号和干扰源隔离开。
2. PCB 不做分地处理。
3. 元件布局尽量将敏感元件放在 PCB 中间,如主控,晶体等。布局优先顺序按照主控、 RF 电路、晶振、PMU 滤波电容。还有音频的连接点要尽可能远离天线。喇叭及其接线 焊盘需要尽量远离天线
4. ATS301X 上的 EPAD,需要均匀多打地孔
5. IO 口的控制线、时钟线和数字信号走线,一般走 5~6mil,模拟的音频线一般走 6~8mil。 对于电源走线,可根据电流的大小来决定,一般会在 10~20 mil 之间。
6. 整个 PCB 的地平面要完整、连通。如器件过多或板子面积小,尽量保证有器件底下就 是地,整并多打地孔。ESD 器件到电池地有一块完整连通的地平面。后面 ESD 章节会 有详细讲解。
注:所有 PCB 走线,最好能设计成微带线。
7. 晶体放置尽可能不要太靠近 IC(最好有 3mm 的间距)和天线(越远越好),就是不要靠 近 TRX 网络(IC 32pin)放置。晶体要靠近 IC 放置。但是,其接地点要远离 IC 端。并 且,必须远离天线。


四、模具设计总体说明
1. 作为蓝牙耳机方案,模具设计要充分考虑电池、喇叭和 PCB 板间距与位置的设计。
2. 模具最好保证 SPEAKER 与 MIC 之间有良好隔离,减少 SPEAKER 声音传到 MIC 里面, 导致蓝牙通话效果变差。优先选用硅 MIC。
3. 在蓝牙产品的模具设计时就要充分考虑蓝牙天线的摆分放位置及方向,天线周边的空间 不能有干扰物件存在。包括金属,如 SPEAKER 和金属外壳;还有排线,如喇叭、电源 排线等 ,一定要尽可能远离天线。

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