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第一次做蓝牙产品,从零开发(6)蓝牙主控芯片外围电路

我前面有写一章蓝牙射频的文章,可以和这章一块看看

HS,公众号:平凡灵感码头第一次做蓝牙产品,从零开发蓝牙芯片到底怎么选 | 嵌入式开发日志(3)蓝牙设备中的射频(RF)技术详解

我第一次接触杰理芯片,都会有一个感受:
“引脚很多,电路不复杂,但就是不知道为什么要这么连。”

甚至会产生几个典型疑问:

  • 这些VBAT / VDDIO / RTCVDD到底有什么区别?

  • 晶振、电感、电容都接了,但哪些是必须的,哪些是可选的?

  • RF、蓝牙、音频、ADC、MIC、电源,全挤在一颗芯片上,外围电路到底在保护什么?

这篇文章,我们就只围绕这上面杰理芯片的外围原理图,把它拆开来讲清楚


一、先明确一个前提:这不是“参考设计”,而是“最小可量产结构”

很多人看杰理原理图,会下意识觉得:

“官方给的原理图,好像有点复杂?”

但你要知道,这种原理图并不是教学 Demo,而是已经考虑了:

  • 电源稳定性

  • RF 射频完整性

  • 音频噪声

  • 低功耗待机

  • 时钟可靠性

本质上,这是一个“能直接打板量产”的外围结构。


二、电源系统:为什么要分这么多 VDD?

VBAT —— 芯片的“总能源入口”

从图中可以看到:

  • VBAT直接接电池或主电源

  • 电压范围较宽(典型 3.0V~4.2V)

VBAT 的作用只有一个:
给芯片内部的电源管理模块(PMU)供电

VBAT 不等于“芯片工作电压”,它只是能源入口


VDDIO —— IO 电平的基准电源

你会看到:

  • VDDIO外接 3.3V

  • 周围有多颗去耦电容(0.1uF / 1uF)

VDDIO 决定的是:

  • GPIO 高电平是多少

  • SPI / UART / I²C 的电平兼容性

为什么要单独拉出来?

因为:

  • IO 翻转频繁

  • 电流瞬态变化大

  • 如果和内核电源混在一起,会引入噪声

这是典型的“数字电源隔离思想”


RTCVDD —— 为低功耗和时钟服务

RTCVDD 这一组,很多初学者会忽略,但实际上非常关键

从标注可以看到:

  • RTCVDD 单独供电

  • 外接 32.768kHz 晶振

  • 电源可以在主电源掉电后仍然存在

它主要负责:

  • RTC 时钟运行

  • 低功耗待机逻辑

  • 掉电记忆、唤醒判断

这也是为什么 RTCVDD 通常要求干净、稳定,不能随便接


三、时钟系统:为什么要用 24M + 32.768k?

24MHz 主晶振:给“性能”用的

图中可以看到:

  • BT_OSC / BT_OSCI

  • 外接 24MHz 晶振

  • 两侧各接负载电容

这是整颗芯片的主时钟源,负责:

  • CPU 指令执行

  • 蓝牙射频基带

  • 外设高速逻辑

如果 24M 不稳定,芯片会出现:

  • 蓝牙不稳定

  • 程序跑飞

  • 音频异常


32.768kHz 晶振:给“时间”和“功耗”用的

另一组是:

  • OSC32K / RTCIO

  • 外接 32.768kHz 晶振

这颗晶振的意义在于:

  • 超低功耗运行

  • 睡眠 / 唤醒时间基准

  • RTC 精度保证


四、射频与天线:为什么这里电感、电容这么敏感?

你会看到:

  • FM_ANT

  • 串联电感

  • 到地的匹配电容

  • 严格标注 NC / 可调

这说明什么?

这里是 RF 匹配网络,不是普通 GPIO

它的作用是:

  • 匹配天线阻抗(通常 50Ω)

  • 抑制杂散

  • 提高发射效率

  • 降低 EMI

为什么标注 NC?

因为:

  • 天线、PCB、外壳不同

  • 最终量产前需要实测调试

  • 不是所有板子参数都一样

RF 区域:

  • 不能乱改走线

  • 不能随便加飞线

  • 电感电容必须贴近芯片


五、音频部分:MIC、功放、偏置是怎么考虑的?

MIC_BIAS:不是普通电源

图中你能看到:

  • MIC_BIAS 通过电阻供电

  • 下拉电容滤波

这是给驻极体麦克风用的偏置电源:

  • 电压稳定

  • 噪声要低

  • 不能直接用 3.3V

否则会出现底噪、电流声


MIC 输入为什么要串电容?

这是为了:

  • 隔直流

  • 防止偏置冲突

  • 只让交流语音信号进入 ADC

这是音频前端的基本规范设计



这个我想着大家工作一段时间的朋友应该都知道去耦电容:为什么几乎每个 VDD 都要贴?

每一颗:

  • 0.1uF

  • 1uF

它们的意义是:

  • 抑制瞬态电流

  • 防止电源塌陷

  • 保证逻辑翻转稳定

http://www.jsqmd.com/news/135846/

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