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硬件设计

CI1308X芯片需少量外围仅器件,即可开发出支持各类语音应用的终端产品方案。该芯片支持单麦克风单端输入。应用方案设计可根据方案所需的功能、功耗和成本等需求因素,选择适合的电路设计方案。

以下以CI13082的典型应用方案为例,介绍应用方案设计的要点和注意事项:

应用参考电路图

单麦本地语音识别应用系统图

图H-1 典型应用参考电路图

上图为包括CI13082在内的CI1308X系列芯片,单麦克风单端输入和功放输出的典型应用方案的参考设计电路图,该设计不局限于匹配某个具体的终端产品。应用方案的设计应基于适配上位机终端产品的原则,根据终端产品的功能和性能需求,前往启英泰伦文档中心和AI平台下载参考原理图和参考PCB图。文档中心链接:https://document.chipintelli.com/

应用方案设计时若需预留板级升级功能,可以将UART0引脚以插座或测试点的方式引出,以便于PCB板贴片完成后通过UART0烧写或升级固件。

CI13082的HPOUT/PGEN管脚在芯片内部预置有下拉电阻,上电时系统将检测该引脚是否被外部上拉电阻拉高为3.3V高电平,若是高电平且检测UART0引脚有外部输入的升级信号,系统即进入升级模式。若该引脚外部未接上拉电阻,芯片上电时可跳过升级模式检测环节直接进入正常启动模式,以实现系统的快速开机。若应用方案有快速开机需求,可将HPOUT/PGEN管脚引出,预留一跳线,然后接一个4.7KΩ的电阻上拉到VDD33。该设计状态下系统上电时为正常功能启动模式,开机时间可缩短为350ms左右。若此时需要在线升级,可通过短接跳线或短接跳线两端的测试点将PGEN管脚拉为3.3V高电平,即可通过UART0口升级;若应用方案无快速开机需求,可通过4.7KΩ电阻将PGEN直接拉高。具体实施方案请参照参考应用图原图或咨询我司的FAE,PGEN两种工作模式如下表:

PG_EN工作模式图示 J14安装情况 PG_EN高低电平 开机时间
PG_EN外接电阻图示-1 短接 高电平,升级模式 850ms
PG_EN外接电阻图示-2 开路 低电平,工作模式 350ms

CI13082芯片无MICBIAS脚,麦克风供电采用外部3.3V,推荐采用图6-1中的供电设计,由R14、C12、C14构成的滤波电路不可更改。

CI13082仅支持单端麦克风输入,推荐采用图H-1中的麦克风设计,且线长小于20厘米。

该典型应用方案的功放配置为AB类功放,推荐采用8002系列功放。若不需要语音播报功能,可去除该部分电路以降低方案成本。功放MUTE功能请参考参考图H-1。

CI13082的UART口可支持5V电平通讯。应用方案若需外接5V通讯电平,推荐采用图H-1中的串口设计,在UART0的RX和TX引脚外围增加5V上拉电阻即可,无需配置电平转换电路。

启英泰伦提供了多种方案参考原理图,可以满足大多数通常应用场景。客户在实际应用开发中需要根据具体产品功能性能要求,系统特性及应用场景等审慎选择参考其中一种最适合产品的参考原理图进行参考和设计优化。 由于启英泰伦无法掌握所有产品系统和应用知识,望客户或方案合作方在量产前结合产品系统和应用场景对产品功能性能(含语音芯片及模块与产品系统的匹配性)进行充分的测试验证。如果在设计修改过程中有不清楚不确定的问题点,请联系启英泰伦FAE工程师进行充分沟通。参考方案列表如下:

方案名称 方案功能 方案应用场景 文档中心链接
典型方案 单麦单端麦克风输入,不带AEC应用的最简电路 广泛适用于各种常规终端产品、支持播报音 典型应用方案参考设计
低功耗方案 1.1V电源采用外部DCDC供电,显著降低功耗 对功耗有较高要求的产品,例如有能耗等级限制的产品 低功耗方案参考设计
板载共用串口方案 芯片板载,固件升级、MCU通信共用串口0 需要同时支持固件升级、MCU通信功能的产品 板载共用串口方案参考设计

PCB Layout设计

电源电路

电源走线

电源输入注意防护过压及浪涌防护,在5V输入设计TVS器件和4.7欧姆电阻,走线先经过TVS再经过电阻到芯片。电源走线直径依据实际电路电流大小而定,3.3V电源的走线线宽不小于15mil,1.1V电源的走线线宽不小于15mil。尽量使用覆铜方式走线,电源走线尽量短而粗,电源走线最窄处不低于8mil线宽,避免电源走线形成闭环线路。

电源退耦电容

电源退耦电容,布局时靠近对应的管脚。

静电防护要求

两层板设计时,尽量走线在TOP层,保持BOTTOM地平面的完整性。如设计有ESD器件,将ESD器件尽量靠近端子的引脚,提高防护效果。

应用其它注意事项

  1. CI1308X采用无铅环保材料制造,SMT焊接时请按照无铅标准设置炉温和时间参数。一个SMT焊接的温度曲线如下图所示:

    SMT焊接温度曲线

    图H-2 芯片SMT焊接温度曲线

  2. CI1308X的取用、搬运、生产加工等过程需注意采取防静电措施,其包装需采用防静电材料。

  3. 芯片的潮湿敏感度等级为MSL3级,使用前请按照MSL3级条件存储。如果开包装后存放时间超过MSL3级的要求,请在SMT焊接前先进行烘烤。