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大联大推出基于高通QCC3046的耳机方案

来源:
2021-11-17
类别:便携设备
eye 20
文章创建人 拍明

原标题:大联大推出基于高通QCC3046的耳机方案

基于高通QCC3046的真无线耳机方案解析


在当前TWS(True Wireless Stereo,真无线立体声)耳机市场日益成熟的背景下,消费者对音质、连接稳定性、低延迟、长续航以及智能功能的需求不断提升。高通(Qualcomm)作为无线通信和处理器领域的领导者,其推出的QCC3046芯片为TWS耳机提供了一套高性能、低功耗的解决方案,受到了众多耳机制造商的青睐。大联大(WPG Holdings)作为亚洲领先的半导体分销商,如果推出基于QCC3046的耳机方案,其目标通常是为下游厂商提供一套集成了核心芯片、关键外围元器件以及必要软件支持的完整开发平台,从而加速产品上市进程并降低开发门槛。

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高通QCC3046核心芯片:性能与优势


高通QCC3046芯片是专为入门级到中高端TWS耳机设计的一款蓝牙音频SoC(System-on-Chip,片上系统)。它集成了蓝牙5.2射频、高性能DSP(Digital Signal Processor,数字信号处理器)、微控制器(MCU)、以及一系列音频编解码器和电源管理单元。选择QCC3046作为核心,主要基于以下几个核心优势:

  • 卓越的音频体验: QCC3046支持高通aptX Adaptive音频技术,该技术能够根据内容和射频环境动态调整比特率,在提供高音质的同时确保连接的稳定性和低延迟,无论是听音乐、看视频还是玩游戏,都能获得更好的体验。此外,它还支持cVc(Clear Voice Capture)通话降噪技术,通过先进的算法有效抑制环境噪音,提升通话清晰度。

  • 稳定的无线连接: 蓝牙5.2标准带来了更快的传输速率、更远的传输距离以及更低的功耗。QCC3046利用高通的TrueWireless Mirroring技术,实现了左右耳塞之间的无缝切换和更可靠的连接,即使在复杂的无线环境下也能保持稳定。

  • 低功耗设计: TWS耳机的续航是消费者关注的重点。QCC3046在设计时就充分考虑了低功耗需求,使得耳机在播放音乐、通话和待机状态下都能有效延长电池使用时间。

  • 集成度高: 将蓝牙、DSP、MCU等多功能集成在一个芯片中,简化了电路设计,减小了PCB尺寸,有利于实现更小巧的耳机外形。

  • 可编程性与灵活性: 芯片内部的DSP和MCU为厂商提供了高度的可编程性,可以根据产品需求定制音频算法、按键功能、LED指示等,实现差异化竞争。

方案中的关键优选元器件及其作用


一个完整的QCC3046耳机方案除了核心芯片外,还需要一系列精心挑选的外围元器件来构建其完整功能。以下列举了一些典型的关键元器件及其在方案中的作用和选型考量:

  1. 电源管理单元 (PMU) / 充电管理芯片:

    • 作用: PMU负责管理耳机的电源输入、电池充电、电压转换和功耗分配。它确保每个功能模块都能获得稳定、正确的电源供应。充电管理芯片则专职负责对耳机内部锂电池进行安全高效的充电。

    • 优选元器件型号举例: TI BQ25120A, ADI ADP5062, MPS MP2636。

    • 选择理由: 选择这些型号通常是因为它们具有高效率、低静态电流、集成度高(如集成开关降压转换器、线性稳压器、充电器)、以及完善的保护功能(过压、欠压、过流、过温保护)等特点。对于QCC3046这类低功耗SoC,选择高效的PMU能进一步延长耳机续航时间。例如,TI的BQ25120A以其超低IQ和紧凑封装适用于空间受限的TWS耳机。

  2. 音频编解码器(CODEC)/ DAC / ADC:

    • 作用: 尽管QCC3046内部集成了高性能DSP,但在某些高端方案中,为了进一步提升音质或满足特定应用需求,可能会选择外部高性能DAC(Digital-to-Analog Converter,数字模拟转换器)和ADC(Analog-to-Digital Converter,模拟数字转换器)。DAC将数字音频信号转换为模拟信号驱动扬声器,ADC则将模拟麦克风信号转换为数字信号供DSP处理。

    • 优选元器件型号举例: Cirrus Logic CS43131 (DAC), AKM AK4493 (DAC), Knowles SPM系列MEMS麦克风(集成ADC)。

    • 选择理由: 对于追求极致音质的方案,外部高性能DAC能提供更高的信噪比(SNR)和动态范围,减少失真。例如,Cirrus Logic的MasterHIFI™系列DAC以其出色的音频性能闻名。对于麦克风,MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)麦克风因其体积小、一致性好、抗RF干扰能力强等优点成为TWS耳机的首选,而集成ADC的数字MEMS麦克风则进一步简化了设计并提升了抗噪能力。

  3. 高性能晶体振荡器 (Crystal Oscillator):

    • 作用: 晶体振荡器为QCC3046提供精确的时钟参考,确保蓝牙通信和音频处理的精确性。

    • 优选元器件型号举例: Epson Toyocom SG-210STF系列,NDK NZ2520SB系列。

    • 选择理由: 晶体振荡器的精度(频率稳定性)直接影响蓝牙连接的稳定性和音频时钟的准确性。选择低相位噪声、高频率稳定度的晶振,特别是温度特性好的产品,对于确保高性能音频传输至关重要。小尺寸封装(如2.5x2.0mm或1.6x1.2mm)也是TWS耳机设计的重要考量。

  4. NOR Flash存储器:

    • 作用: 存储QCC3046的固件(Firmware)、蓝牙配对信息、用户设置、EQ曲线等数据。

    • 优选元器件型号举例: Winbond W25QxxJV系列,Macronix MX25Uxx系列。

    • 选择理由: 选择NOR Flash是因为其具有字节可擦写、读写速度快、可靠性高、掉电数据不丢失等优点。对于QCC3046,通常需要4Mb、8Mb或16Mb的存储空间,具体取决于固件大小和附加功能需求。低功耗和小型封装(如WSON或USON)是优选条件。

  5. 高效率DCDC降压转换器 / LDO:

    • 作用: 为耳机内部的各种数字和模拟电路提供不同电压等级的稳定电源,例如为蓝牙模块、DSP核心、音频CODEC等提供独立供电。

    • 优选元器件型号举例: TI TPS62080 (DCDC), Analog Devices ADP7118 (LDO)。

    • 选择理由: DCDC降压转换器因其高效率而广受欢迎,能显著降低功耗,延长续航;LDO(Low Dropout Regulator,低压差线性稳压器)则以其低噪声和优异的瞬态响应而闻名,适用于对电源纹波要求严格的模拟电路。在选择时,会根据不同模块的功耗需求、噪声敏感度以及空间限制来综合考量。例如,为核心数字电路选用高效率DCDC,而为敏感的音频模拟电路选用低噪声LDO。

  6. MEMS麦克风:

    • 作用: 捕捉人声和环境声音,用于通话、语音助手和主动降噪(ANC)等功能。

    • 优选元器件型号举例: Knowles SPH0641LU4H (数字MEMS), Goertek GWM1302。

    • 选择理由: MEMS麦克风因其体积小、性能稳定、一致性高、耐冲击和震动等特点,非常适合TWS耳机的小型化和便携性要求。数字MEMS麦克风(如I2S接口)进一步简化了与QCC3046的连接,减少了模拟噪声干扰。对于支持ANC的耳机,通常需要配置多个麦克风(前馈、反馈、通话)。

  7. 高品质音频电容与电阻:

    • 作用: 在音频信号通路中,电容用于耦合、滤波和去耦,电阻用于限流、分压和匹配。它们的品质直接影响音质。

    • 优选元器件型号举例: Murata GRM系列陶瓷电容,Panasonic EEF系列聚合物电容,Vishay Dale系列薄膜电阻。

    • 选择理由: 选择低ESR(等效串联电阻)、低ESL(等效串联电感)、低噪声、高稳定性和低失真的音频专用或高品质通用型电容和电阻,确保音频信号的纯净传输,减少失真和噪声。聚合物电容常用于电源滤波,陶瓷电容则广泛用于高频去耦。

  8. 天线:

    • 作用: 用于蓝牙信号的接收与发送。

    • 优选元器件型号举例: 陶瓷天线(如TDK ANT系列),FPC天线(柔性印刷电路天线)。

    • 选择理由: 陶瓷天线因其体积小、性能稳定、易于集成而常用于小型TWS耳机。FPC天线则提供更大的设计灵活性,可以根据耳机内部空间进行定制,以优化射频性能。选择时需要考虑天线的增益、方向图、阻抗匹配以及与QCC3046射频输出的兼容性,以确保最佳的蓝牙连接范围和稳定性。

  9. 触控IC / 加速度计:

    • 作用: 实现耳机的触控操作(播放/暂停、切歌、接听/挂断电话等)或手势识别。加速度计可用于入耳检测、敲击控制等。

    • 优选元器件型号举例: Synaptics Touch Controllers, STMicroelectronics LIS2DH (加速度计)。

    • 选择理由: 触控IC通常要求高灵敏度、低功耗、抗干扰能力强。加速度计则需要高精度、小尺寸和低功耗。集成这些传感器能够提升用户体验和耳机的智能化水平。

  10. 充电盒相关元器件(可选,取决于方案完整性):

    • 作用: 如果方案包含充电盒,则还需要充电管理IC、电池保护IC、电量计、降压/升压转换器以及可能用于无线充电的接收线圈和芯片。

    • 优选元器件型号举例: NXP NXQ1TXH5 (无线充电Tx), Renesas IDTP9220 (无线充电Rx), TI BQ27426 (电量计)。

    • 选择理由: 充电盒的元器件选择主要关注充电效率、安全性、电池保护、以及是否支持无线充电等功能。

大联大方案的价值与优势


如果大联大推出基于QCC3046的耳机方案,其核心价值在于:

  • 提供成熟验证的参考设计: 方案通常会提供一套经过验证的硬件设计、PCB布局指南以及基础软件驱动,大大缩短了客户的开发周期。

  • 供应链整合: 大联大作为大型分销商,能够整合高通芯片及各类关键外围元器件的供应链,为客户提供一站式采购和技术支持,降低采购风险和成本。

  • 技术支持与定制服务: 除了基础方案,大联大通常还能提供更深层次的技术支持,包括协助客户进行硬件调试、软件定制、认证测试等,甚至可以提供定制化的元器件选型建议,以满足不同客户的特定需求。

  • 降低开发门槛: 对于缺乏独立研发能力或希望快速进入市场的厂商,采用大联大的成熟方案可以有效降低技术门槛和初期投入。

总结

高通QCC3046为TWS耳机提供了强大的核心功能,而大联大这类分销商通过整合其周边关键元器件,并提供完整的参考设计和技术支持,使得耳机厂商能够更高效、更低风险地开发出具有竞争力的高品质真无线耳机产品。在选择这些元器件时,性能、功耗、尺寸、成本以及供应链的稳定性是综合考量的关键因素。

责任编辑:David

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