TWS 耳机原理图规划 (试水版)
芯片: 杰理 AC7002 (BT 5.3) | 公模方案 版本: v0.1 | 日期: 2026-05-17
1. 系统框图
详见: system-block-diagram.svg
| ┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ AC7002 SoC │
│ ┌───────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌───────────────┐ │
│ │ DSP Core │ │ MCU Core │ │ BT 5.3 │ │ ANC 硬件加速器 │ │
│ │ @96MHz │ │ @96MHz │ │ Modem │ │ cVc 8.0 │ │
│ └─────┬─────┘ └────┬─────┘ └────┬─────┘ └───────┬───────┘ │
│ └──────────────┴────────────┴────────────────┘ │
│ ┌──────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ 内置外设: I2S×1 │ SPI×1 │ UART×2 │ I2C │ ADC │ PWM │ │ │
│ │ GPIO×26~30 │ 锂电池充电器 │ MIC Bias │ │ │
│ └──────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ 8MB Flash (内置) │ 512KB SRAM (内置) │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
│ │ │ │ │
┌────┤ ┌────┤ ┌────┤ ┌─────┤ ┌─────┤
▼ │ ▼ │ ▼ │ ▼ │ ▼ │
┌──┐ │ ┌──┐ │ ┌──┐ │ ┌───┐ │ ┌───┐ │
│喇│ │ │麦│ │ │天│ │ │触 │ │ │LED│ │
│叭│ │ │克│ │ │线│ │ │控 │ │ │ │ │
│ │ │ │风│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │
└──┘ │ └──┘ │ └──┘ │ └───┘ │ └───┘ │
│ │ │ │ │
│ ┌────┘ ┌────┘ ┌────┘ ┌────┘
▼ ▼ ▼ ▼ ▼
┌──────┐ ┌────────┐ ┌────────┐ ┌───────┐
│电池 │ │充电仓 │ │USB充电 │ │佩戴 │
│45mAh │ │UART │ │检测 │ │传感器 │*
│ 3.7V │ │通信 │ │LDOIN │ │(升级) │
└──────┘ └────────┘ └────────┘ └───────┘
|
2. 引脚分配表 (AC7002)
基于 AC63 SDK (AC632N 参考设计及 BLE 参考原理图) 推导 ⚠️ 最终以开发板原理图为准，可能需要调整
| 功能 | 引脚 | I/O | 连接对象 | 备注 |
| UART 调试 | | | | |
| UART0 TX | PA0 | O | 调试串口 TX | 115200 8N1 |
| UART0 RX | PA1 | I | 调试串口 RX | (可选, 调试时接) |
| 麦克风 | | | | |
| MIC0 | PA1 | I | 通话麦克风 | MEMS, -42dBV/Pa |
| MIC1 | PB8 | I | ANC 反馈麦克风 | MEMS, -26dBV/Pa |
| MIC Bias | PA2 | O | 麦克风偏置 | 内部 LDO 输出 |
| MIC_PWR | (可选) | O | 麦克风供电 | PLNK 时钟/数据 |
| I2S/音频 | | | | |
| DAC_LP | — | O | 喇叭 (左声道+) | 差分输出 |
| DAC_LN | — | O | 喇叭 (左声道-) | 差分输出 |
| DAC_RP | — | O | 喇叭 (右声道+) | (单耳用 Mono) |
| DAC_RN | — | O | 喇叭 (右声道-) | (单耳用 Mono) |
| 触控 | | | | |
| TOUCH_CH0 | PB1 | I/O | 触控焊盘 | 电容式触控 |
| TOUCH_CH1 | PB2 | I/O | (可选, 升级版入耳) | 入耳检测 |
| LED | | | | |
| LED PWM | PB6 | O | RGB LED 控制 | PWM 调光 |
| 充电仓接口 | | | | |
| ChargeStore | PP0 | I/O | 充电仓 UART | Pogo Pin 通信 |
| CHG_DET | P33_CHG | I | USB 插入检测 | LDOIN 检测 |
| CHG_FULL | P33_FLAG | I | 充满指示 | CHGFL_DET |
| 电源 | | | | |
| VBAT | — | I | 电池 3.7V | 45mAh 软包锂电 |
| VDDIO | — | O | IO 电压 3.0V | 内置 LDO |
| VDD_CORE | — | O | 内核电压 1.5V | DCDC/LDO 自动切换 |
| 天线 | | | | |
| ANT | — | I/O | 蓝牙天线 | PCB 天线/陶瓷 |
| I2C (升级版) | | | | |
| I2C_SCL | PA9 | O | 佩戴传感器时钟 | (升级版) |
| I2C_SDA | PA10 | I/O | 佩戴传感器数据 | (升级版) |
| SPI Flash (内置) | | | | |
| SPI_CLK | PB0 | O | Flash 时钟 | 内置 Flash |
| SPI_DI | PB2 | I | Flash 数据入 | (复用) |
| SPI_DO | PB1 | O | Flash 数据出 | (复用) |
| FLASH_CS | PB6 | O | Flash 片选 | (复用) |
注: 引脚复用由 IOMAP 通道配置。实际分配需查阅 AC7002 Datasheet 确认。 上述基于 AC632N 参考设计 (bd19 核心)，AC7002 可能使用不同核心。
3. 电源树设计
| ┌─────────────────────┐
45mAh Li-Po (3.7V) ─→│ AC7002 内置充电器 │←── USB 5V (充电仓)
VBAT (3.0-4.2V) │ 充电电流 20-220mA │
│ 充满电压 4.202V │
└─────────┬───────────┘
│
┌─────────▼───────────┐
│ AC7002 内置电源管理 │
│ PWR_DCDC15 / LDO15 │
└──────┬──────────┬────┘
│ │
┌───────────▼──┐ ┌────▼───────────┐
│ VDD_CORE 1.5V│ │ VDDIO 3.0V │
│ (DSP + MCU) │ │ (GPIO + 外设) │
└──────────────┘ └────┬────────────┘
│
┌────────────┴────────────┐
│ │
┌────▼────┐ ┌──────▼──────┐
│ MIC Bias│ │ LED / 触控 │
│ 2.0V │ │ VDDIO 直供 │
└─────────┘ └─────────────┘
|
电源要求
| 电源轨 | 电压 | 最大电流 | 来源 | 备注 |
| VBAT | 3.0-4.2V | — | 锂电池 | 45mAh 软包 |
| VDD_CORE | 1.5V | ~50mA | 内置 DCDC/LDO | DSP + MCU |
| VDDIO | 3.0V | ~20mA | 内置 LDO | GPIO/外设 |
| VDD_DAC | 1.8-2.5V | ~10mA | 内置 LDO | DAC 供电 |
| MIC_BIAS | 2.0V | ~5mA | PA2 内部输出 | MEMS 偏置 |
充电参数
| 参数 | 值 | 备注 |
| 充电电流 | 50mA (默认) | 可配 20-220mA |
| 充满电压 | 4.202V | 可配 3.869-4.567V |
| 涓流电流 | 20mA | 电池 ≤ 3.0V 时 |
| 充满判定 | 电流 < 10mA | CHGFL_DET 引脚 |
4. 各子系统原理图设计要点
4.1 蓝牙天线
| 推荐方案: PCB 板载 F 型天线 (Inverted-F Antenna)
┌─────────────┐
AC7002 ANT ──────┤ π型匹配网络 ├──────┬─────────────────┐
│ C1 │ L │ C2 │ │ PCB 天线走线 │
└─────────────┘ │ L=15mm, W=1.5mm│
│ │ 距 GND ≥ 2mm │
┌───▼───┐ └─────────────────┘
│ 预留 │
│ π型 │
│ 调试位 │
└───────┘
|
- 推荐 π 型匹配网络 (C1/L/C2, 0402 封装)
- C1/C2 初始不焊 (NC), L 初始 0Ω
- 调试时用网络分析仪调匹配
- 天线区域下方禁止走 GND 铺铜
4.2 麦克风电路
| VDDIO (3.0V)
│
┌┤
│ R_pullup (2.2KΩ)
└┤
│
MIC0 ────┼─────┬────── C1 (100nF) ──── AC7002 PA1 (MIC0)
│ │
┌┤ ┌┤
│ MIC │ │ R_DN (0Ω/NC)
│ MEMS│ │
│ │ │
└┤ └┤
│ │
GND GND
|
- MEMS 麦克风需接 VDDIO 通过 2.2KΩ 上拉
- DC-blocking 电容 100nF (陶瓷)
- 预留 0Ω 下拉电阻 (调试用)
- MIC Bias (PA2) 不需外部电容
4.3 触控电路
| 触控焊盘 (PCB 铜箔, D=8mm)
│
│ (走线尽量短, <30mm)
│
┌────┴────┐
│ R_series │ 1KΩ (ESD 保护)
└────┬────┘
│
┌────┴────┐
│ C_par │ 10pF (对 GND, 防静电)
└────┬────┘
│
AC7002 PB1 (TOUCH_CH0)
|
- 触控焊盘直径 8-10mm 圆形
- 走线远离天线区域 (>5mm)
- 加 1KΩ 串联电阻 + 10pF 对地电容
4.4 LED 电路
| AC7002 PB6 (PWM)
│
┌┤
│ R (330Ω)
└┤
│
┌────┴────┐
│ RGB LED │ (共阳极)
│ R│G│B │
└──┼──┼──┘
│ │ │
┌──┤ │ └── VDDIO (3.0V) via R_lim
│ │ └──── VDDIO via R_lim
│ └─────── VDDIO via R_lim
└─────────────────── GND
|
- 使用三色共阳 RGB LED (如 WS2812 或分立式)
- 每路串联 330Ω 限流电阻
- 也可用单色 LED (基础版)
4.5 充电仓接口电路
| 充电仓 Pogo Pin (4-pin):
┌──────┬──────┬──────┬──────┐
│ VBAT │ GND │ UART │ CHG │
│ (充电)│ │ 通信 │ 检测 │
└──────┴──────┴──────┴──────┘
UART 通信 (ChargeStore):
AC7002 PP0 ──┬── 耳机侧 ──┬── R (1KΩ) ── Pogo Pin ── 充电仓 MCU
│ │
┌┤ ┌┤
│ C (100nF) │ TVS (ESD)
└┤ └┤
│ │
GND GND
Hall 开盖检测:
┌────────┐
│ Hall IC│ (如 MT8102)
│ OUT │──── R_pullup ──── VDDIO
└────────┘
│
AC7002 GPIO (输入, 上升沿中断)
|
- Pogo Pin 需选镀金弹针 (耐插拔 >5000 次)
- UART 通信加 ESD 保护 (TVS 管)
- Hall IC 推荐 MT8102 或国产替代
4.6 佩戴检测电路 (升级版)
| 光学接近传感器 (如 APM-XXX / APDS-9901)
┌──────────────────────┐
│ VDD SCL SDA │
│ INT LEDA GND │
└──┬──────┬──────┬─────┘
│ │ │
VDDIO PA9 PA10
(I2C_SCL) (I2C_SDA)
VDDIO ── R (10KΩ) ──┬── SCL
│
VDDIO ── R (10KΩ) ──┬── SDA
INT ── AC7002 GPIO (可选, 中断模式)
|
- I2C 上拉电阻 10KΩ 到 VDDIO
- 传感器放在耳机壳内侧 (靠近耳廓)
- 可选中断模式或轮询模式
5. PCB 布局指南
5.1 层叠结构 (4 层板)
| 层 | 用途 | 备注 |
| Top | 元件 + 射频走线 | 天线、芯片、匹配网络 |
| L2 | GND | 完整参考地平面 |
| L3 | 电源 + 信号 | VBAT, VDDIO 走线 |
| Bottom | 元件 (可选) + GND | 按键、LED |
5.2 布局优先级
- 天线区域 → 板边, 下方清空, 匹配网络靠近芯片
- AC7002 → 中心位置, 退耦电容紧靠电源引脚
- 晶振 → 紧靠芯片, 走线 <10mm, 包地
- 音频 → 远离数字信号, 差分走线
- 电源 → 宽走线 (>0.5mm), 多层供电
- 触控 → 走线短, 远离天线
5.3 关键走线规则
| 信号 | 规则 | 优先级 |
| 天线 (ANT) | 50Ω 阻抗, 微带线, 距 GND ≥2mm | 🔴 |
| I2S (音频) | 差分对, 等长, 远离时钟 | 🔴 |
| USB DP/DM | 差分 90Ω | 🟡 |
| I2C | <400kHz, 上拉电阻 10KΩ | 🟢 |
| 电源 | 宽 >0.5mm, 多过孔 | 🟢 |
6. BOM 关键物料清单
| # | 物料 | 描述 | 数量/对 | 单价 | 备注 |
| 1 | AC7002 | 主控 SoC | 2 | ¥12 | 杰理 BT 5.3 |
| 2 | PCB | 4 层板, 公模尺寸 | 2 | ¥8 | 含 SMT |
| 3 | 喇叭 | 13mm 动圈 32Ω | 2 | ¥4/对 | |
| 4 | MEMS 麦克风 | 通话用, -42dBV | 2 | ¥2/对 | |
| 5 | MEMS 麦克风 | ANC 用, -26dBV | 0/2 | ¥2/对 | 升级版才装 |
| 6 | 电池 | 45mAh 软包锂电 | 2 | ¥6/对 | 带保护板 |
| 7 | RGB LED | 共阳 0603 | 2 | ¥1 | 基础版用单色 |
| 8 | 电阻/电容 | 0402 通用 | 若干 | ¥2 | |
| 9 | 公模壳料 | 含耳套/耳翼 | 1 对 | ¥10 | 1688 采购 |
| 10 | 光学传感器 | 佩戴检测 | 0/2 | ¥3/对 | 升级版 |
7. 下一步行动
注: 本文件基于 AC63 SDK 提供的 AC632N 参考设计推导。 AC7002 实际引脚分配以开发板原理图为准, 到手后更新。
版本: v0.1 · 最后更新: 2026-05-17
