[キット・モジュール]
低雑音Bluetoothオーディオ DIPモジュール
MZBM62-B01

技適OK&$20$ビットDAC/DSP/AAC搭載!雑音対策済みの$2.54\mathrm{mm}$ピッチ基板で定番BM62をもっと使いやすく

  • 定価:3,980円(税抜)
  • 型番:MZBM62-B01
  • 設計・開発:別府 伸耕(リニア・テック)
  • 企画:ZEPエンジニアリング
  • メーカ名:マルツエレック
  • 型番:MZBM62-B01
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  • 技術解説1:BluetoothワンチップBM62で作る低雑音ワイヤレス・オーディオ [Vol.1 BM62の基本的な使い方] MZ-BM62-DA1
  • 技術解説2:Bluetoothモジュール BM62で作る低雑音ワイヤレス・オーディオ [Vol.2 ディジタル雑音の発生メカニズムと対策] MZ-BM62-DA2

低雑音Bluetoothオーディオ DIPモジュール MZBM62-B01の概要

完成の域に達したBluetoothのオーディオ・ワイヤレスDAC BM62

写真1 ワンチップの多機能Bluetoothワイヤレス・オーディオDAC BM62を$2.54\mathrm{mm}$ピッチの変換基板に載せてより使いやすくした.変換基板は雑音対策を考慮したプリント・パターンとなっている 写真2 USBブリッジICや再生スタート・ボタンなどと組み合わせると簡単にワイヤレス・オーディオ・システムが完成する
写真3 応用例:真空管アンプのワイヤレス化

写真1に示すのは,マイクロチップ・テクノロジ社の“BM62SPKS1MC2”を$2.54\mathrm{mm}$ピッチのDIP変換基板に搭載したBluetoothワイヤレス・オーディオDAC MZBM62-B01です.

Bluetoothが誕生して25年間に,多くのトランシーバ・チップが誕生しては消えていきました.BM62SPKS1MC2は,オンライン会議用のヘッドセットから,高品位なワイヤレス・オーディオまで,幅広い用途に利用できる成熟した完成度の高いワンチップ・トランシーバです.使い方も非常にシンプルでも,誰でも確実にワイヤレス・オーディオ・システムを構成することが可能です(写真2).もちろん技適は取得済みで,安心して装置に組み込むことができます.

以下のとおり,高品位オーディオにも使えるくらいの高いパフォーマンスを備えており,従来のBluetoothワイヤレス・オーディオの印象が変わる方も多いでしょう.

  • ほとんどのBluetooth機器と接続できるスタンダード・コーデック“SBC”と,iPhoneが採用する高音質コーデック信号処理“AAC”を搭載
  • $20$ビットの高分解能D-Aコンバータとイコライザ調整用DSP(Digital Signal Processor)を搭載
  • 単電源動作のパワー・アンプとヘッドホンの間に入れるカップリング・コンデンサが不要で,小型化とコストダウンが可能

BM62は,申し分ないほど多くの機能と高い性能を備えた完成されたチップです.しかし,その実際の使い方や評価結果に関する情報は今のところ多くありません.そこで,ディジタル・ノイズ対策をした$2.54\mathrm{mm}$ピッチのモジュール(MZBM62-B01)に仕上げました.

BM62は,内蔵EEPROMを書き換えることで,ボタン設定,操作音,内蔵DSPの挙動などを変更できます.

①ワイヤレス・オーディオ再生に必要なものはほぼすべて入っている

BM62は,使い方が非常にシンプルで,電源をつなぐだけですぐに動作します.自作のオーディオ・アンプと組み合わせれば,簡単にワイヤレス・オーディオ環境を構築できます(図1).また,トランジスタを使用した低周波アナログ回路の実験をする場合などに,オーディオ信号源として活用できます.

$16\mathrm{Ω}$および$32\mathrm{Ω}$のヘッドホン負荷を直接駆動できるので,パワー・アンプなどを外付けする必要はありません.$16\mathrm{Ω}$負荷時の最大出力電力は$34.5\mathrm{mW}$,$32\mathrm{Ω}$負荷時の最大出力電力は$17.2\mathrm{mW}$です.

図1 手軽に多機能なワイヤレス・オーディオ環境を構築できる

②周波数特性を調整できる音声処理用DSPを内蔵

BM62には,Bluetooth通信のためのRF(Radio Frequency)回路と音声処理用のDSP(Digital Signal Processor)を一体化した“IS2062”というSoC(System On Chip)が使われています.図2にこのシステムの全体図を示します.

図2 Bluetoothワンチップ・トランシーバ BM62の内部ブロック図

このSoCには各種設定を保存するためのメモリが搭載されています.BM62とパソコンをシリアル通信(UART:Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)で接続して,専用のソフトウェア(無償)から書き込みを行えば,内部設定を変更することができます.

システム全体のインターフェースに関する設定として,ボタン操作,LED点灯パターン,電源管理などの内容を自分の好みに合わせて変更できます.また,内蔵DSPに関する設定を行えば音声処理における周波数特性を調節することができます(図3).なお,内部設定を変更しなくてもデフォルトのままで問題なく使用できます.

図3 内蔵のDSPの設定を変えると,音声処理における周波数特性を調節できる

③ほぼすべてのBluetooth機器と確実につながる

BM62は,Bluetoothの標準的なコーデックである“SBC”(Sub-Band CODEC)を搭載しています.また,iPhoneなどが搭載する高音質コーデック信号処理“AAC”(Advanced Audio Coding)に対応しています.

④ひずみ率0.05%,$SN$比96dBのD-Aコンバータを内蔵

内蔵D-Aコンバータの分解能は$20$ビット,$SN比$(Signal to Noise Ratio)は$96\mathrm{dB}$です.

図4(a)に入力振幅-出力振幅特性を,図4(b)に全高調波ひずみ率($THD+N$,Total Harmonic Distortion+Noise)特性を示します.$16\mathrm{Ω}$負荷,$1 \mathrm{kH}z$,$-1\mathrm{dBFS}$入力時のひずみ率($THD+N$)は$0.05\%$です(データシートより).

図4 内蔵D-Aコンバータのオーディオ性能($16\mathrm{Ω}$負荷)

スペック

特徴

  • Bluetooth v4.2認証 取得済み
  • A2DP 1.3,AVRCP 1.6,HFP 1.6,HSP 1.2,SPP 1.2をサポート
  • Bluetooth(BR/ED/BLE)仕様をサポート
  • PCBアンテナとBluetoothスタックを内蔵したスタンドアロン・モジュール
  • 高分解能($24$ビット/$96\mathrm{kHz}$)のオーディオ・データ・フォーマットをサポート
  • HFP/A2DPプロファイルを使って2つのホストと同時に接続可能
  • WindowsベースのGUIツールを使って容易に設定可能
  • マイク入力をサポート
  • バッテリ・レギュレータ回路を内蔵

RF/アナログ

  • 周波数帯:$2.402\mathrm{G}~2.480\mathrm{GHz}$
  • 受信感度:$-90\mathrm{dBm}$($2 \mathrm{Mbps}$ EDR)
  • クラス2送信出力($+2\mathrm{dBm_{typ.}}$)

DSPオーディオ信号処理

  • SCOチャンネル動作向けに$64 \mathrm{kbps}$ A-Law,m-Law PCMフォーマット/連続可変スロープ・デルタ(CVSD)変調をサポート
  • $8/16\mathrm{kHz}$ 騒音抑制をサポート
  • $8/16\mathrm{kHz}$ エコー・キャンセレーションをサポート
  • SBCおよびオプションでAACデコードをサポート

オーディオ・コーデック

  • SBCとオプションでAACデコードをサポート
  • $20$ビットD-Aコンバータ($SNR=96\mathrm{dB}$)
  • $16$ビットA-Dコンバータ($SNR=90\mathrm{dB}$)

内蔵周辺機能

  • リチウム・イオンおよびリチウム・ポリマ型バッテリ向け充電回路(最大$350\mathrm{mA}$)
  • $1.8\mathrm{V}/3\mathrm{V}$ 設定可能スイッチング・レギュレータと低ドロップ・アウト(LDO)レギュレータ
  • バッテリ監視および電圧検出用ADC
  • 充電回路保護用ADC
  • 低電圧保護(UVP)
  • AUXポート(外部オーディオ入力用)
  • LEDドライバ
  • 複数I/Oピンによる制御とステータス表示

動作条件

  • 動作電圧:$3.2~4.2\mathrm{V}$,あるいは$5\mathrm{V}$
  • 動作温度:$-20~+70^\circ \mathrm{C}$

準拠規格

  • Bluetooth SIG QDID:83345(Class 2)
  • 米国(FCC),カナダ(IC),欧州経済地域(CE),韓国(KCC),台湾(NCC),日本(JRF),中国(SRRC)の認証を取得済み

詳しい使い方がわかる技術解説記事とマニュアル

  1. BluetoothワンチップBM62で作る低雑音ワイヤレス・オーディオ [Vol.1 BM62の基本的な使い方] MZ-BM62-DA1
  2. Bluetoothモジュール BM62で作る低雑音ワイヤレス・オーディオ [Vol.2 ディジタル雑音の発生メカニズムと対策] MZ-BM62-DA2
  3. 取扱い説明書 BM62manual.pdf

開発者紹介

略歴

  • 2011年 東京工業大学 工学部 電気電子工学科 卒業
  • 2013年 東京工業大学大学院 理工学研究科 電子物理工学専攻 修了
  • 2013年 株式会社アドバンテスト 入社
  • 2016年 株式会社村田製作所 入社
  • 2019年 リニア・テック 開業

主な著書

  • 電子回路のキホン 要点マスタ50,トランジスタ技術,2015年5月号,別冊付録,CQ出版社.
  • 情熱のフル・ディスクリートFMラジオ,トランジスタ技術,2016年1月号 特集 第5章,CQ出版社.
  • 本質理解!万能アナログ回路塾,トラジスタ技術,2017年9月号,連載,CQ出版社.
  • 初等関数と微分・積分,2019年,CQ出版社.
  • 月着陸船アポロに学ぶ確率統計コンピュータ,トランジスタ技術,2019年7月号 特集,CQ出版社.
  • 大解剖!CPUはこうやって動いている,トランジスタ技術,2020年5月号 特集,CQ出版社.