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TEL : +82-31-596-6400 FAX : +82-31-596-6410 E-mail : [email protected] http://www.OPENBRAIN.co.kr http://www.sonorix.com
Specifications
Ref. No : Rev. No : Issued Date :
Product Name : Model No. :
SPS-2009-012 1.1 2009.5.23
블루투스 음성통신 모듈
M5G
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Change History Rev. Date Author Reason for Change
1.1 2009.5.23 초판 작성
Internal Check/Approval Author Checked by Approved by
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Contents
1. 개요............................................................................................................................................................ 4
1.1. 제품의 개요 .............................................................................................................................................. 4 1.2. 제품의 특징 .............................................................................................................................................. 4 1.3. 제품의 사양 .............................................................................................................................................. 4 1.4. 응용 범위 .................................................................................................................................................. 5 1.5. 외관 및 핀(PAD) 사양................................................................................................................................ 5
2. 사용 방법................................................................................................................................................... 7
2.1. 하드웨어 설계 방법 .................................................................................................................................. 7 2.2. 동작 절차 .................................................................................................................................................. 7
3. 제품의 사양 ............................................................................................................................................... 8
3.1. 전기적 사양 .............................................................................................................................................. 8 3.2. 소비 전류 .................................................................................................................................................. 9 3.3. 안테나 방사 특성 .................................................................................................................................... 10 3.4. 기구적 사양 ............................................................................................................................................ 13
4. 취급 시 주의 사항 .................................................................................................................................. 14
4.1. 일반적인 주의 사항 ................................................................................................................................ 14 4.2. RF 성능의 극대화................................................................................................................................... 14
5. 신뢰성 시험 결과 .................................................................................................................................... 15
5.1. 동작 및 보관 온도 시험 결과 ................................................................................................................. 15 5.2. TIME VS TEMPERATURE FOR OPERATING & STORAGE RELATIVE GRAPH.......................................................... 15 5.3. RADIO CHARACTERISTICS FOR EACH CHECK POINT ...................................................................................... 16
6. 포장 사양................................................................................................................................................. 20
7. 제품 설정(고객 주문 사항)..................................................................................................................... 21
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1. 개요
본 문서는 OPENBRAIN 사가 제조하는 블루투스 음성통신 모듈(모델명:M5G)의 전기적, 기구적
특성을 포함한 전반적인 제품의 사양을 기술한다.
1.1. 제품의 개요
OPENBRAIN M5G 블루투스 음성통신 모듈
은 블루투스 기능이 없는 IT 기기에 블루투스 오디
오 기능을 손쉽게 부가할 수 있도록 설계된 소형
블루투스 모듈이다. 스피커/마이크나 유선 이어셋
을 통하여 음성을 입출력 하던 IT 기기에 본 모듈
을 적용함으로써 약 10m 이내의 거리에서 고품질
음성 신호를 무선으로 송수신 가능하게 하여 블루
투스 헤드셋을 사용할 수 있도록 해 준다.
본 제품에는 기존의 오디오 연결을 무선으로
대체하는데 필요한 모든 기능이 내장되어 있고, 시
리얼(UART) 통신을 통해 모듈의 모든 기능을 외부
에서 제어하고 상태를 감시할 수 있도록 설계되어
블루투스에 대한 전문적인 지식이 없이도 제품에
블루투스 기능을 단기간 내에 적용할 수 있다. 또,
본 모듈은 초소형, 초경량, 초저전력으로 설계되어 기존 제품에 전기적으로나 기구적으로 부담을 최
소화 시켰으며, 생산 과정에서 별도의 RF 튜닝이 필요 없도록 튜닝이 완료되어 공급되므로 생산 공
정이 단순하고 추가적인 블루투스 계측 장비나 설비가 필요 없는 장점이 있다.
1.2. 제품의 특징
기존의 음성 통신 제품의 회로나 소프트웨어 변경이 거의 없이 그대로 무선화 가능
초소형 안테나를 내장하여 별도의 안테나 부착이 불필요
UART 통신을 통하여 모든 기능의 제어 및 상태의 모니터링이 가능
사용자의 특별한 요구 사항 반영 가능
1.3. 제품의 사양
블루투스 V2.0, 1.2, 1.1 호환
주파수대 : 2,400 ~ 2,483 MHz
내장 프로토콜 : L2CAP, RFCOMM, SDP
내장 프로파일 : Handsfree AG
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출력 전력 : 0dBm (Power Class 2)
수신 감도 : -80dBm 이하
최대 데이터 전송 속도 : 702kbps
안테나 이득 : 0dBi Max.
음성 신호 인테페이스 : Analog Single Ended or Differential
호스트 인터페이스 : UART (1.8V Level, 115,200bps).
동작 전압 : 2.2 ~ 4.2V
동작 온도 범위 : -25 ~ +85℃
크기 : 22.0mm X 36.0mm X 8.4mm
1.4. 응용 범위
휴대폰, 화상 전화기, VoIP 전화기
기타 음성통신 단말기
1.5. 외관 및 핀(Pad) 사양
Mechanical Layout
(unit : mm) Top View
1. VDD 2. RESETB 3. GND 4. GND 5. UART_TX 6. UART_RX 7. PCM_OUT 8. PCM_SYNC9. PCM_IN 10. PCM_CLK 11. MIC+ 12. MIC- 13. SPK+ 14. SPK- 15. SPI_MISO 16. SPI_CSB 17. SPI_MOSI 18. SPI_CLK
Antenna
Bluetooth Chip
2 4 6 . . 1 8 1 3 5 . . 1 7
1.2 2.0
4.0
1.4
Connector
22.0 ± 0.3
36.0 ± 0.3
* 상세 기구 사양은 3.4 참조
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Pin Description Pin No Name Description
1 VDD Positive supply (3.0V~4.2V)
2 RESETB Reset if low. Input debounced so must be low for > 5ms to cause a
reset
3 GND Ground
4 GND Ground
5 UART_TX UART data output
6 UART_RX UART data input
7 PCM_OUT PCM Synchronous data out
8 PCM_SYNC PCM Synchronous data sync
9 PCM_IN PCM Synchronous data in
10 PCM_CLK PCM Synchronous data clock
11 MIC+ Microphone differential, Input P
12 MIC- Microphone differential, Input N
13 SPK+ Speaker differential output P
or single ended output
14 SPK- Speaker differential output N
or single ended output
15 SPI_MISO Serial Peripheral interface data output
16 SPI_CSB Chip select for synchronous serial peripheral interface
17 SPI_MOSI Serial Peripheral interface data input
18 SPI_CLK Serial Peripheral interface clock
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2. 사용 방법
2.1. 하드웨어 설계 방법
M5G 블루투스 음성통신 모듈을 기존 통신 제품에 적용하려면, 아래의 그림과 같이 Host
Processor와 RESETB 및 UART 송수신 포트를 연결하고, Audio Codec의 아날로그 오디오 입출력 포
트에 SP+, SP- 및 MIC+, MIC-를 Differential Mode로 연결한다. 만일 오디오 입출력을 Single Ended
Mode로 연결하고자 할 때에는 두 단자 중 하나만 사용하거나 전용 오디오 Amp를 사용하여 모드를
바꾸어준다. 그러나 Differential Mode로 사용해야 전원선의 잡음으로부터 신호가 강해져 S/N비가 향
상되는 효과가 있으므로 가급적 Differential Mode로 사용하는 것이 좋으며, 불가피하게 Single Ended
Mode로 연결할 경우에는 전용 Amp를 사용할 것을 권장한다.
1
+3.3V
UART
MIC
RESETB
SP
GND
VDD
M5G Bluetooth Audio Module
Host Processor
5,6
3,4
2
13,14 Audio Codec &
Amplifier
11,12
2.2. 동작 절차
M5G 블루투스 음성통신 모듈의 동작 모드는 아래와 같은 것들이 있다. 세부적인 동작 및
UART 통신 프로토콜에 대해서는 별도의 문서에서 정의한다.
Pairing Mode : 주변 블루투스 기기를 검색하여 핸즈프리 헤드셋을 찾아 그 내역을 보여주고,
사용자가 지정한 기기와 결합하는 모드이다.
Paging Mode : Pairing 된 기기와 연결을 시도하는 모드이다. 복수의 기기가 Paring되어 기억
되어 있을 경우 가장 최근에 연결되었던 기기부터 순서대로 Paging을 시도한다.
Connected Mode : Paging에 성공하여 연결되어 블루투스 Link가 연결되어 있는 Mode이다.
Incoming Call : 전화가 와서 Ring이 울리는 상태이다.
Outgoing Call : 사용자가 전화를 걸고 있는 상태이다.
Talk Mode : 통화를 하고 있는 상태이다.
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3. 제품의 사양
3.1. 전기적 사양
Absolute Maximum Ratings Symbol Parameter Min Max Unit
VDD 전원 입력 전압(Pin 1) -0.4 +5.6 V
V+, V- 포트 입력 전압 VSS-0.4 VDD+0.4 V
PinRF RF 입력 전력 0 dBm
Ts 보관 온도 -35 +120 ℃ * 본 제품에 위에 정의된 정격 이상의 입력 전압이나 신호가 가해질 경우 제품에 손상이 갈 수
있으므로 주의하여야 한다.
Recommended Operating Conditions Symbol Parameter Min Typ Max Unit
VDD 전원 입력 전압(Pin 1) 2.2 3.3 4.2 V
To 동작 온도 -25 +25 +85 ℃
RF Characteristics Symbol Parameter Condition Min Typ Max Unit
PoutRF Transmit Output Power 0 +2 +4 dBm
MODF1avg Data = 00001111 140 164 175 kHz
MOFF2max Data = 10101010 115 150 kHz
F2avg/F1avg
Modulation Characteristics
0.8 0.97
20dB BW 940 1000 kHz
RXsense Receive Sensitivity BER < 0.001 -83 -79 dBm
PinRF Maximum Input Level -20 -10 dBm
IMP Inter-Modulation Performance F1 = +3MHz
F2 = +6MHz
PinRF = -64dBm
-39 -15 dBm
PinRF = -10dBm
30MHz ~ 2GHz
3GHz ~ 12.75GHz
-10 0 dBmOOB Out Of Band Blocking
Performance
PinRF = -27dBm
2000MHz ~ 2399MHz
2498MHz ~ 3000MHz
-27 -15 dBm
* 측정 온도 : +25℃, 측정 전압 : 3.3V
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Audio Characteristics Symbol Parameter Min Typ Max Unit
Vain_max Input Full Scale at Maximum Gain 3 mVrms
Vain_min Input Full Scale at Minimum Gain 350 mVrms
BWain Bandwidth of Microphone Amplifier 20 kHz
IMPmic Mic Mode Input Impedance 20 kohm
IMPin Input Mode Input Impedance 130 ohm
Vsp_out Output Voltage Full Scale Swing(Differential) 2.0 Vp-p
Isp_out Output Current Drive (at Full Scale Swing) 10 20 40 mA
BWaout Output -3dB Bandwidth 18.5 kHz
Lres Allowed Load: Resistive 8 Open ohm
Lcap Allowed Load: Capacitive 500 pF
3.2. 소비 전류
Operating Mode Connection Type UART Rate(kbps)
Average
Unit
Page Scan - 115.2 0.49 mA
Inquiry and Page Scan - 115.2 0.83 mA
ACL 1.28s sniff Master 38.4 0.37 mA
SCO HV1 Master/Slave 38.4 41 mA
SCO HV3 Master/Slave 38.4 21~26 mA
Standby Host Connection - 38.4 76 uA
Reset(RESETB low) - - 58 uA
* 측정 온도 : +25℃, 측정 지점 : 1.8V VDD 입력단
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3.3. 안테나 방사 특성
안테나 방사 좌표계
Z
Y
φ
X
θ
Y
Radiation gain(E-Field, dBi) XY XZ YZ Total Gain Freq
(GHz) Peak Average Peak Average Peak Average Peak Average2.400 -0.96 -4.01 -1.11 -4.54 -6.31 -10.45 -0.96 -5.67 2.450 -1.71 -4.67 -1.53 -5.12 -7.27 -11.21 -1.53 -5.23 2.500 -1.12 -4.28 -1.18 -4.55 -7.64 -11.72 -1.12 -5.62
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Radiation Pattern - Azimuth XY (E-Field, 단품 상태)
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Radiation Pattern - Azimuth XY (E-Field, 제품에 장착한 상태)
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3.4. 기구적 사양
7.5
3.0
1. VDD 2. RESETB 3. GND 4. GND 5. UART_TX 6. UART_RX 7. PCM_OUT 8. PCM_SYNC9. PCM_IN 10. PCM_CLK 11. MIC+ 12. MIC- 13. SPK+ 14. SPK- 15. SPI_MISO 16. SPI_CSB 17. SPI_MOSI 18. SPI_CLK
2.0
1.2 2.0
4.0
1.4
2 4 6 . . 1 8 1 3 5 . . 1 7
Connector
Bluetooth Chip
Antenna
3.0
2.0
36.0 ± 0.3
22.0 ± 0.3
(unit : mm)
Mechanical Dimension
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4. 취급 시 주의 사항
4.1. 일반적인 주의 사항
M5G 블루투스 음성통신 모듈을 다루는데 주의해야 할 사항은 다음과 같다.
모듈을 다룰 때에는 정전기에 파손되지 않도록 정전기 방지 수단을 갖춘다.
전원 입력 단에 충분한 전류가 공급되도록 충분히 큰 전류 공급원을 사용한다.
정격 이상의 전원 전압이나 RF 신호가 입력되지 않도록 주의한다.
4.2. RF 성능의 극대화
M5G 블루투스 음성통신 모듈을 장착한 제품의 RF 성능을 극대화하기 위해서는 다음의 사항에
주의하여 PCB를 디자인하여야 한다.
Main PCB 상에 접지 면적을 충분히 확보하여야 안정된 RF 성능을 기대할 수 있다.
안테나 가까이에 물체(도체, 또는 부도체)가 있으면 안테나 방사를 방해하고 패턴을 왜곡시
키므로 좋지 않다. 도체의 경우 최소한 안테나에서 10mm 이상 이격시키고, 플라스틱 기구
물과 같은 부도체의 경우에도 5mm 이상 이격시켜야 좋다.
Main PCB의 접지면이 아래의 그림처럼 모듈의 접지면과 안테나 경계선 이상 안테나 쪽으로
침범하지 않도록 Main PCB를 설계하여야 한다.
PCB 상의 접지 제거PCB 상의 접지 제거 Main PCB의 경계면
Main PCB의 접지면
Main PCB 상에 모듈을 위치시키는 방법
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5. 신뢰성 시험 결과
5.1. 동작 및 보관 온도 시험 결과
M5G 블루투스 음성통신 모듈을 항온항습기 챔버에서 -35 ~ +120℃ 의 온도로 각 2시간 방
치 후 작동 여부 확인.
동작 온도 정상 작동 여부 보관 온도 정상 작동 여부
+85℃ 정상 작동 +120℃ 정상 작동
+20℃ 정상 작동 정상 작동
-25℃ 정상 작동 -35℃ 정상 작동
5.2. Time Vs Temperature for Operating & Storage Relative Graph
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5.3. Radio Characteristics for Each Check Point
항온 항습기 챔버에서 -25℃ 2시간 방치후 측청 결과 및 Bluetooth Spec. 통과 여부
RF Operating Check 1(-25℃)
Result
(dBm)
Bluetooth
Spec.(dBm)
Verdict
Output Power +2.65 -6 to +4 Pass
Sensitivity at 0.1% BER for all packet types -86 ≤-70 Pass
Channel df1_avg
(kHz)
df2_avg
(kHz)
df2/df1
(%)
Bluetooth
Spec.
Verdict
0 164.6 158.7 96.42 Pass
39 164.5 155.7 94.65 Pass
Modulation
Characteristics
78 164.7 156.1 94.78
140<df1_avg, df2_avg
<175
0.80<df2/df1(%) Pass
Df0_max
(kHz)
Df0_min
(kHz)
Bluetooth
Spec.(kHz)
VerdictInitial Carrier Frequency
Tolerance
(ICFT) 0.2 -0.1 ±75 Pass
Channel f_drift_max
(kHz)
Drift_rate_max
(kHz/50us)
Bluetooth
Spec.(kHz)
Verdict
0 10.1 4.7 Pass
39 9.4 -5.3 Pass
Carrier
Frequency
Drift(CFD)
78 7.4 6.1
Drift Rate Max
≤20
f drift max≤40 Pass
f_h-f_l
Bluetooth
Spec.(MHz)
VerdictTX Output Spectrum
-20dB Bandwidth
0.914 f_h - f_l <= 1.000MHz Pass
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항온 항습기 챔버에서 85℃ 2시간 방치 후 측청 결과 및 Bluetooth Spec. 통과 여부
RF Operating Check 2 (85℃)
Result
(dBm)
Bluetooth
Spec.(dBm)
Verdict
Output Power +3.8 -6 to +4 Pass
Sensitivity at 0.1% BER for all packet types -82.5 ≤-70 Pass
Channel df1_avg
(kHz)
df2_avg
(kHz)
df2/df1
(%)
Bluetooth
Spec.
Verdict
0 163.8 156.5 95.54 Pass
39 164.9 157.6 96.16 Pass
Modulation
Characteristics
78 164.9 156.5 95.49
140<df1_avg, df2_avg
<175
0.80<df2/df1(%) Pass
Df0_max
(kHz)
Df0_min
(kHz)
Bluetooth
Spec.(kHz)
VerdictInitial Carrier Frequency
Tolerance
(ICFT) 29.8 29.3 ±75 Pass
Channel f_drift_max
(kHz)
Drift_rate_max
(kHz/50us)
Bluetooth
Spec.(kHz)
Verdict
0 -13.6 6.4 Pass
39 -10.2 -5.7 Pass
Carrier
Frequency
Drift(CFD)
78 -15.9 -8.1
Drift Rate Max
≤20
f drift max≤40 Pass
f_h-f_l
Bluetooth
Spec.(MHz)
VerdictTX Output Spectrum
-20dB Bandwidth
0.914 f_h - f_l <= 1.000MHz Pass
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항온 항습기 챔버에서 20℃ 2시간 방치 후 측청 결과 및 Bluetooth Spec. 통과 여부
RF Operating Check 3 (20℃)
Result
(dBm)
Bluetooth
Spec.(dBm)
Verdict
Output Power +2.54 -6 to +4 Pass
Sensitivity at 0.1% BER for all packet types -84.5 ≤-70 Pass
Channel df1_avg
(kHz)
df2_avg
(kHz)
df2/df1
(%)
Bluetooth
Spec.
Verdict
0 164.3 160.1 97.44 Pass
39 164.6 159.9 97.14 Pass
Modulation
Characteristics
78 164.7 159.4 96.78
140<df1_avg, df2_avg
<175
0.80<df2/df1(%) Pass
Df0_max
(kHz)
Df0_min
(kHz)
Bluetooth
Spec.(kHz)
VerdictInitial Carrier Frequency
Tolerance
(ICFT) 13.3 11.5 ±75 Pass
Channel f_drift_max
(kHz)
Drift_rate_max
(kHz/50us)
Bluetooth
Spec.(kHz)
Verdict
0 8.4 -5.4 Pass
39 6.9 -6.4 Pass
Carrier
Frequency
Drift(CFD)
78 7.0 6.5
Drift Rate Max
≤20
f drift max≤40 Pass
f_h-f_l
Bluetooth
Spec.(MHz)
VerdictTX Output Spectrum
-20dB Bandwidth
0.914 f_h - f_l <= 1.000MHz Pass
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항온 항습기 챔버에서 -35℃, 120℃(Storage Graph) 각 2시간 방치 후 측청 결과 및
Bluetooth Spec. 통과 여부
RF Storaged Check 1 (-35℃ ~ +120℃)
Result
(dBm)
Bluetooth
Spec.(dBm)
Verdict
Output Power 0.1 -6 to +4 Pass
Sensitivity at 0.1% BER for all packet types -81 ≤-70 Pass
Channel df1_avg
(kHz)
df2_avg
(kHz)
df2/df1
(%)
Bluetooth
Spec.
Verdict
0 164.6 160.3 97.45 Pass
39 164.6 160.2 97.33 Pass
Modulation
Characteristics
78 164.5 159.3 96.84
140<df1_avg, df2_avg
<175
0.80<df2/df1(%) Pass
Df0_max
(kHz)
Df0_min
(kHz)
Bluetooth
Spec.(kHz)
VerdictInitial Carrier Frequency
Tolerance
(ICFT) 13.2 11.9 ±75 Pass
Channel f_drift_max
(kHz)
Drift_rate_max
(kHz/50us)
Bluetooth
Spec.(kHz)
Verdict
0 8.3 7.1 Pass
39 8.4 7.2 Pass
Carrier
Frequency
Drift(CFD)
78 6.4 7.2
Drift Rate Max
≤20
f drift max≤40 Pass
f_h-f_l
Bluetooth
Spec.(MHz)
VerdictTX Output Spectrum
-20dB Bandwidth
0.922 f_h - f_l <= 1.000MHz Pass
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6. 포장 사양
백색 Soft Tray에 개별 포장 (Tray 당 50 개)
15
247
312
(unit : mm)
Packaging
20
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7. 제품 설정(고객 주문 사항)
Configuration of Bluetooth Parameters - Factory Setting No Parameter Value
1 Local Device Name “Model Name” (ASCII)
2 Bluetooth Device Address “00150EE20000 ~ 00150EF00000” (HEX)
3 UART Baud Rate 115,200 bps
4 UART Parity None
5 UART Stop Bit 1
6 UART Flow Control None
7 Class Of Device Audio/Phone/Audio_Gateway (0x20 0x02 0x10)
8 Security Mode Level 1 (depends on remote device security level)
9 Operating Mode Active and Sniff Mode Support.
10 Page Scan Mode Discoverable & Connectable
11 Inquiry Mode Non-discoverable & Non-connectable