手機電路基本原理

1、1 手機電路基本原理 2 EAR MIC 天線 I/Q信號， 67.71K 基帶部分 射頻部分 3 4 5 即利用電能來傳送聲音信號 聲波是由許多不同頻率的正弦波組成的 人的聲音頻率為300Hz3.4KHz 受聲音激勵的空氣竄到話筒后，產(chǎn)生音頻電流， 這音頻電流沿導(dǎo)線傳送至遠方，在遠方受話處， 利用耳機（聽筒）將音頻電能恢復(fù)為原來的聲 音。 有線電話的基本原理 聲音 電流 聲音 6 無線電 電磁波：讓高頻電流通過天線，在電場與磁場 的相互作用下，電磁場的波動以光速向周圍擴 散，我們稱它為電磁波。 v=f 無線電波通過天線輻射，天線的長度必須和電 磁振蕩的波長相近，才能有效地把電磁振蕩波 輻射出

2、去 載波：高頻率的電流稱為載波電流或簡稱載波。 這種頻率稱為載波頻率或射頻（如GSM的 900M和PCN的1800M) 7 用電話信號控制載波電流，則電磁能中就含有所 要發(fā)的電話信息，這就是無線電信號的發(fā)送過 程 在接收端，由接收天線將收到的電磁波還原為與 發(fā)送端相似的高頻電流，然后通過檢波，取出 原來的電話信號。 發(fā)送 信號 發(fā)送設(shè)備傳輸媒質(zhì) 接收設(shè)備 接收 信號 通信系統(tǒng)框圖 8 無線電信號的產(chǎn)生與發(fā)射 無線電技術(shù)中采用振蕩器來產(chǎn)生高頻電流。 振蕩器可以看作是將直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能的 換能器 調(diào)制：將聲音電流加在高頻電流上，這個過程稱 為調(diào)制。 調(diào)制方法分為兩大類： 連續(xù)波調(diào)制與脈沖波調(diào)

3、制 9 載波電流（或電壓） Asin(t+)有三個參數(shù)可以改變： （1振幅A;(2)頻率/(2);(3)相角. 利用聲音信號電壓來改變這三個參數(shù)中的某一個, 就是連續(xù)波調(diào)制。 由上可知，連續(xù)波有三種方式：調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào) 相。 連續(xù)波調(diào)制 10 調(diào)幅：載波頻率與相角不變，載波的振幅則按 照信號的變化規(guī)律變化 11 調(diào)頻，調(diào)相 o 時間 時間 調(diào)頻(調(diào)相)波形 瞬時頻率(或相位)波形 瞬 時 頻 率 或 相 位 O （ 電 壓 電 流 ） 12 脈沖調(diào)制 這種調(diào)制使脈沖本身先包含信號，然后再用這 一條脈沖對載波進行調(diào)制。 脈沖調(diào)制是雙重調(diào)制：第一次使用信號去調(diào)制 脈沖；第二次是用這已調(diào)脈沖對載波進

4、行調(diào)制。 13 采樣定理 上圖中的橫坐標便是采樣頻率；縱坐標便是采樣分辨率,圖中的格子從左到 右，逐漸加密，先是加大橫坐標的密度，然后加大縱坐標的密度。顯然， 當橫坐標的單位越小即兩個采樣時刻的間隔越小，則越有利于保持原始聲 音的真實情況，換句話說，采樣的頻率越大則音質(zhì)越有保證；同理，當縱 坐標的單位越小則越有利于音質(zhì)的提高，即采樣的位數(shù)越大越好。 14 大家可以發(fā)現(xiàn)，上下波形之所以不吻合，是因為采樣點不夠多，或 嚴謹一點說，是采樣頻率不夠高。這種情況，我們稱之為低頻失真 究竟每秒采樣多少次才算合理呢？大家請看下圖。圖中，上半部 分表示原始音頻的波形；下半部分表示錄制后的波形；紅色的點 表示采

5、樣點。 15 采樣定理 奈奎斯特定理：要想不產(chǎn)生低頻失真，則采樣 頻率至少得是錄制的最高頻率的兩倍，即采樣 定理。 16 抽樣量化 1 2 3 45 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 編碼 1 011 2 010 001 000 3 4 5 000 6 7 8 001 010 011 9 100 10 101 110 111 11 12 13 111 14 15 16 110 101 100 帶限信號連續(xù)抽樣，只要抽樣 頻率不小于所傳信號的最高頻 率的2倍，則可無失真恢復(fù) 原所傳信號 把在輸入端連續(xù)變化的無限種 幅度的模擬量變成在輸出端的 有限種幅度的模擬量 量化后的信

6、號通過編 碼器變成一組碼元 模擬信號的抽樣、量化和編碼 17 人的聲音頻率為300Hz3.4KHz 據(jù)采樣定理：取采樣頻率為8KHz,分 辨率取8位 8K*8=64KHz 這就是PCM編碼，采樣速率為64k/s， PCM 64kbit/s波形編碼的話音質(zhì)量相 當高，保真度和自然度均較好。 PCM 編碼 18 手機的編碼調(diào)制 64K的數(shù)字信號不能直接調(diào)制在載波上，需要先在MAD 內(nèi)部進行語音壓縮編碼(RPE-LTP即規(guī)則脈沖激勵-長期 預(yù)測編碼)，把64Kbit/S的數(shù)字話音信號壓縮成 13Kbit/S的數(shù)據(jù)信號,再進行信道編碼(即加上 9.8Kbit/S的檢錯、糾錯碼元，以防止傳輸過程中受到

7、干擾而令話音失真)，變成22.8Kbit/s的數(shù)據(jù)信號，最 后進行交織, 加密，形成270.833Kbit/s的數(shù)據(jù)流 （TDMA幀信號），再回送到COBBA內(nèi)進行GMSK調(diào)制，調(diào) 頻，最后在COBBA內(nèi)生成I/Q信號(TXIP、TXQP、TXIN、 TXIN)再送到射頻部分（HAGAR）調(diào)制發(fā)射出去。 19 Speech Coder語音編碼器 MIC Speech coder Bit order 5013278 20ms 語音塊 260 bits 260 bits Very important importantOther bits 語音編碼其實建立在RELP（殘余激勵 線性預(yù)測編碼器）的基

8、礎(chǔ)上的，并通過LTP （長期預(yù)測器）增強壓縮效果。LTP通過 除去話音的元音部分，使得殘余數(shù)據(jù)的編 碼更加有利。語音編碼器以20ms為單位， 經(jīng)壓縮編碼后輸出260bit，因此碼速率為 13kbps。根據(jù)重要性不同，輸出的比特分 為182bits和78bits兩類。較重要的182bits 可以進一步細分出50個最重要的比特。 20 傳輸系統(tǒng)電路示意圖傳輸系統(tǒng)電路示意圖: 接收接收 電路電路 發(fā)送發(fā)送 電路電路 信息位信息位Bn-10信息位信息位Bn-10 1 干擾信號干擾信號 校驗碼和糾錯碼校驗碼和糾錯碼 晴 1 雨 0 0 0 雨 雨 晴1 雨0 01 00 11 10 11 00 晴 雨

9、1 0 校驗位 晴11 雨00 1 1 1 0 晴 晴 晴 雨 21 糾錯編碼 GSM的空間接口的特性，決定了誤碼是不可避免的。GSM的比特數(shù)據(jù) 經(jīng)過特殊處理后，使得誤碼常常發(fā)生在那些次要比特上，重要比特 對話音的影響要比次要比特大的多。 GSM數(shù)據(jù)比特分為三個等級：Ia，Ib，和II類。 最重要的Ia比特將受到大量的糾錯和檢錯的保護（ 可以由CRC比特 來進行檢錯），這些保護比特也將在TCH脈沖中傳送。Ia比特和次 重要的Ib比特都有卷積糾錯碼的保護。II類比特在TCH信道中占用 較少的空間，沒有檢錯和糾錯的能力。 在GSM手機中加上9.8Kbit/S的檢錯、糾錯碼元 變?yōu)?3K+9.8K=

10、22.8Kbit/s的數(shù)據(jù)信號 22 13Kbit/s RPE-LTP 話音編碼器 20ms 78個比特 182個比特 4個編碼尾比特 3個奇偶校驗比特 碼率 卷積編碼 378比特 456bit/20ms 糾錯編碼 23 交織 交織的目的是為了將GSM比特擴展到不同的TCH脈沖中。如果有一個 脈沖因為干擾而丟失了它的信息比特，仍然可以通過糾錯編碼機制 得到足夠的比特數(shù)，來保持一個可以接受的語音質(zhì)量。 語音數(shù)據(jù)的456bits劃分為8塊，每塊57bits。每個TCH傳送2個不同 的20ms中的數(shù)據(jù)，每組各傳送57bits的一個小塊，即每個TCH傳送 114bits語音數(shù)據(jù)。在120ms時間內(nèi)，語

11、音編碼器將處理6個20ms的 語音塊，每塊將產(chǎn)生456bits，120ms共產(chǎn)生2736bits，則需要 2736/114=24個TCH脈沖傳送。一個120ms的TCH復(fù)幀有26幀，所以多 出兩個脈沖不需要傳送話音。其中一個傳送SACCH，另一個作為閑 置保留脈沖。 24 Diagonal Interleaving交織 456 bits from 20ms of speech456 bits from 20ms of speech 57 57 57 57 57 57 57 5757 57 57 57 57 57 57 5757 575757575757 5757 5757 57575757TC

12、H 每個TCH脈沖攜帶兩個57bit的語音塊 120ms語音信號=456*6=2736bit（20ms=456bit） 2736/114=24脈沖=24幀 120ms內(nèi)的復(fù)幀有26幀 空余兩幀一幀傳送SACCH，另一幀空閑 25 357572611 8.253 尾數(shù)據(jù)標識標識同步數(shù)據(jù)尾 保護 時間 577us 時隙=156.25bit =577us 速率=270.833kbit/s 1幀=8時隙 =4.615ms 4.615ms 123412 * 1324 * 124幀為用戶話音 *為系統(tǒng)控制信息 1復(fù)幀 =26幀 =120ms GSM的幀結(jié)構(gòu) 26 0.3GMSK GMSK是一種特殊的數(shù)字調(diào)

13、頻方式，它通過在載波頻率 上增加或者減少67.708KHZ，表示或者0或1，利用兩個 不同的頻率來表示0和1的調(diào)制方法稱為FSK。在GSM中， 數(shù)據(jù)的比特率被選擇為正好是頻偏的4倍，這樣可以減 少頻譜的擴散，增加信道的有效性。比特率為頻偏4倍 的FSK，稱為MSK-最小頻移鍵控，通過高斯預(yù)調(diào)制 濾波器，可以進一步壓縮調(diào)制頻譜。高斯濾波器降低 了頻率變化的速度，防止信號能量擴散到鄰近信道頻 譜。 27 0.3GMSK調(diào)制方式 0.3GMSK高斯濾波最小移頻鍵控（0.3表示了高斯濾波器 的帶寬和比特率之間的關(guān)系） DATA Frequency 270.833kb/s +67.708KHZ（發(fā)送0）

14、 -67.708KHZ（發(fā)送1） +90deg phase-90deg I Q （發(fā)送0） （發(fā)送1） 28 TxIN 90度 TxIP TxQP TxQN LOP LON 本 振 DC bias DC bias Out _G_TX Out _M_TX 本振頻率即輸出功率的頻率， 例如在GSM 60信道: 則本振頻率為 902MHz, Out_G_TX=902+0.06771=902.067710M Hz 29 壓控振蕩器 GSM TX: 890 915MHz GSM RX:935 960MHz PCN TX: 17101785MHz PCN RX: 1805PCN RX: 18051880M

15、Hz1880MHz 本振要產(chǎn)生以上所有頻率本振要產(chǎn)生以上所有頻率, ,對900M的頻段來說，它所要求的 VCO本振范圍為35603840M，對1800M的頻段來說，它 所要求的VCO本振變化范圍為34203760M，所以最終 VCO的頻率變化范圍應(yīng)該在34203840M內(nèi)工作。在 HDA12手機中，它主要由G500及一些外圍電路來實現(xiàn)。 G500被封在金屬屏蔽罩內(nèi)，同時選擇3.63G的中心頻率， 這都是為了降低干擾，提高頻譜純度。G500的工作電 壓范圍VCC為2.552.85，控制電壓的變化范圍為0.7 3.8V，中心電平為2.7V，中心頻率是3.63G。 30 鑒相 器 1/R 1/M F

16、-ref F_out/M 泵電路 VC O 頻率參考分頻器 本機振蕩信號由SHFVCO模組產(chǎn)生，VCO模組在控制信號的 控制下，可工作在雙頻模式下（DCS1800和4倍于EGSM實 際信道頻率）。該信號在射頻處理模塊內(nèi)被2分頻或4分頻， 分別給DCS通道或GSM通道提供信號。下圖是SHFVCO頻率 合成的方框圖。 頻率合成電路頻率合成電路 31 64/65 NDIV ADIV charge pump RDIV CTRL SDATA SCLK SLE 1/41/2 2 OSC_IN OUT_CP 2 222 1/2 1/4 2 2 44 44 loop filter VCO AFC 26MHz

17、Last edit 13:31 02.09.99 HDa12_training.ppt VDIG VPRE VCP/GND_CP 2 VLO Reset INP_LO/INM_LO VBB RFC VXO 1/2 TOUT VSYN_1 VSYN_2 AFC HAGARRESET SLE SCLK SDATA VCP VF_RX 3dB 2 頻率合成內(nèi)部圖 32 平衡/不平衡信 號耦合器 發(fā)射聲表面 濾波器 前級放 大 功率放大器雙向連接器 接收/發(fā)射 雙工 射頻處理集成塊 GSM 發(fā)射流程方框 圖 BB TX I/Q VCO本振 33 功率放大和功率控制 直接變頻產(chǎn)生的射頻信號還需要進行功

18、率放大才能發(fā)射出去，由于手機的移動 性，還需要調(diào)整適當?shù)墓β拾l(fā)射給基站， 當手機離基站近時，所需的功率小，距 得遠時，相應(yīng)手機所需的發(fā)射功率要大。 在手機中是由程序控制的自動功率控制 來實現(xiàn)的 34 功率放大電路 由于GSM的最大輸出功率為2W,PCN為 1W,為了減少雜波的干擾，GSM還多一 個發(fā)射濾波器，并多一個前級放大， PCN直接由功率放大器放大。 下面以GSM功率放大為例： 35 Out _G_TXOut _M_TX 平衡/不平衡信號耦合器 手機功率放大使用的單端輸入放大，而 直接變頻產(chǎn)生的是雙端信號，實際應(yīng)用 當中，用的是平衡不平衡轉(zhuǎn)換變壓器。 36 發(fā)射濾波器 濾波器:濾波器的基

19、本功能是從輸入信號中選 出所需要的頻率成分,而把其他不需要的成分 濾掉. 濾波器可分為低通、高通、帶通和帶阻 等幾類，手機中應(yīng)用的都是帶通濾波器。 帶通濾波器：只允許其中心頻率f0左右一段頻 率范圍以內(nèi)的信號通過。如圖所示，只允許陰 影部分頻率的信號通過。 濾波器把帶外的信號濾掉，只讓我們所需要的 信號通過 f0 f 0 Uo/Ui 37 前級放大 前級放大電路由放大管，發(fā)射控制信號，信號輸入， 信號輸出組成，發(fā)射控制信號為放大管提供偏壓，使 放大管工作，當手機發(fā)射時，給放大管提供控制信號， 不發(fā)射時，沒有控制信號，放大管不工作 放大管 信號輸出 信號輸入 控制信號 作用是把輸入信號放大 38

20、 發(fā)射控制信號使PA(功放）工作，自動功率控制信號 控制PA的放大倍 數(shù)，GSM中共有Level 5-19,15個功率等級，功率從33dBm到5dBM,手 機需要發(fā)送多大的功率，這要根據(jù)離基站的距離來定，距離遠時，發(fā) 射的功率大，距離近時，發(fā)射功率小，手機自動調(diào)到相應(yīng)的功率等級 自動功率控制信號控制PA放大，使信號經(jīng)PA放大后信號輸出滿足 相應(yīng)功率等級對應(yīng)相應(yīng)的功率 功放 發(fā)射 控制 自動功 率控制 信號輸入 信號輸出 Level 19-level 5 5dBm-33dBm 電源 功率放大器 39 發(fā)射功率控制 40 自動功率控制信號的產(chǎn)生 經(jīng)PA放大后的信號一路經(jīng)天線開關(guān)到天線出去， 另外一

21、路通過檢波采樣的信號送到射頻處理器， 由程序控制產(chǎn)生自動功率控制信號以控制PA放 大。 信號 天線開關(guān) 天 線 耦合 射頻 處理器 APC TXP TXC 41 例：在發(fā)射等級為LEVEL 5時，如果PA經(jīng)PA輸出的功率不是 33dBm，檢波后的采樣信號送到射頻處理器，測試臺就會調(diào)整 Flash 的TX AD值,控制射頻處理器，在射頻處理器產(chǎn)生一個 APC(自動功率控制信號),送給PA,這樣循環(huán)，直到PA輸出功率達 到33dBm. 42 天線開關(guān) PCN發(fā)射 控制信號 GSM發(fā)射 控制信號 其中，Vc1和Vc2是兩個控制信號，它們控制著天線通道的信號的接 收和GSM、DCS信號的發(fā)射。如果Vc

22、ont2和Vcont1歐都是低電平，天 線開關(guān)工作在接收狀態(tài)，發(fā)射通道是關(guān)閉的。此時GSM和DCS信號都 可以進人天線開關(guān)，經(jīng)里面的帶通濾波器分別進入GSM和DCS信號通 道，而帶外的一些無用信號都被濾掉了 在發(fā)射時Vcont2的波形 43 接收部分 44 GSM900接收通路信號流程 接收發(fā)射雙工第一聲表面濾波低噪聲放大器 平衡信號轉(zhuǎn)換器 射頻信號處理IC RXI RXQ 去基帶 第二聲表面濾波器 本振G500 45 INPL INML INPM INMM RXQP RXIP VANTL / VANTM / VANTH VD DR XB B Mjlner VRX INPH INMH RXIM

23、 RXQM Rx supply filter VR4 VR4 SAW SAW Ant Swi tch RX900 SAW RX PCS TX GSM RX TX RX PCN 3 RX1800 RX1900 1/21/4 2 222 LPF1 DCN1 RF Controls RF Controls BBAMP BBAMP AGC LPF2 LPF1 DCN1AGC LPF2 VD DR XF BIQUA D BIQUA D DCN2 DCN2 LNA LNA LNA Pre- gain Pre- gain VDDDIG LNA Bias VDDRXBB VDDLO 46 聲表面波濾波器 Uo

24、 LC 目的是只讓我們需要的信號通過，GSM RX為915 960MHz,其它頻帶被濾掉。 原理：選頻電路:由于LC振蕩器能產(chǎn)生一定頻率和幅度 的波形，因此，只有這一頻率點的信號能通過此電路， 其它頻率點的信號不能通過，從而達到濾除雜波的功 能。 聲表面波原理類似,只是所選的頻率為一個通帶 Ui 47 低噪聲放大 低噪聲放大器將天線電路送來的微弱的射頻信號進行 放大，它是一個高頻小信號放大器，放大器中截止頻 率高，放大倍數(shù)大，同時噪聲系數(shù)小。由于它的放大 信號很小，所以工作點通常設(shè)的很低。 同發(fā)射一樣，接收控制信號只在手機接收時才有信號， 由射頻處理IC提供。 輸入 信號 放大管 輸出 信號

25、接收控 制信號 放大管偏 置電壓 LNA 48 LNA實例分析 3310 LNA電路 49 平衡不平衡變換 為了降低串話干擾，減少噪聲和相位誤差，在混頻 時采用方法是雙端差分輸入而不是單端輸入，所以 要將單端信號轉(zhuǎn)換成為雙端差分信號。實際應(yīng)用當 中，用的是平衡不平衡轉(zhuǎn)換變壓器。它將輸入射 頻信號進行移相，得到兩路相位相差180度的信號 (即差分信號)。 50 射頻處理IC HAGAR是一塊雙頻(GSM和PCN)射頻處理IC，整個手機的信號發(fā)射和 接收的射頻處理均由其完成。HAGAR的接收射頻處理部分主要包括： 低噪聲放大器LNA2，直接變頻器，基帶放大器DtoS和BB_Gain，信 道選擇濾波

26、器BIQUAD，直流補償放大器DNC2，頻率合成器，射頻 控制等。 圖3.7 HAGAR的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖(接收部分) 51 LNA 2 射頻信號經(jīng)平衡變壓器變換為雙平衡信號傳輸，難免 會引入各種噪聲干擾，LNA2是一個差分式的低噪聲放 大器，由于雙端輸入差分放大作用，任何兩個相位相 同的噪聲(共模噪聲)皆被差分放大器(有高的共模抑制 比)所抑制，盡可能地減少了前端的噪聲和干擾對后級 混頻器和基帶放大器的影響。 52 混頻 MIXER對LNA2送來的射頻信號進行直接變頻，得到 67.708KHz的基帶模擬I和Q信號的輸出。 本振頻率即輸入 信號的頻率，例 如在GSM 60信 道: 則本振頻率為 94

27、7MHz, RXIP= 947.067710MHz -947MHz =66.7KHz 53 基帶放大器基帶放大器 經(jīng)過MIXER處理得到的模擬基帶I/Q信號的電平幅度還 比較小，還不能滿足I/Q解調(diào)器的輸入門限電平要求， 所以要經(jīng)過基帶放大器作進一步的放大?；鶐Х糯笃?分為兩級，DtoS及BB_Gain,通過AGC電路進行增益控制， 調(diào)節(jié)范圍858dB。為了增強系統(tǒng)的鄰道選擇性及帶外 抑制性能，在兩級放大器間插入了一個BIQUAD濾波器。 54 AGC(自動增益控制） 電路主要對整個射頻通路(從天線端到基帶I/Q 輸出)進行自動增益控制，保證接收機無論處 于強信號區(qū)或弱信號區(qū)，基帶放大器輸出的

28、基 帶模擬I/Q信號的電平幅度基本上是穩(wěn)定的。 AGC共分九級，每級增益的大小由軟件根據(jù)每 臺機的自身元件的參數(shù)設(shè)定(如上表)。當接收 機正常工作時，HAGAR根據(jù)接收信號的強度， 設(shè)置相應(yīng)的AGC級別，當信號強度發(fā)生變化時， HAGAR適當調(diào)整 AGC的級別。 55 用wintelsa看到的AGC增益值 56 DNC2DNC2 上圖： I通道的直流補償 RX I Q信號 57 音頻受話原理 從射頻部分的中頻 N500 (HAGAR)輸出的 I/Q信號(RXIP、RXQP 67.708Kbit/s的FM信號)，輸入到COBBA(G8、F8)內(nèi)首先進行FM解調(diào)和 GMSK解調(diào)，產(chǎn)生270.833

29、kbit/s的數(shù)據(jù)流后，再送到中央處理器MAD內(nèi) 進行去交織、解密， 變成22.8Kbit/S的數(shù)據(jù)流，然后進行信道解碼， 去掉9.8Kbit/S的檢錯、糾錯碼元，得到純凈的13Kbit/S的數(shù)字話音 信號，最后在MAD內(nèi)進行語音解碼(RPE-LTP)，還原為64Kbit/S的數(shù)字 話音信號后，再回送到COBBA內(nèi)。在COBBA內(nèi)首先進行PCM解碼,把 64Kbit/S的數(shù)字話音信號還原成模擬的話音信號，再經(jīng)過COBBA內(nèi)的 音頻放大電路放大，放大后的話音信號從COBBA的D1、D2腳輸出，經(jīng) R119、R120推動B100(EAR)聽筒發(fā)聲。(而當使用機外聽筒時，將經(jīng)過 C101、C107、

30、L401、 XEARN、 XEARP驅(qū)動外部耳機發(fā)聲)。 58 電源及邏輯控制 以上各部分工作需要相應(yīng)的電壓，如接收需要 VRX,發(fā)射需要VTX,頻率合成需要VCP等，在 手機電路中有個專用的電源IC,我們稱它為 CCONT. 什么狀態(tài)需要什么電壓，需要什么信號，在手 機中是由MCU控制的，MCU相當于人的大腦 59 CCONT 的主要功能 7個2.8V線性穩(wěn)壓器位RF部分供電 （VR1-VR7) 基帶穩(wěn)壓器為基帶部分供電 (VBB) V2V線性MAD核心電壓穩(wěn)壓器 (Vcore) PWM充電控制 Watch dog關(guān)機 SIM卡接口 +5V開關(guān)模式穩(wěn)壓器 (VCP) 1.5V參考電壓 (Vr

31、ef) 8-channel A/D 轉(zhuǎn)換 32K睡眠時鐘 充電檢測 電池電壓檢測 實時時鐘 RAM后備模式 60 CCONT CCONT是功率分配的核心，CCONT包括所有的穩(wěn)壓器，將功率分配 給整個系統(tǒng)。VBB穩(wěn)壓器為基帶的數(shù)字部分提供2.8V的電源。手機 工作時,基帶穩(wěn)壓器一直處于激活狀態(tài)。 CCONT輸出電壓 Regulator Vout Unit Notes VR12.8VVXO輸出至26MHz本振 VR22.8VVRX輸出至HAGAR的接收電路部分 VR32.8VVSYN-2為HAGAR數(shù)字和邏輯電路提供工作電壓 VR42.8VVSYN-1為HAGAR的本振提供工作電壓 VR62.8

32、VVCOBBA提 供COBBA的邏輯電路工作電壓 VR72.8VVTX輸出至HAGAR的發(fā)射電路部分 VSIM3.0/5.0Voutput voltage selectable by SIMPwr line from MAD2 V5V5VVcp提供HAGAR的泵電路工作電壓 Vref1.5vVreffor RF and CCONT A/D Vbb2.8vfor baseband and COBBA digital parts, LCD driver 61 穩(wěn)壓 穩(wěn)壓電路 Vin Vout 偏置電壓 輸入電壓在穩(wěn)壓電路允許范圍內(nèi)，輸出電 壓為一個恒定值，我們可以靠控制偏置電 壓來控制穩(wěn)壓電路的工

33、作狀態(tài)，電源IC中 包含許多穩(wěn)壓電路，由CPU提供偏置電壓 穩(wěn)壓輸出需要一個參考電壓作為基準，參 考電壓不對，那么其它電壓都不對，手機 中的參考電壓為Vref=1.5V 62 SIM卡電路 SIM卡電路： SIM卡電路主要由中央處理器D300和電源模塊N201組成。電源N201不但作為 整機供電模塊，還做為SIM卡的接口電路，它可支持3V和5V的SIM卡，在開機 時中央處理器D300從它的SIMcard-CLK,SIMcard-IOC,SIMcard-DATASIMcard- RST等引腳送出脈沖信號到N201，令N201從它的VSIM DATA,SIMRST,SIM-CLK 等引腳送出5V的

34、脈沖信號到SIM卡座，以檢測是否插入SIM卡以及SIM電壓是 3V還是5V。電源模塊N201把檢測結(jié)果送回中央處理器D300.其根據(jù)檢測結(jié)果 從SIMcard-PWR腳送出控制信號，令N201給SIM卡提供相應(yīng)的VSIM電壓。同時 SIM卡-N201-D300三者之間還通過DAT,RST,CLK等線建立通信。 63 A/D轉(zhuǎn)換器 CCONT中有8路A/D轉(zhuǎn)換器（VBAT,VCHAG,ICHAG, BSI, BTEMP,RSSI,EAD,VCXOTEMP)，將8路模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù) 字信號。MAD送A/D轉(zhuǎn)換選擇數(shù)據(jù)給CCONT，CCONT的A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)字部分將3bit的選擇碼解碼。 64 RF

35、-regulators VREF VBB VCHAR Regulator Control OSC 32kHz HARD LIMITS / POWER UP PWRONX MUX 8/1 A/D 10 Bits VBAT VCHAR BSI ICHAR RSSI EAD SIM INTER- FACE DATASELX DATA_IN/OUT DATA_CLK SIMCLK SIMCLK_O SIMRST_A SIMRST_O DATA_A DATA_O SIM I/O_C SIM_PWR PWM_OUT VSIM VBB RF REG OUT (5 pcs) CHARGER DETECTION

36、 7 pcs CRA CRB SLCLK PURX DIGITAL PARTS V5V VSIM V5V (VCP) BTEMP VREF /WDDISX CCONTINT V2V V2V (VCORE) VBACK VR3 (RAM_BCK) VR6 (VCOBBA) VR1 VR2 VR4 VR5 VR7 CCONT的內(nèi)部電路框圖 65 1、關(guān)機模式 2、睡眠模式 在睡眠模式下，除基帶的VBB、VCOBBA和VCORE穩(wěn)壓器外， 其它穩(wěn)壓器均關(guān)斷。RF單元的穩(wěn)壓器也關(guān)斷，只有CCONT的 32KHZ睡眠時鐘振蕩器在工作。 3、激活模式 4、可激活式關(guān)斷 如果連接上充電器時手機是關(guān)斷的，手機

37、被激活但進入 一個稱作“可激活式關(guān)斷”的狀態(tài)。對用戶來說，手機是關(guān) 斷的，但手機充電警告/顯示器上的電池充電指示告訴用戶電 池處于充電狀態(tài)。 5、本地模式： 手機參數(shù)的調(diào)整和測試的模式 手機的幾種工作模式 66 手機開機過程 開機流程：按下電源鍵，將使電源模塊CCONT的E4腳由高電平變?yōu)?低電平，此觸發(fā)信號使CCONT的穩(wěn)壓器打開，輸出邏輯電源(VBB)。 同時，MAD的F2腳（ROW1）通過一個隔離二極管從高電平變?yōu)榈碗?平，該信號使MAD檢測符合整機運行程序數(shù)據(jù)后， MAD輸出 VCXOPwr信號給CCONT，啟動CCONT內(nèi)的基準頻率時鐘電源VXO， CCONT從H5腳輸出VXO向26

38、MHz晶振電路供電，G502工作得到26MHz 經(jīng)HAGAR分頻得到主時鐘13MHz信號，再將它送到MAD(RFC)，MAD得 到13MHz信號后，送出另外一些復(fù)位信號和時鐘給數(shù)字語音處理、 邏輯射頻接口及語音編譯碼電路，同時調(diào)出存儲器內(nèi)的開機程序 數(shù)據(jù)，送到CCONT內(nèi)，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換成模擬控制信號，使CCONT維持輸 出各項電壓，實現(xiàn)開機。 67 按下 開關(guān)鍵 CCONT Vbb MAD MAD Vcxopwr CCONTVxo 26M晶體 在Hagar內(nèi) 二分頻 13M MAD MAD調(diào)出存儲器內(nèi) 的開機程序數(shù)據(jù), 生成數(shù)字控制信號 CCONT 經(jīng)DA轉(zhuǎn)換成模擬控制信號 ，產(chǎn)生輸出電壓，維

39、持開機 開機流程圖 68 CCONT的主要信號 VR1VR7:RF線性穩(wěn)壓器輸出 Vref：參考電壓 V2v:Vcore VBB V5V:VCP VR7base:VR7的基極電壓 V5V-2:VSRAM穩(wěn)定VCP的作用 PURX:MAD的開機復(fù)位信號 CCONINT:CCONT的中斷請求信號 SLEEPCLK:睡眠時鐘輸出 CNTVR(4:0):線性穩(wěn)壓器控制信號 POWERONX:電源開機控制 nSLEEPCLK:睡眠時鐘輸出 nCNTVR(4:0):線性穩(wěn)壓器控制信號 nPOWERONX:電源開機控制 nEAD：外部附件檢測 nIcharg:充電電流檢測 nVcharg:充電電壓檢測 nB

40、SI：電池類型檢測 nBETMP:電池溫度檢測 nCARDDET:SIM卡檢測信號 nSIMIF(4:0):SIM卡接口 69 充電電路 充電 如果在手機上充電，還必須有 輸入瞬時電壓保護， 散熱保護 輸出過壓保護 受限的充電電流啟動穩(wěn)壓器 軟件切換（需要外部電容） 充電類型的控制 后備電池充電電路 直流電源 充電電池 充電 70 軟件開關(guān) vch 過壓保護 PWM 瞬時電 壓保護 溫度保護 軟件 切換 CTIM 電池 比較 Vlim1 Vlim2 Thsd- 后備電池 充電電路 Vbatt Vback 71 瞬時電壓保護電路 瞬時電壓保護電路防止手機在充電器接入或斷開時產(chǎn)生的高壓擊穿， 或防

41、止用戶在使用水貨充電器提供的不穩(wěn)定電壓造成的擊穿。當充電 輸入電壓VCH大于VCHprot電壓時，CHAPS進入保護模式，電源開關(guān)關(guān) 斷；當VCH小于VCHprot時，電源開關(guān)開啟，邏輯“高”PWM信號送出。 當充電器接入時，短暫的高壓（VCHVCHprot）可能出現(xiàn)，這時在 CHAPS內(nèi)可能有一個短暫的開機時延（Tpor）使VCH下落，直到VCH正 常。 72 輸出過壓保護 輸出過壓保護電路用來保護手機免于損壞，并且會定義不 同的電池類型在充電關(guān)斷時的電壓。當VBAT電壓升高到 VLIM1或VLIM2時，開關(guān)立即關(guān)斷。 極限電壓VLIM1和VLIM2是由LIM-input腳輸入的邏輯低 和邏

42、輯高決定的。LIM=LOW,選擇LIM1，LIM=HIGH,選擇 LIM2。 當輸出過壓保護電路的開關(guān)一旦關(guān)斷，它將保持這種 狀態(tài)一直到輸入電壓降落到標準值以下（VCHVBAT導(dǎo)致后備電池 電流泄涌到VB的情況是禁止的。 溫度保護：溫度保護電路防止CHAPS不會過熱，只在啟動和PWM模式 下使用。在啟動模式下，CHAPS溫度引腳溫度超過Thsd+，開關(guān)關(guān)斷； 當引腳溫度低于Thsd-，開關(guān)開啟。在PWM模式下，開關(guān)的開啟和關(guān) 斷是由PWM-input引腳為HIGH/LOW決定的。 75 CHAPS的工作模式 CHAPS的四種模式： RESET 復(fù)位模式：這種模式下CHAPS沒有工作，沒有充電器

43、連接，只有 RTC后備電池充電電路是激活的，在VCHVpor，VCHVBAT， CHAPS在經(jīng)過短暫時延后進入開機模式或PWM模式，具體哪種模式由電池 電壓決定。當充電器斷開后，VCHVpor，VCHVBAT，CHAPS重新進入 RESET模式。 啟動模式：這種情況下，電池正在充電。當充電器接上時，VBATVPWM （PWM狀態(tài)的門限電壓）情況下，CHAPS由復(fù)位模式進入啟動模式。當 VBATVPWM時，電池就會通過功率開關(guān)由線性啟動穩(wěn)壓器充電，這時 0VBATVPWM門限值，CHAPS進入PWM模式。開關(guān)的狀態(tài) 由PWM控制。啟動穩(wěn)壓器不再使用。 PWM模式：PWM模式是電池電壓足夠高時的一

44、種常見模式。在PWM模式下， 電池充電是由外部的軟件控制的，邏輯高/低控制開關(guān)的連通/關(guān)斷。當 VBATVPWM時，就進入PWM模式。 保護模式：當VBATVLIM1/VLIM2；當VCHVCHprot；當TThsd+時，CHAPS 進入保護模式，開關(guān)關(guān)斷。 76 CHAPS的主要信號 VCH:輸入充電電壓 RSENSE：電流輸出，連接到電流感應(yīng)電阻 VBAT:電池電壓，連接到CHAPS的電壓檢測部分 VBACK:后備電池充電電壓輸出 LIM:輸出門限電壓選擇信號 PWM:充電開關(guān)控制信號 CTIM:軟開關(guān)用的外部電容 77 充電電路 充電電路： 充電電路主要由N200、N201、MAD構(gòu)成。

45、充電的過程如下： 1、充電請求N201檢測電池BSI，當檢測出電量不足時，N201通過ccontint 向MAD請求充電。2、MAD發(fā)出充電警告信號，當用戶接上充電電源，充電 電壓從 N200的VCH輸入。3、MAD負責充電數(shù)據(jù)檢測，當數(shù)據(jù)正確時允許充 電，并發(fā)出指令使N201的B5腳(PWM-OUT)發(fā)出1Hz的PWM充電控制信號控制 N200的充電開關(guān)合上，從N200的 C6、D6輸出充電電壓給電池進行充電。 4、充電過程中，N201對N200 的C1、D1腳即R204的電壓差進行監(jiān)視，以判 斷電池是否充滿。5、當N201判斷電池已充滿時(當電池電壓接近3.5V時)， 它會發(fā)信號給MAD。

46、6、MAD發(fā)出指令（CCUT）讓N201 停止送出PWM充電控 制信號，使N200 充電開關(guān)分離，從而結(jié)束充電. V205 R1 R2 CCUT CH-LIM LIM CTIM VCH VCHR PWM R210 R209 L202 F200 N200N201 VBA T RSEN PWM ICHAR VBAT VBAT CCONT INOUT CLK D300 78 M A D MAD(D300):數(shù)字信號處理；整機管理；系統(tǒng)控制。 ASIC 專用集成電路,控制MCU與DSP之間的通訊 DSP 數(shù)字信號處理器，控制接口和語音編碼/解碼 MCU 主控制單元處理器 包括射頻部分的控制 ,液晶顯示

47、驅(qū)動.通信控制 ,鍵盤掃描, 確定GSM系統(tǒng)對本用戶是否有使用本系統(tǒng)的權(quán)利；監(jiān)視信號場強； 本機充電監(jiān)視；控制整機供電的開關(guān)狀態(tài)；外部設(shè)備的接入監(jiān)視； 電池電壓使用監(jiān)視；以及對其它集成電路的指令控制與相互之間 的數(shù)據(jù)傳送；對音頻模塊送來的PCM編碼進行RPELTP編碼；信 道編碼；交織；加密；接收通道的自適應(yīng)均衡；信道分離；解密； 信道解碼和語音解碼等一系列的數(shù)字信號處理。 79 MAD的工作條件 MAD工作需要三個條件：工作電壓、復(fù)位信號、工作時鐘 MAD電壓是由CCONT提供的1.9V的Vcore和2.8V的VBB電壓供給的 MAD的復(fù)位方式有CCONT提供的PURX信號，軟件復(fù)位和wat

48、ch dog復(fù)位。 PURX可以復(fù)位MAD，但是一旦被釋放，將系統(tǒng)時鐘同步。軟件復(fù)位和 watch dog復(fù)位是由軟件控制的。 MAD的時鐘電路如下：MAD內(nèi)部大多數(shù)時鐘都是13MHZ的正弦波，它是由 CCONT提供的32KHZ睡眠時鐘和26MHZ晶振產(chǎn)生的13MHZ提供的。經(jīng)過兩個 PLL后供給LEAD和ARM.LEAD最大頻率為78MHZ，ARM最大頻率為26MHZ。 LEAD PLL ARM System logic PLL 32KHZ Select clock 13MHZ 13M,26M 80 MAD的主要信號 鍵盤部分： ROW(5:0):鍵盤行線的I/O線，其中，ROW(0)還是L

49、CD并行驅(qū)動數(shù)據(jù) 線；ROW(4)還是LCD并行驅(qū)動選擇控制線；ROW(5)還是LCD串行驅(qū) 動控制線/數(shù)據(jù)顯示線；并行LCD驅(qū)動讀/寫選擇線。 COL(4:0):鍵盤列線I/O數(shù)據(jù)線 COL(4:0)常0，ROW(5:0)常1。 當有一個鍵按下時，其對應(yīng)的ROW線變成低電平，經(jīng)過相應(yīng)的ROW線送 給MAD，MAD根據(jù)ROW,COL的狀態(tài)利用鍵盤掃描程序定位，確定是哪個 鍵，然后通過ROW(5)線送到LCD，在LCD上顯示。 81 MAD的主要信號 LED部分： KBlights:鍵盤燈的控制信號 LCDlights:LCD燈的控制信號 8個LED發(fā)光二極管的正極均連在VB上，當KBlights或LCDlights信號通過 N400加在LED負極上時，LED導(dǎo)通發(fā)光. R40