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自從去年Apple Airpods 三代面試以來，ANC降噪功能已經(jīng)成為高端TWS耳機(jī)的標(biāo)配和賣點(diǎn)，漸漸的可能成為之后TWS耳機(jī)的標(biāo)配功能。之前Qualcomm推出的ANC降噪耳機(jī)方案主要是QCC512x系列，這個(gè)系列方案價(jià)格相比其他家比較昂貴，沒有辦法爭奪中端ANC耳機(jī)市場。
2019年下半年，Qualcomm推出高性價(jià)比的TWS ANC耳機(jī)方案QCC3040，相比之前的QCC512x系列，QCC3040簡直就是為中低端ANC市場量身定制的一款方案，它是目前Qualcomm推出來的唯一一款內(nèi)置Flash的TWS ANC耳機(jī)方案，QCC3040內(nèi)置32Mb Flash，支持1 mic或者2 mic cVc，支持Feedforward、Feedback以及Hybrid ANC。支持單藍(lán)牙地址，支持語音助手激活，同時(shí)做到了較小的封裝。
下面向大家介紹一下這個(gè)方案的詳細(xì)內(nèi)容
一、硬件部分
硬件電路圖
由于QCC3040內(nèi)置了32Mb Flash，所以外圍電路相對簡單，主體部分可以按照datasheet中的參考原理圖設(shè)計(jì)，如下截圖。詳細(xì)細(xì)節(jié)可以參考附件電路圖源文檔。
PCB Layout
QCC3040我們建議按照6層板設(shè)計(jì)，由于芯片封裝較小，腳位密集，如果做4層板，將很難保證板子的性能，本方案的6層板各層按照Top-GND-Sig1-Sig2-Power-Bottom（Layer1-Layer6，QCC3040放置在Layer1）
Layer1：
我們這塊開發(fā)板為了方便后續(xù)調(diào)試和測試，不需要考慮空間，所以PCB采用單面擺件，我們將所有的元器件都放置在Layer1。
在元器件擺件的時(shí)候有以下注意點(diǎn)：
1、關(guān)于開關(guān)電源
QCC3040內(nèi)部有兩路開關(guān)電源，分別提供1.8V（1V8_SMPS）和1.1V（VDD_DIG）兩路電源，其中1.8V主要給芯片內(nèi)部的模擬電路和Flash供電，也可以給外部器件供電。VDD_DIG主要給數(shù)字電路供電，兩路開關(guān)電源都使用4.7uH電感和4.7uF的電容，如下L1、C5和L2、C8。L1需要緊挨著芯片引腳H10放置，L2需要緊挨著芯片引腳J10放置，C5緊挨著L1放置，C8緊挨著L2放置，保證電源回路盡可能??；由于開關(guān)電源會帶有很多噪聲，電源在C5和C8出來后直接緊挨著電容引腳通過過孔引入到內(nèi)層走線，并且C5和C8的GND焊盤不要與表層銅皮相連，直接通過GND過孔連接到內(nèi)層GND平面。K9是兩路開關(guān)電源的公共接地回路引腳，帶有較多噪聲，所以與之相連的電容C4的GND焊盤也不要與表層銅皮相連，直接通過GND過孔連接到內(nèi)層GND平面；K6是1V8_SMPS開關(guān)電源的接地回路引腳，k4是VDD_DIG開關(guān)電源的接地回路引腳，這兩個(gè)引腳都會帶有噪聲，與這兩個(gè)引腳相連的Bypass電容C6和C9要緊挨著芯片引腳放置，并且兩顆電容的GND焊盤不要與表層銅皮相連，直接通過GND過孔連接到內(nèi)層GND平面。如下截圖。
2、晶振
晶振需要緊挨著芯片引腳放置，保證晶振的信號線走線盡可能短，晶振信號線兩邊需要用銅皮包裹，避免干擾到其他信號；晶振的GND焊盤不要與表層銅皮相連，直接在GND焊盤上通過過孔連接到內(nèi)層GND平面，晶振臨近層正下方區(qū)域需要保持完整的銅皮，不允許走線。
3、QCC3040 E1和D2引腳是RF LDO電路引腳，需要保證該組電源的干凈，實(shí)際擺件中，C11和C12需要盡量靠近E1放置；C14、C15、R6需要盡量靠近D2引腳放置，并且這5顆外圍期間建議與QCC3040放置在同一層。C11、C12、C14、C15的GND焊盤不要與表層銅皮相連，直接通過在含片上通過GND過孔連接到內(nèi)層GND平面。
4、RF電路部分
實(shí)際客戶設(shè)計(jì)的時(shí)候建議在RF線路上增加帶通濾波器，否則在認(rèn)證測試的時(shí)候帶外干擾項(xiàng)目可能無法通過。本方案因?yàn)橹饕亲鲩_發(fā)板設(shè)計(jì)，不做認(rèn)證測試，所以RF電路沒有增加帶通濾波器。
RF走線需要按照50R阻抗控制，走線兩邊需要用銅皮保護(hù)，走線兩邊需要增加足夠多的GND過孔，保證接地回路盡量短。
天線周圍需要預(yù)留足夠大的凈空區(qū)間，保證天線的發(fā)射性能。
5、關(guān)于接地
QCC3040共有17個(gè)接地引腳，這些接地引腳對應(yīng)不同的電路模塊，比如RF電路、XTAL電路、SMPS電路、Audio電路等等。不同接地引腳會帶有不同形式的噪聲，在實(shí)際Layout過程中，不能將所有或者其中的某些GND引腳在表層連接到一起，然后用公共的GND過孔連接到內(nèi)層GND平面；而是要將每個(gè)GND引腳各自通過獨(dú)立的過孔連接到內(nèi)層GND平面。
Layer2:
第二層保持完整的地平面，不走線。
Layer3、Layer4：
第三層和第四層走信號線，需要注意的是關(guān)鍵的信號線要做好隔離保護(hù)，并且需要注意臨近層之間的互相干擾，關(guān)鍵信號線包含：Mic走線、Speaker信號走線、Flash信號走線以及USB信號走線；其中Speaker和USB建議走差分線。
Layer5：
第五層走電源線，包含VBUS、VBAT、1V8_SMPS、VDD_DIG，各電源線之間需要用銅皮隔離開，防止互相干擾，也要防止干擾到鄰近層的信號走線；特別需要注意的是，電源線中1V8_SMPS、VDD_DIG是開關(guān)電源走線，帶有較大噪聲。
Layer6：
第6層走一些剩余的信號線。
二、軟件部分
1、軟件框架
1）、打開MDE工具，MDE版本：2.4.0.158，點(diǎn)擊Open Project
2）、設(shè)置宏定義
首先關(guān)閉與溫度檢測有關(guān)的宏，在對應(yīng)宏后面增加x。
軟件默認(rèn)代碼有9個(gè)按鍵，實(shí)際我們用不到，客戶可以根據(jù)自己的需求修改成實(shí)際使用的按鍵數(shù)量，我們這里默認(rèn)使用一個(gè)按鍵，所以我們在宏和代碼中將按鍵數(shù)量改成1個(gè)。
修改藍(lán)牙地址：在dev_cfg→subsys1_config2.htf文件中可以修改藍(lán)牙地址。
校準(zhǔn)晶振頻偏：在dev_cfg→subsys0_config3.htf文件中可以修改晶振頻偏值。
修改藍(lán)牙名稱：在dev_cfg→subsys7_config5.htf文件中可以修改藍(lán)牙名稱。
配置雙Mic cVc：在文件kymera_cofig.h文件如下位置修改配置。
cVc調(diào)試參數(shù)保存位置：ps_cfg→cvc_config.htf。
ANC調(diào)試參數(shù)保存位置：ps_cfg→anc_tuning_config.htf。
打開ANC功能：
ANC UI控制部分代碼：可以設(shè)置ANC打開和關(guān)閉，以及存儲幾組不同ANC參數(shù)之間的切換。
? 場景應(yīng)用圖
? 產(chǎn)品實(shí)體圖
? 展示版照片
? 方案方塊圖
? 核心技術(shù)優(yōu)勢
1、 低成本，Qualcomm目前推出的唯一一款內(nèi)置Flash的TWS ANC方案 2、 支持按鍵輔助激活 3、 支持Qualcomm aptX和aptX HD Audio 4、 支持1 Mic或者2 Mic Qualcomm headset cVc 5、 支持FF、FB以及Hybrid ANC
? 方案規(guī)格
1、內(nèi)置32Mbit Flash 2、32?bit Kalimba 音頻DSP 3、支持BT5.2以及2Mbps BLE 4、內(nèi)置最大充電電流為200mA的充電電路 5、內(nèi)置PMU管理單元，節(jié)省外部器件 6、支持UART、I2C/SPI、USB 2.0接口 6、支持Class AB和Class D輸出 7、ADC采樣率最高支持到96KHz，DAC采樣率最高支持到384KHz 支持最高96KHz采樣率ADC和最高384KHz采樣率DAC 8、5.6mm x 5.9mm x 1.0mm 90ball 0.5 mm pitch VFGBA封裝
? 技術(shù)文檔
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