自制藍牙耳機電路設計（一）

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。

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。

自制藍牙耳機電路設計（二）

藍牙耳機的核心是射頻和基帶處理兩部分，為適應功能的集成和設計的小型化，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計要求外圍組件少，集成度高，同時滿足藍牙芯片對負載響應和噪聲抑制的要求。

圖1：TC1303在藍牙耳機上的應用電路

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內核的藍牙芯片需要兩組電源（如1.8V和2.7V）分別對內核和I/O供電。同時，麥克風也需要一個“干凈”的偏置電壓。

基于上述系統電源的需求，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）。其標準固定電壓輸出組合，如1.8V/2.7V，恰好滿足BlueCore2對電源的要求。圖1為TC1303在藍牙耳機上的應用電路。

圖中500mA的同步DC/DC轉換器集成了P溝道和N溝道MOSFET，采用2MHz的開關頻率，轉換效率達到92%以上。高開關頻率和PWM/PFM自動切換技術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開關噪聲對電路設計的影響，在芯片設計時將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部分和麥克風提供“干凈”的電壓。

圖2：MCP73855在藍牙耳機設計中的應用電路

TC1303提供的電壓正常指示引腳可以連接到藍牙芯片的I/O，以監視供電電壓的狀態。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輸出設置所需的充電電流。MCP73855可自動完成鋰電池的預充、恒流、恒壓充電控制，并把充電狀態輸出到LED或藍牙芯片。配合適當的外圍電路，充電狀態指示引腳可以驅動雙色LED，實現充電過程及充電結束的分別顯示。圖2為MCP73855在藍牙耳機設計中的應用電路。

TC1303 和MCP73855的小尺寸封裝（3×3mm）以及簡單的外圍電路，構成了一個低成本、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計。工程師利用它和藍牙芯片，可以設計更加舒適、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， 又永遠不會漏接電話。