低功耗是藍(lán)牙芯片的主要競(jìng)爭(zhēng)力之一,尤其在物聯(lián)網(wǎng)與便攜設(shè)備領(lǐng)域,能效優(yōu)化技術(shù)已成為芯片設(shè)計(jì)的關(guān)鍵方向。藍(lán)牙芯片的低功耗技術(shù)主要從硬件與軟件兩方面入手:硬件層面,采用低功耗半導(dǎo)體工藝(如 40nm、28nm 工藝),降低芯片自身的漏電流;優(yōu)化射頻模塊設(shè)計(jì),在保證通信距離的前提下,降低發(fā)射功率(如 BLE 模式發(fā)射功率可低至 - 20dBm),同時(shí)采用高效電源管理模塊,實(shí)現(xiàn)多檔位電壓調(diào)節(jié),根據(jù)工作狀態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)整供電電壓。軟件層面,通過(guò)優(yōu)化協(xié)議棧與工作機(jī)制減少能耗,如采用 “休眠 - 喚醒” 循環(huán)模式,芯片在無(wú)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)進(jìn)入深度休眠狀態(tài),只通過(guò)定時(shí)器或外部中斷喚醒,喚醒時(shí)間可縮短至微秒級(jí),大幅減少無(wú)效功耗;引入數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度優(yōu)化技術(shù),根據(jù)數(shù)據(jù)量大小調(diào)整數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度,避免因數(shù)據(jù)包太小導(dǎo)致的頻繁通信,降低通信過(guò)程中的能耗。此外,部分藍(lán)牙芯片還支持能量收集技術(shù),可將環(huán)境中的光能、熱能轉(zhuǎn)化為電能,為芯片供電,進(jìn)一步延長(zhǎng)設(shè)備續(xù)航,這種技術(shù)已在智能門鎖、無(wú)線傳感器等低功耗設(shè)備中逐步應(yīng)用。ACM8623支持I2S數(shù)字輸入,可以直接與藍(lán)牙芯片等數(shù)字信號(hào)源對(duì)接,減少信號(hào)轉(zhuǎn)換損失,提高音質(zhì)保真度。山東炬芯芯片ATS2825
藍(lán)牙芯片的主要架構(gòu)由射頻(RF)模塊、基帶模塊、協(xié)議棧模塊及外圍接口模塊四部分構(gòu)成,各模塊協(xié)同工作實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信功能。射頻模塊負(fù)責(zé)信號(hào)的發(fā)送與接收,包含功率放大器、低噪聲放大器及射頻開(kāi)關(guān),能將基帶模塊輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為射頻信號(hào),通過(guò)天線發(fā)射出去,同時(shí)將接收的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)傳輸至基帶模塊,其性能直接決定芯片的通信距離與抗干擾能力?;鶐K承擔(dān)數(shù)據(jù)處理任務(wù),包括編碼解碼、調(diào)制解調(diào)(如 GFSK 調(diào)制)及鏈路管理,可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分組、加密,確保傳輸安全性與可靠性。協(xié)議棧模塊是藍(lán)牙通信的 “語(yǔ)言規(guī)范”,涵蓋藍(lán)牙協(xié)議(如 L2CAP、SDP)與應(yīng)用協(xié)議(如 A2DP、HID),不同協(xié)議對(duì)應(yīng)不同應(yīng)用場(chǎng)景,如 A2DP 協(xié)議用于音頻傳輸,HID 協(xié)議用于鍵盤、鼠標(biāo)等外設(shè)連接。外圍接口模塊則提供豐富的外部連接方式,如 UART、SPI、I2C 接口,方便與微控制器、傳感器、存儲(chǔ)芯片等外設(shè)對(duì)接,滿足多樣化設(shè)備的設(shè)計(jì)需求。這種模塊化架構(gòu)讓藍(lán)牙芯片具備高度靈活性,可根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景調(diào)整模塊配置。黑龍江藍(lán)牙音響芯片ACM3128AACM8815作為國(guó)內(nèi)一款氮化鎵D類功放芯片,集成數(shù)字信號(hào)處理與I2S數(shù)字輸入功能。
ATS2853P2支持128位AES加密及SHA-256哈希算法,可防止藍(lán)牙鏈路被**或固件被篡改。在配對(duì)過(guò)程中采用Secure Simple Pairing(SSP)協(xié)議,實(shí)測(cè)**所需時(shí)間>10年(按當(dāng)前計(jì)算能力)。設(shè)計(jì)時(shí)需在藍(lán)牙模塊與主控芯片間加入硬件加密引擎,以減輕CPU加密運(yùn)算負(fù)擔(dān)。除藍(lán)牙音頻外,芯片還支持USB/SD卡本地播放,可解碼MP3、WAV、FLAC、APE等格式,比較高支持24bit/192kHz無(wú)損音頻。在播放DSD64格式文件時(shí),實(shí)測(cè)動(dòng)態(tài)范圍達(dá)120dB。設(shè)計(jì)時(shí)需在USB接口電路中加入TVS二極管,以防止靜電擊穿數(shù)據(jù)引腳
藍(lán)牙音響芯片技術(shù)的飛速發(fā)展深刻地影響著藍(lán)牙音響的設(shè)計(jì)理念與產(chǎn)品形態(tài)。一方面,隨著芯片集成度的不斷提高、功耗的降低以及性能的增強(qiáng),藍(lán)牙音響的設(shè)計(jì)更加趨于小型化、輕薄化。例如,由于芯片體積的減小,設(shè)計(jì)師可以將更多的空間用于優(yōu)化音響的外觀造型與內(nèi)部結(jié)構(gòu),打造出更加精致、時(shí)尚的產(chǎn)品。另一方面,芯片所具備的強(qiáng)大功能,如智能語(yǔ)音交互、品質(zhì)高的音頻解碼、多種音效增強(qiáng)技術(shù)等,促使藍(lán)牙音響的功能更加豐富多樣。設(shè)計(jì)師可以根據(jù)芯片的功能特點(diǎn),開(kāi)發(fā)出具有獨(dú)特賣點(diǎn)的產(chǎn)品,如具備智能語(yǔ)音助手功能的藍(lán)牙音響,滿足用戶對(duì)智能生活的追求;支持高解析音頻解碼的藍(lán)牙音響,為音樂(lè)發(fā)燒友提供更質(zhì)優(yōu)的音頻體驗(yàn)。芯片技術(shù)的進(jìn)步為藍(lán)牙音響的設(shè)計(jì)創(chuàng)新提供了廣闊的空間,推動(dòng)著藍(lán)牙音響產(chǎn)品不斷向更高水平發(fā)展。ACM8815采用差分信號(hào)傳輸架構(gòu),有效抑制共模噪聲干擾,在長(zhǎng)距離信號(hào)傳輸中仍能保持信噪比(SNR)≥100dB。
近年來(lái),功放芯片呈現(xiàn)出明顯的數(shù)字化發(fā)展趨勢(shì),各類技術(shù)創(chuàng)新不斷推動(dòng)其性能升級(jí)。一方面,數(shù)字信號(hào)處理(DSP)技術(shù)與功放芯片的融合日益緊密,廠商在功放芯片中集成 DSP 模塊,可實(shí)現(xiàn)更豐富的音效處理功能,如均衡器調(diào)節(jié)、環(huán)繞聲解碼、聲場(chǎng)模擬等,用戶可根據(jù)需求自定義音效,無(wú)需額外搭配單獨(dú)的 DSP 芯片,簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì),如某家庭影院功放芯片集成了 7.1 聲道 DSP 處理功能,支持 Dolby Atmos 音效解碼,提升觀影的沉浸感。另一方面,數(shù)字輸入接口的普及讓功放芯片可直接接收數(shù)字音頻信號(hào),省去了傳統(tǒng)的數(shù)模轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié),減少信號(hào)傳輸損耗與干擾,如部分功放芯片支持 I2S 數(shù)字音頻接口,可直接與微控制器、音頻 codec 進(jìn)行數(shù)字信號(hào)交互,進(jìn)一步提升音質(zhì)。此外,隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展,部分高級(jí)功放芯片開(kāi)始引入 AI 算法,通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)分析用戶的聽(tīng)音習(xí)慣與音頻信號(hào)特性,自動(dòng)優(yōu)化放大參數(shù),如動(dòng)態(tài)調(diào)整輸出功率與頻響曲線,實(shí)現(xiàn) “個(gè)性化音效”;同時(shí),AI 算法還可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)芯片的工作狀態(tài),預(yù)測(cè)潛在故障,提前啟動(dòng)保護(hù)機(jī)制,提升芯片的可靠性。這些數(shù)字化技術(shù)創(chuàng)新,正推動(dòng)功放芯片從單純的 “功率放大器件” 向 “智能音頻處理單元” 轉(zhuǎn)變。支持 LE Audio 的芯片,實(shí)現(xiàn)多設(shè)備同步音頻,拓展音響使用場(chǎng)景。河北汽車音響芯片ATS2815
12S數(shù)字功放芯片集成多通道ADC監(jiān)測(cè),實(shí)時(shí)采集功放輸出電壓/電流,支持過(guò)載預(yù)警與故障診斷。山東炬芯芯片ATS2825
當(dāng)前,藍(lán)牙音響芯片市場(chǎng)呈現(xiàn)出激烈的競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)。眾多芯片廠商紛紛角逐,憑借各自的技術(shù)優(yōu)勢(shì)與產(chǎn)品特色爭(zhēng)奪市場(chǎng)份額。國(guó)際有名芯片巨頭如高通、聯(lián)發(fā)科、Broadcom 等,憑借雄厚的研發(fā)實(shí)力以及完善的產(chǎn)業(yè)鏈布局,在高級(jí)市場(chǎng)占據(jù)重要地位。它們推出的藍(lán)牙音響芯片往往具備先進(jìn)的技術(shù)、優(yōu)良的性能以及強(qiáng)大的品牌影響力,受到眾多高級(jí)藍(lán)牙音響品牌的青睞。同時(shí),國(guó)內(nèi)的芯片廠商如杰理科技、炬芯科技、珠海全志等也在迅速崛起,通過(guò)不斷加大研發(fā)投入,提升技術(shù)水平,以高性價(jià)比的產(chǎn)品在中低端市場(chǎng)贏得了一席之地。這些國(guó)內(nèi)廠商能夠快速響應(yīng)市場(chǎng)需求,針對(duì)不同客戶群體推出多樣化的芯片解決方案,滿足了市場(chǎng)對(duì)不同價(jià)位、不同功能藍(lán)牙音響芯片的需求。市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇,促使各芯片廠商不斷創(chuàng)新與優(yōu)化產(chǎn)品,推動(dòng)了藍(lán)牙音響芯片技術(shù)的快速發(fā)展,為消費(fèi)者帶來(lái)了更多質(zhì)優(yōu)、實(shí)惠的選擇。山東炬芯芯片ATS2825