最新藍牙耳機系統(tǒng)電路設計方案

引言

Bluetooth(藍牙技術)是由愛立信、諾基亞、摩托羅拉、英特爾、IBM和日立等信息技術公司發(fā)起的一種短距離無線通信協議標準。由于Bluetooth技術具有低功耗、抗干擾能力強、適用于多種通信場所以及集成電路相對簡單，因此藍牙技術作為一種替代有線電纜的無線接口技術具有廣闊的市場前景.藍牙技術正成為移動電話、PDA、MP3player和電腦中的標準配置，藍牙技術主流應用之一是通過藍牙耳機欣賞上述產品藍牙接口發(fā)送出來的高品質音樂和實現免提通話，然而技術的普及速度除了與技術本身的先進與否有關外，還與實現成本的高低密切相關，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致了它的市場普及速度和廣度遠低于移動電話，本文正式根據這一 XIAN，基于CSR藍牙芯片BC358239A提出了一種低成本藍牙耳機電路設計方案，對藍牙耳機的普及必將起到重要作用。

一.藍牙耳機架構和芯片介紹

圖一 藍牙耳機的結構

應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，內置有8比特DAC(數模轉換器)可自動調整發(fā)射功率,無需外部 BALUN(平衡不平衡轉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);內部集成DSP(數字信號處理器)速度可達32MIPS,32bit指令字，24bit數據存儲器，內置4K字程序存儲器，兩個8K字數據存儲器，足以支持耳機應用軟件設計需要;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內部結構見圖二。

圖二 BC358239A內部結構

此外BC358239A還有內置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的藍牙的軟件架構具備相當的靈活性，藍牙應用程序可以運行于BC358239A外部，也可由內部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用的CODEC(編碼解碼器)，它能為自身的MIC(麥克風)輸入提供偏置電壓，內部有兩組 ADC(模數轉換器)和DAC(數模轉換器)，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面積有限制的應用。功耗極低，應用PCM接口通信時電流自由 20mA左右，寄存器的正確設置可使待機功耗保持在15uA以下。

圖三 WM8731內部框圖

3.充電芯片SC805和LDO RT9169-3.3

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和藍牙芯片內部LDO對電源的要求。

二.電路設計和軟件設計要點

耳機電源的開關和音量調節(jié)可利用藍牙芯片BC358239A的PIO口;從RT9169輸出的3.3V電源送到藍牙內置LDO輸入端時注意在輸入端加適當的去偶電容，藍牙芯片的VDD_ANA(內置LDO1.8V輸出端)須加上去偶電容，以防止送到藍牙芯片的電源引入干擾導致藍牙RF頻偏過大，與此同時藍牙外接的Cristial(晶振)精度要求至少10PPM,否則也會影響藍牙RF指標。

WM8731的電源輸入端HPVDD、DCVDD、DBVDD和AVDD都可用LDORT9169的3.3V輸出，在WM8731的電源端加上適當去偶可以改善WM8731輸出的音頻品質;WM8731時鐘可利用藍牙芯片的AIO3引腳的可編程時鐘輸出。 WM8731與BC358239A的PCM接口相連時WM8731的ADCLRC和DACLRC同時連接藍牙PCM_SYNC。

BCHS(BluecoreHostSoftware)是CSR為客戶提供藍牙產品設計提供的開發(fā)軟件，BCHS和藍牙的協議棧共同組成了藍牙產品的軟件解決方案。藍牙耳機的軟件架構可參考圖四

圖四 藍牙耳機軟件架構

圖四中VMApplicationsoftware(虛擬機器應用軟件)包括TCS(電話控制協議)，它定義了藍牙耳機建立語音和數據呼叫的控制信令，定義了處理藍牙TCS設備群的移動管理進程;應用程序功能包括通過I2C總線寫WM8731寄存器控制耳機音量，電池低電壓報警等功能。

結論藍牙耳機的低成本解決方案總是與藍牙和語音解碼芯片的價格降低相伴而生，隨著藍牙接口在移動電話、PDA、MP3player和電腦中的迅速普及，藍牙耳機取代有線耳機已成為技術發(fā)展的必然趨勢。