基於Qualcomm QCC3040雙Mic cVc通話降噪+ANC主動降噪TWS Mirroring耳機方案

自從去年Apple Airpods 三代面試以來，ANC降噪功能已經成為高端TWS耳機的標配和賣點，漸漸的可能成為之後TWS耳機的標配功能。之前Qualcomm推出的ANC降噪耳機方案主要是QCC512x系列，這個系列方案價格相比其他家比較昂貴，沒有辦法爭奪中端ANC耳機市場。

2019年下半年，Qualcomm推出高性價比的TWS ANC耳機方案QCC3040，相比之前的QCC512x系列，QCC3040簡直就是為中低端ANC市場量身定製的一款方案，它是目前Qualcomm推出來的唯一一款內置Flash的TWSANC耳機方案，QCC3040內置32Mb Flash，支持1 mic或者2 mic cVc，支持Feedforward、Feedback以及Hybrid ANC。支持單藍牙地址，支持語音助手激活，同時做到了較小的封裝。

下面向大家介紹一下這個方案的詳細內容

一、硬體部分

硬體電路圖

由於QCC3040內置了32Mb Flash，所以外圍電路相對簡單，主體部分可以按照datasheet中的參考原理圖設計，如下截圖。詳細細節可以參考附件電路圖源文檔。

PCB Layout

QCC3040我們建議按照6層板設計，由於晶片封裝較小，腳位密集，如果做4層板，將很難保證板子的性能，本方案的6層板各層按照Top-GND-Sig1-Sig2-Power-Bottom（Layer1-Layer6，QCC3040放置在Layer1）

Layer1：

我們這塊開發板為了方便後續調試和測試，不需要考慮空間，所以PCB採用單面擺件，我們將所有的元器件都放置在Layer1。

在元器件擺件的時候有以下注意點：

1、關於開關電源

QCC3040內部有兩路開關電源，分別提供1.8V（1V8_SMPS）和1.1V（VDD_DIG）兩路電源，其中1.8V主要給晶片內部的模擬電路和Flash供電，也可以給外部器件供電。VDD_DIG主要給數字電路供電，兩路開關電源都使用4.7uH電感和4.7uF的電容，如下L1、C5和L2、C8。L1需要緊挨著晶片引腳H10放置，L2需要緊挨著晶片引腳J10放置，C5緊挨著L1放置，C8緊挨著L2放置，保證電源迴路儘可能小；由於開關電源會帶有很多噪聲，電源在C5和C8出來後直接緊挨著電容引腳通過過孔引入到內層走線，並且C5和C8的GND焊盤不要與表層銅皮相連，直接通過GND過孔連接到內層GND平面。K9是兩路開關電源的公共接地迴路引腳，帶有較多噪聲，所以與之相連的電容C4的GND焊盤也不要與表層銅皮相連，直接通過GND過孔連接到內層GND平面；K6是1V8_SMPS開關電源的接地迴路引腳，k4是VDD_DIG開關電源的接地迴路引腳，這兩個引腳都會帶有噪聲，與這兩個引腳相連的Bypass電容C6和C9要緊挨著晶片引腳放置，並且兩顆電容的GND焊盤不要與表層銅皮相連，直接通過GND過孔連接到內層GND平面。如下截圖。

2、晶振

晶振需要緊挨著晶片引腳放置，保證晶振的信號線走線儘可能短，晶振信號線兩邊需要用銅皮包裹，避免干擾到其他信號；晶振的GND焊盤不要與表層銅皮相連，直接在GND焊盤上通過過孔連接到內層GND平面，晶振臨近層正下方區域需要保持完整的銅皮，不允許走線。

3、QCC3040 E1和D2引腳是RF LDO電路引腳，需要保證該組電源的乾淨，實際擺件中，C11和C12需要儘量靠近E1放置；C14、C15、R6需要儘量靠近D2引腳放置，並且這5顆外圍期間建議與QCC3040放置在同一層。C11、C12、C14、C15的GND焊盤不要與表層銅皮相連，直接通過在含片上通過GND過孔連接到內層GND平面。

4、RF電路部分

實際客戶設計的時候建議在RF線路上增加帶通濾波器，否則在認證測試的時候帶外干擾項目可能無法通過。本方案因為主要是做開發板設計，不做認證測試，所以RF電路沒有增加帶通濾波器。

RF走線需要按照50R阻抗控制，走線兩邊需要用銅皮保護，走線兩邊需要增加足夠多的GND過孔，保證接地迴路儘量短。

天線周圍需要預留足夠大的淨空區間，保證天線的發射性能。

5、關於接地

QCC3040共有17個接地引腳，這些接地引腳對應不同的電路模塊，比如RF電路、XTAL電路、SMPS電路、Audio電路等等。不同接地引腳會帶有不同形式的噪聲，在實際Layout過程中，不能將所有或者其中的某些GND引腳在表層連接到一起，然後用公共的GND過孔連接到內層GND平面；而是要將每個GND引腳各自通過獨立的過孔連接到內層GND平面。

Layer2:

第二層保持完整的地平面，不走線。

Layer3、Layer4：

第三層和第四層走信號線，需要注意的是關鍵的信號線要做好隔離保護，並且需要注意臨近層之間的互相干擾，關鍵信號線包含：Mic走線、Speaker信號走線、Flash信號走線以及USB信號走線；其中Speaker和USB建議走差分線。

Layer5：

第五層走電源線，包含VBUS、VBAT、1V8_SMPS、VDD_DIG，各電源線之間需要用銅皮隔離開，防止互相干擾，也要防止干擾到鄰近層的信號走線；特別需要注意的是，電源線中1V8_SMPS、VDD_DIG是開關電源走線，帶有較大噪聲。

Layer6：

第6層走一些剩餘的信號線。

  延伸閱讀  

• 基於高通QCC5141的支持微軟swift pair功能之TWS耳機方案
• 基於Qualcomm QCC5127+RT3051的帶骨傳導功能耳機方案
  
  

二、軟體部分

1、軟體框架

1）、打開MDE工具，MDE版本：2.4.0.158，點擊Open Project

2）、設置宏定義

首先關閉與溫度檢測有關的宏，在對應宏後面增加x。

軟體默認代碼有9個按鍵，實際我們用不到，客戶可以根據自己的需求修改成實際使用的按鍵數量，我們這裡默認使用一個按鍵，所以我們在宏和代碼中將按鍵數量改成1個。

修改藍牙地址：在dev_cfg→subsys1_config2.htf文件中可以修改藍牙地址。

校準晶振頻偏：在dev_cfg→subsys0_config3.htf文件中可以修改晶振頻偏值。

修改藍牙名稱：在dev_cfg→subsys7_config5.htf文件中可以修改藍牙名稱。

配置雙Mic cVc：在文件kymera_cofig.h文件如下位置修改配置。

cVc調試參數保存位置：ps_cfg→cvc_config.htf。

ANC調試參數保存位置：ps_cfg→anc_tuning_config.htf。

打開ANC功能：

ANC UI控制部分代碼：可以設置ANC打開和關閉，以及存儲幾組不同ANC參數之間的切換。