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1、 GSM 无线通信模块无线通信模块 模块音频设计模块音频设计 应用指南应用指南_V1.2 GSM 模块音频设计应用指南模块音频设计应用指南_V1.2 - 1 - 上海移远通信技术有限公司 文档标题文档标题 GSM 模块音频设计应用指南 版本版本 1.2 日期日期 2010-11-20 状态状态 正式发布 版权：版权： 版权所有版权所有 上海移远通信技术有限公司上海移远通信技术有限公司 2010。 保留一切权利。保留一切权利。 Copyright Quectel Wireless Solutions Co., Ltd. 2010 非经本公司书面许可，任何单位和个人不得擅自摘抄、复制本文档内容的部
2、分或全部，并不 得以任何形式传播。 Quectel Confidential GSM 模块音频设计应用指南模块音频设计应用指南_V1.2 - 2 - 上海移远通信技术有限公司 目录目录 0. 修改记录5 1. 概要6 1.1. 相关文档.6 1.2. 缩略语.6 1.3. 名词解释.6 2. 音频硬件设计8 2.1. 外围电路推荐.8 2.1.1. 主通道音频电路设计.8 2.1.2. 辅助通道音频电路设计.12 2.2. 避免TDD噪音的策略.16 2.3. 为避免回音对整机结构的建议.17 2.4. SPK器件的选用 19 2.5. 麦克风的选用.20 2.6. 车载应用的特别说明.20
3、3. 音频参数介绍及建议22 3.1. 音频参数介绍.23 3.1.1. 通道切换指令.23 3.1.2. 音量调整指令.23 3.1.3. 回音算法指令.25 3.2. 音频参数建议.26 3.2.1. 主通道用作手持.27 3.2.2. 主通道用作免提.27 3.2.3. 辅助通道用作耳机.27 3.2.4. 辅助通道用作免提.27 Quectel Confidential GSM 模块音频设计应用指南模块音频设计应用指南_V1.2 - 3 - 上海移远通信技术有限公司 表格索引表格索引 表 1 相关文档表6 表 2 缩略语表6 表 3 名词解释表6 表 4 各型号音频硬件配置比较表8 表
4、 5 AT+QAUDCH说明 .23 表 6 AT+QMIC说明23 表 7 AT+CLVL说明 24 表 8 AT+QSIDET说明 25 表 9 AT+QECHO说明.25 Quectel Confidential GSM 模块音频设计应用指南模块音频设计应用指南_V1.2 - 4 - 上海移远通信技术有限公司 图索引图索引 图 1：M1X主通道手持应用.8 图 2：M20 主通道手持应用.9 图 3：M20 主通道MIC偏置电压供电电路9 图 4：主通道免提应用（使用TPA6205A1）10 图 5：主通道免提应用（使用LM4990/NCP2890）.11 图 6：主通道免提应用（使用M
5、C34119）11 图 7：音频走线示意图12 图 8：M1X辅助通道耳机应用.13 图 9：M20 辅助通道耳机应用.13 图 10：M1X辅助通道侦测功能耳机应用 .14 图 11：辅助通道免提应用（使用TPA6205A1）15 图 12：辅助通道免提应用（使用LM4990/NCP2890）.15 图 13：辅助通道免提应用（使用MC34119）16 图 14：回音产生示意图17 图 15：MIC结构设计示意图18 图 16：SPK结构设计示意图18 图 17：SPK单体频率响应 19 图 18：SPK单体总体谐波失真(THD)20 图 19：基带芯片内部音频增益框图22 Quectel
6、Confidential GSM 模块音频设计应用指南模块音频设计应用指南_V1.2 - 5 - 上海移远通信技术有限公司 0. 修改记录修改记录 版本版本 日期日期 作者作者 修改内容记录修改内容记录 1.00 2009-11-2 张娉婷 初始版本 1.01 2009-11-20 张娉婷 1、 增加一些缩略语； 2、 增加音频 PA 生产厂商； 3、 增加一条 TDD 噪音对策； 4、 修改封面 1.2 2010-11-20 陈雄昭 1、 添加 AT 命令说明 Quectel Confidential GSM 模块音频设计应用指南模块音频设计应用指南_V1.2 - 6 - 上海移远通信技术有
7、限公司 1. 概要概要 本文档将为客户提供模块的音频外围电路、音频参数调整、布板、结构等等与音频功能 相关参考和建议。 1.1. 相关文档相关文档 表表 1 相关文档表相关文档表 序号序号 文档名文档名 备注备注 1 Mxx_HD 硬件设计文档 2 Mxx_ATC AT命令集 1.2. 缩略语缩略语 表表 2 缩略语表缩略语表 术语术语 描述描述 备注备注 AFE Audio Front End 音频前端 ESD Electro-Static Discharge 静电释放 GPIO General Purpose Input Output 通用输入/输出 GSM Global System f
8、or Mobile Communications 全球移动通讯系统 LDO Low Drop Out Regulator 低压差线性稳压器 M1x Quectels GSM module starting with “M1” such as M10 and M16 移远公司“M1”开头的GSM模块 型号，如M10和M16 MIC Microphone 麦克风 PGA Programmable Gain Amplifier 可编程增益放大器 SPK Speaker 扬声器 TDD Time Division Duplex 时分双工 THD Total Harmonic Distortion 总体
9、谐波失真 TVS Transient Voltage Suppressor 瞬态抑制二极管 1.3. 名词解释名词解释 表表 3 名词解释表名词解释表 术语术语 解释解释 回音 Echo，由于电路收发隔离度不好、结构不密封、听筒或者喇叭音量过大、麦克 风灵敏度过高等等因素，造成通话过程中，与模块通话的远端可以听到自己发 出的声音从近端返回的经过延迟的声音。回音的存在将明显干扰通话效果 回音消除 Echo Cancellation，一种剔除或者降低回音的软件算法，通常用于手持应用和耳 Quectel Confidential GSM 模块音频设计应用指南模块音频设计应用指南_V1.2 - 7 -
10、 上海移远通信技术有限公司 机应用 回音抑制 Echo Suppression，一种抑制回音的软件算法，通常用于免提应用，和回音消除 相比，回音抑制可以更大程度地减弱回音，但会对语音产生轻微削弱或断续感 射频噪音 TDD噪音，GSM语音通话时每4.615ms会产生一个576s的射频发射，同时在电 路上产生576s的峰值电流消耗。当射频信号耦合到语音电路上，其包络将会产 生一个217Hz及其几倍频上的噪声，从而造成对正常语音信号的干扰。同时， 576s峰值电流导致电源电压纹波，当该纹波通过电源或者地串扰到音频电路， 在近端或者远端均可能听到此217Hz及其几倍频的语音噪音 Quectel Con
11、fidential GSM 模块音频设计应用指南模块音频设计应用指南_V1.2 - 8 - 上海移远通信技术有限公司 2. 音频硬件设计音频硬件设计 模块的音频接口有主、辅两通道，其应用可分为：主通道手持、主通道免提、辅助通道 耳机、辅助通道免提。本章节主要介绍模块音频接口的外围电路及提供一些减弱 TDD 噪音 的方法、减弱回音的方法。 表表 4 各型号音频硬件配置比较表各型号音频硬件配置比较表 主通道主通道(AIN1/AOUT1) 辅助通道辅助通道(AIN2/AOUT2) 模块型号模块型号 MIC SPK MIC SPK M1x 差分、内偏置 差分 差分、内偏置单端 M20 差分、外偏置 差
12、分 差分、内偏置单端 2.1. 外围电路推荐外围电路推荐 2.1.1. 主通道音频电路设计主通道音频电路设计 主通道 MIC 和 SPK 均为差分信号，可用于手持应用、免提应用。M20 模块内部不提供 麦克风偏置电压，需要用户在主板上增加外部偏置电路，所以 M1x 和 M20 主通道 MIC 电 路有一些区别。 2.1.1.1. 主通道的手持应用主通道的手持应用 M1x 主通道手持应用电路推荐如下： 图图 1：M1x 主通道手持应用主通道手持应用 Quectel Confidential GSM 模块音频设计应用指南模块音频设计应用指南_V1.2 - 9 - 上海移远通信技术有限公司 M20
13、主通道手持应用电路推荐如下： 图图 2：M20 主通道手持应用主通道手持应用 MIC 偏置电压 VMIC 输入范围 2.5V3.3V。 为避免引入过多干扰， 最好使用一个单独的 LDO 给 VMIC 提供电压，推荐电路如下： 图图 3：M20 主通道主通道 MIC 偏置电压供电电路偏置电压供电电路 为了使 MIC 音频电路取得最稳定的偏置电压，LDO 芯片摆放位置请尽量靠近音频电路，输 出端接地选择模拟地，并且独立走地线到模块 AGND 这个 PIN 脚。 图 1 和图 2 中的 33pF 电容（0603 封装）用于滤除 GSM900 频段的射频干扰，如果在 SPK 线路上缺少这颗电容，则本端
14、会听到 TDD 噪音，如果在 MIC 线路上缺少这颗电容，则 远端会听到 TDD 噪音。10pF 电容（0603 封装）用于滤除 DCS1800 频段的射频干扰。电容 的谐振点和它本身的材料、封装、制造技术有很大关系，所以用户可以根据电容供应商提供 Quectel Confidential GSM 模块音频设计应用指南模块音频设计应用指南_V1.2 - 10 - 上海移远通信技术有限公司 的谐振点指标，选取最合适的电容值来分别滤除 GSM850,GSM900,DCS1800 和 PCS1900 不 同频段上的射频干扰。参考电路中的 33pF 和 10pF 仅为推荐。 音频电路受到的射频干扰严重
15、与否， 主要取决于用户主板设计。 有时 GSM850, GSM900 的干扰较严重，有时 DCS1800 或者 PCS1900 的干扰较严重。故建议用户可以根据实际主板 测试结果来决定使用哪些频段的滤波电容，有时甚至无需任何滤波电容。 TVS 管用于麦克风和 receiver 的 ESD 防护，摆放位置应靠近音频器件或音频接口。 图 2 中的 C135(4.7uF)， R302 (1k)和 R308 (1k)用于消除 VMIC 和 AGND 之间的纹波 干扰，以确保麦克风偏置电压稳定干净。 2.1.1.2. 主通道的免提应用主通道的免提应用 如果客户应用中不需要手持应用，只需要免提应用，则建议使用主通道来设计。因为主 通道音频输入是差分模式，有利于抑制共模噪声。但是必须说明的一点是，主通道没有来电 响铃的功能。如果需要来电响铃功能，则只能使用辅助通道。主通道免提应用电路麦克风接 法和手持应用相同，M1x 无需外部偏置电路，M20 需增加外部偏置电路。 SPK 接法推荐如下： 图图 4：主通道免提应用（使用：主通道免提应用（使用 TPA6205A1） (TPA6205A1 生产厂商 TEXAS INSTRUMENTS) Que
