specifications m5g -r11

OPENBRAIN Technologies Co., LTD.

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Specifications

Ref. No : Rev. No : Issued Date :

Product Name : Model No. :

SPS-2009-012 1.1 2009.5.23

블루투스 음성통신 모듈

M5G


2

Change History Rev. Date Author Reason for Change

1.1 2009.5.23 초판 작성

Internal Check/Approval Author Checked by Approved by

Name

Date

Signature


3

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


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

4


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

5


6

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


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.

7


8

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


9

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


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

10


Radiation Pattern - Azimuth XY (E-Field, 단품 상태)

11


Radiation Pattern - Azimuth XY (E-Field, 제품에 장착한 상태)

12


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

13


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

14


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

15


16

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


17

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


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


<175


Df0_max

(kHz)

Df0_min

(kHz)

Bluetooth

Spec.(kHz)


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_h-f_l

Bluetooth

Spec.(MHz)


-20dB Bandwidth

0.914 f_h - f_l <= 1.000MHz Pass


18

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


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


<175


Df0_max

(kHz)

Df0_min

(kHz)

Bluetooth

Spec.(kHz)


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_h-f_l

Bluetooth

Spec.(MHz)


-20dB Bandwidth

0.914 f_h - f_l <= 1.000MHz Pass


19

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


<175


Df0_max

(kHz)

Df0_min

(kHz)

Bluetooth

Spec.(kHz)


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_h-f_l

Bluetooth

Spec.(MHz)


-20dB Bandwidth

0.922 f_h - f_l <= 1.000MHz Pass


6. 포장 사양

백색 Soft Tray에 개별 포장 (Tray 당 50 개)

15

247

312

(unit : mm)

Packaging

20


21

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

specifications m5g -r11

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