降噪 YYDS!基于中科蓝讯 BT8922B2 单麦 ENC TWS 耳机方案

TWS 市场概况

根据市场调研机构 Canalys 于 2020 年 11 月的调研信息显示 2020 年全球品牌 TWS 耳机出货量约为 2.5 亿台,同比增长 78 %,预计 2021 年全球品牌 TWS 耳机出货量约为 3.5 亿台,2022 ~ 2024 年期间有望突破 5 亿台,年复合增长率约为 19.8 %。

图 1 – TWS 耳机市场状况(资料来源 Canalys)

另外,根据市场调研机构 Counterpoint 的调研信息表示,在品牌表现方面,苹果耳机目前仍领跑市场,但份额目前有所下降,其于 2020 年跌至 1/3 以下。随着安卓阵营进攻愈发猛烈,预计苹果耳机的市场份额仍有所下跌。届时整个 TWS 市场重心将逐步转向中高端市场。大多数高端品牌都将在新产品中引入高级功能以创造长期价值,而中低端品牌的价格战将进一步升级,以争夺市场份额。

中科蓝讯做为专注于研发和销售无线互联 SoC 芯片的高科技公司,其市场份额占比 33 % 左右,随着新产品迅龙二代 BT892X 系列的量产上市,推广市场从原来的低端市场覆盖到中高端市场,会成为更多客户的选择。故大联大世平基于中科蓝讯 BT8922B2 迅龙二代产品设计了一个单麦 ENC TWS 耳机方案,其主打 ENC 通话效果较中科蓝讯迅龙一代 & 性价比小龙等系列更佳。

图 2 – 中科蓝讯 TWS BT 产品 Roadmap

下面就详细描述本方案有使用的重要器件。本方案主要使用了中科蓝讯 BT8922B2 BT SoC、TDK T4076 模拟麦克风、艾为 AW93001DNR 触摸芯片、捷腾 JSA-1227 光学接近传感器。


中科蓝讯 BT8922B2 BT SoC

中科蓝讯 BT8922B2 采用了 32 bit RISC-V 架构,主频可达 160 MHz。支持 BT5.2 & BLE 双模,其最大发射功率为 + 9 dBm,接收灵敏度 – 94 dBm @ 2 M EDR;其内置 256 KB RAM & 8 Mb Flash,BT8922B2 含有丰富的音频接口,如 2 x 98 dB SNR DAC、1 x 90 dB SNR ADC、1 x Analog MIC 可支持声加 AI 单麦 ENC 算法,用于实现更佳的上行通话效果。制程及功耗方面,迅龙二代采用了 40 nm 制程,可以实现主流的功耗水平,如其播放 SBC 音乐 32 Ω 阻抗满载 80 % 音量的功耗约 5.36 mA。同时,其 VUSB 脚 + GND 脚集成了耳机充电、与充电仓双向通信、产测协议收发、成品升级、EQ 调试功能,以便实现更易用、更贴合产线的蓝牙方案。




图 3 – 中科蓝讯 BT892X 系统架构

TDK T4076 模拟麦克风

TDK T4076模拟麦克风为 2718 封装,SNR 典型值为 63 dBA,灵敏度典型值为 - 38 dBV/Pa,这可以满足中科蓝讯对 AI 单麦 ENC 麦克风选型的要求:灵敏度 -26 dB ~ -42 dB,SNR 大于 59 dBA。

艾为 AW93001DNR 触摸芯片

艾为 AW93001DNR 为单点电容式触摸芯片,封装为 DFN1510-6L 1.5 x 1.0 mm,其慢速模式下功耗为 1.0 μA,快速模式下功耗为 3.2 μA。

图 4 – 艾为 AW93001DNR 功能

捷腾光电 JSA-1227 光学接近传感器

        捷腾光电 JSA-1227 将 Proximity Sensor 940 nm 红外 VCSEL 和兼容 SMBus 的 I2C 接口集成到一个芯片中。Proximity Sensor 通过反射红外光来检测人或物体的接近。捷腾光电 JSA-1227 内置了自动算法来校准 IR VCSEL 和传感器之间的串扰。宽动态范围还允许在深色玻璃后面进行短距离检测。关于捷腾光电 JSA-1227 的详细介绍可以参考以下博文:https://www.wpgdadatong.com/blog/detail?BID=B1754

图 5 – 捷腾光电 JSA-1227 功能

参考资料

① Global smart accessories forecast 2021:
     https://www.canalys.com/newsroom/global-smart-accessories-market-2021-forecast

② “讯龙二代”蓝牙 SoC 发布:
     https://www.52audio.com/archives/68030.html

③ 基于捷腾光电 JSA-1228 Proximity Sensor 在 TWS 应用上入耳侦测方案:
     https://www.wpgdadatong.com/blog/detail?BID=B1754

场景应用图

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展示版照片

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方案方块图

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核心技术优势

① 高音质 ● 支持使用 Equalizer 调试 10 段 EQ,可调增益、振幅、频率、Q 值 ● 支持调试高低音、高低通滤波器 ● 支持离线、在线调试 ② 低延时 ● 耳机端可做到播放 SBC 延时低至 55 ms,播放 AAC 延时低至 65 ms ③ 通话降噪 ● SDK 已与声加 AI 单麦 ENC 算法深度整合,其降噪量最大可以设定到 40 dB,建议 20 ~ 25 dB ④ 人机交互 ● 支持光学接近传感器,入耳检测误判率较电容式传感器低 ● 支持单点触摸,可客制化 UI ⑤ 低功耗 ● 待机功耗约 0.5 mA,100 % 音量通话功耗约 8 mA ⑥ 耳机已通过 FCC 认证

方案规格

① 四层 Layout 板,尺寸可根据 TWS 耳机结构进行调整 ② 支持 BT5.2 协议规范,RF 发射功率为 + 9 dBm(Typ),灵敏度为 - 94 dBm(Typ) ③ 支持以下 UI 功能: ● 耳机出盒开机、入盒关机和按键开关机 ● 耳机可与手机等蓝牙设备配对互联,蓝牙距离为 360 度无障碍任意角度 10 m ● 左右耳可单独使用,也可一起使用,左右耳主耳自行切换 ● 影音控制、接听 / 拒绝 / 拨打电话、唤醒语音助手 ● 电池电压实时监测,低电量预警,超低电压自动关机 ④ 支持声加 AI 单麦 ENC 算法 ⑤ 支持 SBC、AAC、LHDC、LDAC 音频解码器

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