硬件设计¶
CI231X系列芯片外围仅需要少量器件就可以支持各类语音和AIOT应用。针对语音部分,该芯片可以支持单麦克风差分输入或单麦克风单端输入,也可以选择是否需要AEC回声消除功能。用户可以根据设计的应用方案功能、功耗和成本要求选择合适的电路,下面对该芯片一个典型的应用参考电路图做具体描述。
应用参考电路图¶
应用参考电路图如图H-1。
上图为CI231X系列芯片一个支持单麦克风差分输入和功放输出的,带AEC应用方案电路图。该芯片可以采用5V直接供电,用户可按照上图中对应的外围器件规格来进行设计。
原理图设计时如果要考虑板级在线升级功能,可以将UART0引脚引出,以方便PCB板贴片完成后通过UART0对主芯片内部的Flash进行固件升级。芯片的PA4(PG_EN)引脚内部带上拉,上电默认为升级模式,开机后要检测外部UART0口发来的升级信号,如果有则直接启动升级。芯片默认的开机时间因为增加了升级模式的检测而延长,大概约850mS;如果用户对开机时间有很高的要求,可以将PA4脚引出,增加两个2.2KΩ的下拉电阻到地,两个2.2KΩ电阻连接的中间增加一个测试点,此时芯片开机为正常模式,开机时间大概约350mS,可以缩短开机时间。如果此时要在线升级可以通过外部给两个2.2KΩ电阻连接的中间测试点供高电平,将PA4引脚拉高,再通过UART0升级。
该芯片方案可选用差分麦克风设计或单端麦克风设计,推荐采用上图中的单端麦克风设计。该方式仅推荐应用在麦克风线长小于20厘米的场合中,如果麦克风线大于20厘米需要使用带屏蔽线麦克风或者联系我司使用差分电路来增强抗电路抗干扰能力。上图中功放采用的是AB类的功放,推荐采用8002功放芯片,用户也可以按照方案的要求自行选择功放芯片,如果不需要功放功能时也可以去掉该部分电路以降低成本。
用户如果对方案的功耗没有特殊要求时,建议直接采用芯片内部的PMU供电,如果有功耗要求,可以采用增加外部DCDC芯片给芯片1.1V供电,以降低功耗。芯片的UART口均支持5V通信,上图中的UART0口是接的3.3V信号,如果要接5V,在UART0的RX和TX管脚外围增加连接到5V的上拉电阻即可,不用额外增加电压转换电路。
PCB Layout设计¶
电源电路¶
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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,1.2V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。
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电源退耦电容 电源退耦电容,布局时靠近对应的管脚。
射频电路¶
芯片匹配网络尽量靠近RFIO脚放置。
RF 走线须做50欧姆阻抗控制,顶层尽量保证RF走线周围的地完整性。
天线区域须保持铜皮镂空。
晶体电路¶
确保晶体周围良好的包地。
顶层晶体焊盘周围铜皮镂空,晶体底层地平面完整,晶体GND脚直接通过过孔连接至底层GND。
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器件尽量靠近插件的引脚,提高防护效果。
应用其它注意事项¶
- 芯片需要外接16MHz晶振,精度为10ppm、负载电容为12pF。
- 芯片集成了PMU管理单元,PMU包含三个LDO,分别给芯片提供3.3V和1.1V电压,如对功耗无特殊要求,方案无需外部电源芯片,外供5V电源纹波需小于300mV。
- 射频器件对晶体频偏敏感,如产品工作环境恶劣,建议选择宽温晶体;同时如 PCB 为多层板,相邻层晶体下方建议挖空处理,减少寄生电容对晶体频偏的影响。
- RFIO引脚须预留匹配网络,且走线须做阻抗匹配。如走线过长,建议在靠近天线的地方也预留匹配网络。
- 芯片采用无铅环保工艺制造,SMT焊接时请按照无铅标准设置炉温和时间等参数。
- 芯片取用、包装时需注意静电影响,建议采用抗静电材料隔离。