自制藍牙耳機電路設(shè)計（一）

藍牙技術(shù)正成為移動電話,、PDA、MP3player和電腦中的標(biāo)準(zhǔn)配置,，藍牙技術(shù)主流應(yīng)用之一是通過藍牙耳機欣賞上述產(chǎn)品藍牙接口發(fā)送出來的高品質(zhì)音樂和實現(xiàn)免提通話,，然而技術(shù)的普及速度除了與技術(shù)本身的先進與否有關(guān)外，還與實現(xiàn)成本的高低密切相關(guān),，市場上的藍牙耳機價格少則幾百,，多則上千元，而移動電話本身價格大多也不過千元,，藍牙耳機的相對高價位導(dǎo)致了它的市場普及速度和廣度遠(yuǎn)低于移動電話,，本文正式根據(jù)這一XIAN，基于CSR藍牙芯片BC358239A提出了一種低成本藍牙耳機電路設(shè)計方案,，對藍牙耳機的普及必將起到重要作用,。

藍牙耳機架構(gòu)和芯片介紹

圖一 藍牙耳機的結(jié)構(gòu)

應(yīng)用到藍牙耳機的芯片除了低成本、低功耗,、外圍電路簡單以外,，提供的軟件開發(fā)工具齊全以及芯片封裝小也很重要，下面對藍牙耳機的主要芯片作簡要介紹,。

1.BC358239A介紹：

BC358239A芯片頻率范圍2.402～2.480Ghz,，發(fā)射功率可高達+4dB，內(nèi)置有8比特DAC（數(shù)模轉(zhuǎn)換器）可自動調(diào)整發(fā)射功率，無需外部BALUN（平衡不平衡轉(zhuǎn)換器和功放即可符合藍牙V1.2規(guī)格;0.1%BER（比特誤碼率）時典型接收靈敏度-85dB;全集成的頻率合成器,，可支持8～40Mhz外部時鐘輸入又可外接CRISTAL（晶振）;內(nèi)部集成DSP（數(shù)字信號處理器）速度可達32MIPS,，32bit指令字，24bit數(shù)據(jù)存儲器,，內(nèi)置4K字程序存儲器,，兩個8K字?jǐn)?shù)據(jù)存儲器，足以支持耳機應(yīng)用軟件設(shè)計需要;片上LDO（低壓差線性穩(wěn)壓器）,，支持u-law和A-law語音代碼轉(zhuǎn)換,，支持I2S又支持PCM語音接口，深度睡眠模式功耗不超過10uA;10x10mm的LFBGA封裝,，只需較小的PCB尺寸,。BC358239A內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖二。

圖二  BC358239A內(nèi)部結(jié)構(gòu)

此外BC358239A還有內(nèi)置LDO,，其輸出電壓1.8V,，其最大輸出電流可達70mA，完全可滿足藍牙芯片自身需要,。

BC358239A的藍牙的軟件架構(gòu)具備相當(dāng)?shù)撵`活性,，藍牙應(yīng)用程序可以運行于BC358239A外部，也可由內(nèi)部RISC處理器處理,。

2.WM8731介紹

WM8731是WOLFSON公司推出的一款適合于語音應(yīng)用的CODEC（編碼解碼器）,，它能為自身的MIC（麥克風(fēng)）輸入提供偏置電壓，內(nèi)部有兩組ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）和DAC（數(shù)模轉(zhuǎn)換器）,，其抽樣頻率從8KHz到96KHz.串行控制接口可選擇為兩線制和三線制,。其音頻接口可通過編程設(shè)置為I2S或PCM接口形式。28Pin5x5x0.9mm的QFN封裝,，特別適合對PCB面積有限制的應(yīng)用,。功耗極低，應(yīng)用PCM接口通信時電流自由20mA左右,，寄存器的正確設(shè)置可使待機功耗保持在15uA以下,。

圖三  WM8731內(nèi)部框圖

3.充電芯片SC805和LDORT9169-3.3

SEMTECH公司的SC805是一款功能強大的CCCV（恒流恒壓）充電芯片，可編程的預(yù)充,、快充和中止充電電流,，使得它既可和PMU（電源管理）芯片組合成充電管理電路，也可單獨作為鋰電池充電控制芯片,。熱保護,、過流保護、電池充電電壓精度可達1%使得它安全可靠;輸入電壓范圍從3V到6V,，充電電流最大可達1A,，3x3mmMLP封裝,，適合消費類電子使用。

RT9169-3.3是RICHTECH公司生產(chǎn)的100mA低噪聲3.3VLDO,，它具有較低靜態(tài)電流（低達4uA）,，較高的紋波抑制比，符合藍牙耳機WM8731和藍牙芯片內(nèi)部LDO對電源的要求,。

自制藍牙耳機電路設(shè)計（二）

藍牙耳機的核心是射頻和基帶處理兩部分,，為適應(yīng)功能的集成和設(shè)計的小型化，CSR,、Broadcom等公司已將射頻和基帶處理功能集成在一起,，如CSR BlueCore4高集成的藍牙芯片，封裝最小為6×6mm,。整個耳機的電源管理設(shè)計要求外圍組件少，集成度高,，同時滿足藍牙芯片對負(fù)載響應(yīng)和噪聲抑制的要求,。

圖1：TC1303在藍牙耳機上的應(yīng)用電路

藍牙耳機多采用鋰電池供電，其電壓范圍為2.7V至4.2V,。電池容量為90mAH至170mAH,。為滿足更長時間通話及音樂播放的需要，電池容量有逐漸增加的趨勢,。另外,，基于ARM或DSP內(nèi)核的藍牙芯片需要兩組電源（如1.8V和2.7V）分別對內(nèi)核和I/O供電。同時,，麥克風(fēng)也需要一個“干凈”的偏置電壓,。

基于上述系統(tǒng)電源的需求，Microchip推出了高度集成的,、小尺寸的電源管理方案,，包括 TC1303和MCP73855。其中,，TC1303為高集成的電源轉(zhuǎn)換芯片,，MCP73855為高集成的線性鋰電池充電芯片。TC1303在3×3mm 10引腳DFN封裝中集成了一個500mA同步降壓轉(zhuǎn)換器和一個300mA低壓差LDO,，并具有電壓正常指示引腳（Power-Good）,。其標(biāo)準(zhǔn)固定電壓輸出組合，如1.8V/2.7V,，恰好滿足BlueCore2對電源的要求,。圖1為TC1303在藍牙耳機上的應(yīng)用電路。

圖中500mA的同步DC/DC轉(zhuǎn)換器集成了P溝道和N溝道MOSFET,，采用2MHz的開關(guān)頻率,，轉(zhuǎn)換效率達到92%以上,。高開關(guān)頻率和PWM/PFM自動切換技術(shù)可使工程師選擇低至2.2μH的表貼電感和陶瓷電容，即可滿足濾波和藍牙芯片對紋波的要求,。TC1303內(nèi)集成的LDO可提供300mA的輸出電流,，且只有137mV電壓差。為了進一步減小DC/DC開關(guān)噪聲對電路設(shè)計的影響,，在芯片設(shè)計時將LDO的電源地引腳和DC/DC電源地引腳分開,，保證了 LDO輸出可以給I/O部分和麥克風(fēng)提供“干凈”的電壓。

圖2：MCP73855在藍牙耳機設(shè)計中的應(yīng)用電路

TC1303提供的電壓正常指示引腳可以連接到藍牙芯片的I/O,，以監(jiān)視供電電壓的狀態(tài),。電壓正常指示引腳可以檢測DC/DC輸出電壓（TC1303A）或LDO輸出電壓（TC1303B），甚至可分別檢測這兩路輸出,，實現(xiàn)順序上電,，滿足不同藍牙芯片對供電的要求。MCP73855 可提供鋰電池充電管理功能,，片內(nèi)集成的MOSFET,、電流檢測電阻和反向阻斷二極管可提供最大400mA的充電電流，并可通過外接電阻或直接由I/O輸出設(shè)置所需的充電電流,。MCP73855可自動完成鋰電池的預(yù)充,、恒流、恒壓充電控制,，并把充電狀態(tài)輸出到LED或藍牙芯片,。配合適當(dāng)?shù)耐鈬娐罚潆姞顟B(tài)指示引腳可以驅(qū)動雙色LED,，實現(xiàn)充電過程及充電結(jié)束的分別顯示,。圖2為MCP73855在藍牙耳機設(shè)計中的應(yīng)用電路。

TC1303 和MCP73855的小尺寸封裝（3×3mm）以及簡單的外圍電路,，構(gòu)成了一個低成本,、高性能、高度集成的藍牙耳機電源管理方案,，這個方案也可適用于最新播放MP3的立體聲藍牙耳機設(shè)計,。工程師利用它和藍牙芯片，可以設(shè)計更加舒適,、時尚,、易用，同時重量輕巧的藍牙立體聲耳機,，使用戶能夠在移動時欣賞音樂,， 又永遠(yuǎn)不會漏接電話。