蓝牙耳机电路设计（两款模拟电路设计原理图详解）

杨桂花 2018-02-01 168986

耳机电路图

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自制蓝牙耳机电路设计（一）

蓝牙技术正成为移动电话、PDA、MP3player和电脑中的标准配置，蓝牙技术主流应用之一是通过蓝牙耳机欣赏上述产品蓝牙接口发送出来的高品质音乐和实现免提通话，然而技术的普及速度除了与技术本身的先进与否有关外，还与实现成本的高低密切相关，市场上的蓝牙耳机价格少则几百，多则上千元，而移动电话本身价格大多也不过千元，蓝牙耳机的相对高价位导致了它的市场普及速度和广度远低于移动电话，本文正式根据这一XIAN，基于CSR蓝牙芯片BC358239A提出了一种低成本蓝牙耳机电路设计方案，对蓝牙耳机的普及必将起到重要作用。

蓝牙耳机架构和芯片介绍

图一蓝牙耳机的结构

应用到蓝牙耳机的芯片除了低成本、低功耗、外围电路简单以外，提供的软件开发工具齐全以及芯片封装小也很重要，下面对蓝牙耳机的主要芯片作简要介绍。

1.BC358239A介绍：

BC358239A芯片频率范围2.402～2.480Ghz，发射功率可高达+4dB，内置有8比特DAC（数模转换器）可自动调整发射功率，无需外部BALUN（平衡不平衡转换器和功放即可符合蓝牙V1.2规格;0.1%BER（比特误码率）时典型接收灵敏度-85dB;全集成的频率合成器，可支持8～40Mhz外部时钟输入又可外接CRISTAL（晶振）;内部集成DSP（数字信号处理器）速度可达32MIPS，32bit指令字，24bit数据存储器，内置4K字程序存储器，两个8K字数据存储器，足以支持耳机应用软件设计需要;片上LDO（低压差线性稳压器），支持u-law和A-law语音代码转换，支持I2S又支持PCM语音接口，深度睡眠模式功耗不超过10uA;10x10mm的LFBGA封装，只需较小的PCB尺寸。BC358239A内部结构见图二。

图二 BC358239A内部结构

此外BC358239A还有内置LDO，其输出电压1.8V，其最大输出电流可达70mA，完全可满足蓝牙芯片自身需要。

BC358239A的蓝牙的软件架构具备相当的灵活性，蓝牙应用程序可以运行于BC358239A外部，也可由内部RISC处理器处理。

2.WM8731介绍

WM8731是WOLFSON公司推出的一款适合于语音应用的CODEC（编码解码器），它能为自身的MIC（麦克风）输入提供偏置电压，内部有两组ADC（模数转换器）和DAC（数模转换器），其抽样频率从8KHz到96KHz.串行控制接口可选择为两线制和三线制。其音频接口可通过编程设置为I2S或PCM接口形式。28Pin5x5x0.9mm的QFN封装，特别适合对PCB面积有限制的应用。功耗极低，应用PCM接口通信时电流自由20mA左右，寄存器的正确设置可使待机功耗保持在15uA以下。

图三 WM8731内部框图

3.充电芯片SC805和LDORT9169-3.3

SEMTECH公司的SC805是一款功能强大的CCCV（恒流恒压）充电芯片，可编程的预充、快充和中止充电电流，使得它既可和PMU（电源管理）芯片组合成充电管理电路，也可单独作为锂电池充电控制芯片。热保护、过流保护、电池充电电压精度可达1%使得它安全可靠;输入电压范围从3V到6V，充电电流最大可达1A，3x3mmMLP封装，适合消费类电子使用。

RT9169-3.3是RICHTECH公司生产的100mA低噪声3.3VLDO，它具有较低静态电流（低达4uA），较高的纹波抑制比，符合蓝牙耳机WM8731和蓝牙芯片内部LDO对电源的要求。

自制蓝牙耳机电路设计（二）

蓝牙耳机的核心是射频和基带处理两部分，为适应功能的集成和设计的小型化，CSR、Broadcom等公司已将射频和基带处理功能集成在一起，如CSR BlueCore4高集成的蓝牙芯片，封装最小为6×6mm。整个耳机的电源管理设计要求外围组件少，集成度高，同时满足蓝牙芯片对负载响应和噪声抑制的要求。

图1：TC1303在蓝牙耳机上的应用电路

蓝牙耳机多采用锂电池供电，其电压范围为2.7V至4.2V。电池容量为90mAH至170mAH。为满足更长时间通话及音乐播放的需要，电池容量有逐渐增加的趋势。另外，基于ARM或DSP内核的蓝牙芯片需要两组电源（如1.8V和2.7V）分别对内核和I/O供电。同时，麦克风也需要一个“干净”的偏置电压。

基于上述系统电源的需求，Microchip推出了高度集成的、小尺寸的电源管理方案，包括 TC1303和MCP73855。其中，TC1303为高集成的电源转换芯片，MCP73855为高集成的线性锂电池充电芯片。TC1303在3×3mm 10引脚DFN封装中集成了一个500mA同步降压转换器和一个300mA低压差LDO，并具有电压正常指示引脚（Power-Good）。其标准固定电压输出组合，如1.8V/2.7V，恰好满足BlueCore2对电源的要求。图1为TC1303在蓝牙耳机上的应用电路。

图中500mA的同步DC/DC转换器集成了P沟道和N沟道MOSFET，采用2MHz的开关频率，转换效率达到92%以上。高开关频率和PWM/PFM自动切换技术可使工程师选择低至2.2μH的表贴电感和陶瓷电容，即可满足滤波和蓝牙芯片对纹波的要求。TC1303内集成的LDO可提供300mA的输出电流，且只有137mV电压差。为了进一步减小DC/DC开关噪声对电路设计的影响，在芯片设计时将LDO的电源地引脚和DC/DC电源地引脚分开，保证了 LDO输出可以给I/O部分和麦克风提供“干净”的电压。

图2：MCP73855在蓝牙耳机设计中的应用电路

TC1303提供的电压正常指示引脚可以连接到蓝牙芯片的I/O，以监视供电电压的状态。电压正常指示引脚可以检测DC/DC输出电压（TC1303A）或LDO输出电压（TC1303B），甚至可分别检测这两路输出，实现顺序上电，满足不同蓝牙芯片对供电的要求。MCP73855 可提供锂电池充电管理功能，片内集成的MOSFET、电流检测电阻和反向阻断二极管可提供最大400mA的充电电流，并可通过外接电阻或直接由I/O输出设置所需的充电电流。MCP73855可自动完成锂电池的预充、恒流、恒压充电控制，并把充电状态输出到LED或蓝牙芯片。配合适当的外围电路，充电状态指示引脚可以驱动双色LED，实现充电过程及充电结束的分别显示。图2为MCP73855在蓝牙耳机设计中的应用电路。

TC1303 和MCP73855的小尺寸封装（3×3mm）以及简单的外围电路，构成了一个低成本、高性能、高度集成的蓝牙耳机电源管理方案，这个方案也可适用于最新播放MP3的立体声蓝牙耳机设计。工程师利用它和蓝牙芯片，可以设计更加舒适、时尚、易用，同时重量轻巧的蓝牙立体声耳机，使用户能够在移动时欣赏音乐，又永远不会漏接电话。

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