炬芯(Actions)TWS ATS301X 之硬件设计指南(下)


其他模块

电路图设计及其原理说明
按键 Key:
1. 在方案中,按键检测可通过 GPIO0/4/5,其采样范围: 0V~AVCC,采样率:1KHz/500Hz, 10bit 分辨位数。
2. 如果不需用线控方式做按键检测,也可以用矩阵式按键。都可通过软件选择是使用内部电阻还是外部电阻。
3. 各按键采用并连方式,选取的按键电阻值参照标案阻值(参考下图)。有一点要注意的 就是每个健值最好的压差是要大于 0.3V,以确保按键的可靠性。


显示:
用 GPIO 口控制呼吸灯。能复用成 PWM 功能的 IO 口有:GPIO1/2/3/4/5/6/7/9,可以根 据实际情况与 PCB layout 调整,需要软件做相应修改。

电池检测:
VBAT PIN 可作为 ADC 电压采值,采样范围:1.4~4.4,采样率:1KHz/500Hz,10bit 分辨位数。或者用 GPIO 口进行检测(扫描检测) 。但是,用 GPIO 口去检测电量时会使软 关机功耗变大。因此建议直接 BAT PIN 进行检测即可。

测试点注意规范:
对于量产需要做测试架的客户,在板子上需要放置测试点。测试点的规范事项如下:
1. 测试点尽量做大点,要使用圆形的测试点,至少保证直径 1mm 以上,测试点与测试点
之间的中心距离至少要保证 1.4mm 以上,测试点上不要打过孔。测试点必须要放在 PCB 同
一面 。
2. ATS301X 常用测试点有:DC5V、BAT、喇叭左右声道(L+、L-、R+、R-)、GND、ONOFF、
LRADC、MIC 和 GPIO1/2(UART TX/RX)。
3. 测试点摆放最好不要集中在一起,板子允许的情况下,尽量把测试点放散开一些,这样测
试架在压下去的时候受力均匀,避免某地单独受力,造成顶针跟测试点接触不良。
4. 注意 DC5V 的顶针要比其它顶针短一点,这个主是要让 DC5V 顶针最后才接触到测试点。
还有需要从 DC5V(输入)顶针焊一个 4V 的 LDO 到 BAT(输出)测试顶针上。


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ESD 注意事项

ESD 涉及了硬件和模具设计,同时和软件的配置相关。对于方案端原理图的 ESD 设计重点 在于:
1.在对静电敏感的信号和重要信号线(如电源和时钟)预留 MLV 或 TVS 管。
2.RF 走线必须有 TVS 管,且靠近天线端放置。
3.TVS 管的插入损耗必须小,等效电容必须要小于 0.5pF 的。

电路图设计及其原理说明
1.天线端需要放一个 TVS 管。
2.敏感信号线加 MLV/TVS 管。如 ONOFF、CLK 等。ONOFF 与 IC 之间必须串接一个电 阻,阻值为 47K。
3.在重要电源上要加 MLV/TVS,如 RF 模块的电源 DC5V。
4.在模具上裸露的或者模具上存在缝隙造成 ESD 放电路径的器件上,需要预留 ESD 保护 器件,例如 USB 座子,按键等。

ESD 硬件 PCB 设计
1. 对于方案端的 PCB 一般受限于成本和模具等因素,一般面积较小、PCB 层数也多为两 层板。因此 ESD 前期的器件布局和走线就显得尤为重要。整体设计重点有以下:
(1). PCB 使用叠层结构:S-G-P-S 或 S-P-G-S,其中电源可以走在内层。地层要靠近 高速信号线和主控。
(2). 在天线端 TVS 管的周围就近打孔,并保持有背面有一层完整的参考地平面。
(3).走线要尽量远离板边,一些主要走线(如晶体走线)。若是四层板则 ONOFF 走线 要走在内层。
(4). IC 的 E-PAD 必须要有一块完整地到电池地,该路径上多打孔。并且,要均匀打孔。
(5).如模具是金属外壳,与金属较近的地需要多打地孔。并与电池地有较宽的地接触,
(6). PCB 板边沿处多打孔,静电击打点多打过孔。

ESD 模具设计
1. 若想要设计模具时就考虑 ESD 则建议使用金属外壳,可和 PCB 地相连。
2. 模具密封性要好,除了必要充电接等,其余的尽量不要露出来。
3.模具最好设计成一个 PCB 板,尽量不要有子板。

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EMI

ATS301X 方案中 EMI 辐射较为严重的模块有:RF、外部 DC/DC 模块等。

EMI 原理图设计
1. 每个电源都要加小电容,退耦电容尽量靠近 IC PIN 脚。
EMI PCB 设计
1. 高频易产生 EMI 干扰,高频信号线从 IC 一出来就打孔下到内层去,并确保顶层和底层 都有一块完整性和连通性好的地平面覆盖。
2. 信号线用地线包起来并在地线均匀多打孔。如下图

3. PCB 设计选择不分地,让整个地平面完整。铺地尽量将整个系统包起来,边框处和空白 处多打地孔。

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