手机电路分析.pptx
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1、3.1 诺基亚8210/8850型手机电路分析 诺基亚8210/8850型手机是由芬兰诺基亚公司推出的两款双频手机,这两款双频手机电路结构基本一样,而外观变化较大,其外形如图3-1、3-2所示。这两款双频手机的特点是采用了内置天线和电池,逻辑部分多处采用软封装IC。第1页/共116页 图3-1 8210 型手机外形图 第2页/共116页 图3-2 8850型手机外形图 第3页/共116页 82108850型GSM手机主要由射频接收部分、射频发射部分、逻辑控制/音频部分、电源部分以及其它辅助部分等组成。手机整机射频电路框图如图3-3所示,逻辑/音频电路框图如图3-4所示。第4页/共116页图3-
2、3 82108850型手机整机射频电路框图 第5页/共116页图3-4 82108850型手机整机逻辑/音频电路框图 第6页/共116页 3.1.1 手机接收电路分析 82108850型手机接收电路主要有Z670天线开关电路、低噪声高频放大电路、一本振电路、接收混频与解调电路、GMSK解调电路、信道解码电路、语音解码电路、PCM解码电路及音频放大电路等组成。82108850型手机接收信号流程如图3-5所示,具体过程如下:第7页/共116页图3-5 82108850型手机接收信号流程图 第8页/共116页 从天线接收下来的高频信号(GSM900频段为935960 MHz,DCS1800频段为18
3、051880 MHz)均从天线开关(Z670)的ANT端口输入,经天线开关电路处理后,其中GSM900频段的接收信号从Z670的GSM RX端口输出,DCS1800频段的接收信号由Z670的DCS RX端口输出。第9页/共116页 3.1.2 手机发射电路分析 82108850型手机发射电路主要有语音输入电路、音频放大电路、PCM编码电路、语音编码电路、信道编码电路、GMSK调制电路、发射信号产生电路、预放电路、功率放大电路、功放控制电路及天线开关电路等组成。82108850型手机发射信号流程如图3-6所示,具体过程如下:第10页/共116页图3-6 82108850型手机发射信号流程图 第1
4、1页/共116页 声音经话筒转换为模拟话音电信号后,经话筒接口(J261、J262)及输入耦合电容(C263、C262)送至多模转换器(N250)的A3、B3脚,在N250内部首先对其进行音频放大,然后再对放大后的模拟音频信号进行PCM取样、量化及编码,将模拟信号转换为数字信号,并通过PCM数据总线送至中央处理器(D200)进行处理。第12页/共116页 3.1.3 手机逻辑控制部分分析 82108850型手机逻辑控制部分主要由D200、D210及其相关外围元件等组成,其主要作用是根据从射频收、发电路检测到的数据,按GSM或DCS规范监测和控制收、发电路的运作;同时,接收收、发电路送来的数据及
5、信号,并将用户所需要发送至基站的信息,经数字信号处理电路处理后送至发送电路,从而实现手机与移动电话系统的电话交换机建立话音通话及数据信息交换。第13页/共116页 D200为中央处理器,也称CPU,其主要作用是执行程序,完成基本的收、发处理及其它特殊功能处理。它与存储器(D210)之间是通过数据线MCUDA(200)、地址线MCUAD(150)及控制线MEMC(90)相连接的。第14页/共116页 3.1.4 手机电源模块分析 图3-7所示为82108850型手机的电源模块。8210/8550型手机的电源模块主要由N100及相关外围元件等组成。其主要功能是为整机提供多种工作电压。图3-7为N1
6、00电源模块,其型号为NMP70467,它具有以下功能:第15页/共116页图3-7 82108850型手机的电源模块 第16页/共116页 (1)提供整机工作电压。(2)具有充电控制功能。(3)具有复位功能。(4)具有联络功能。(5)具有DA、AD转换功能。第17页/共116页 当手机加电时,电池电压通过输入电路送至电源模块(N100)的F1、G1、G3、G5、A4、H6、D2等脚,经其内部电路转换后,从N100的E4脚输出3 V左右的触发电压,使触发端保持高电平。当按下电源开关键(ONOFF),给电源模块(N100)的触发端输入一低电平触发信号时,电源模块(N100)开始工作,并分别从下列
7、各脚输出相应的电压给手机各电路供电:第18页/共116页 (1)从N100的H5脚输出VXO(2.8 V)电压,给主时钟电路供电。(2)从 N100的 E1脚 输 出 VRX(2.8 V)电 压,给 射 频 处 理 模 块(N505)等供电。(3)从N100的B2脚输出VSYN-1(2.8 V)电压,给射频处理模块(N505)及低噪声高频放大电路等供电。(4)从N100的E3脚输出VSYN-2(2.8 V)电压,给射频处理模块(N505)等供电。第19页/共116页 (5)从 N100的 E2脚 输 出 VTX(2.8 V)电 压,给 射 频 处 理 模 块(N505)等供电。(6)从N100
8、的H4脚输出VCOBBA(2.8 V)电压,给多模转换器(N250)等供电。(7)从N100的C6脚输出VBB(2.8 V)电压,给多模转换器(N250)、中央处理器(D200)、存储器(D210)及驱动接口模块(N310)等供电。第20页/共116页 (8)从N100的D4脚输出VREF(1.5 V)电压,给射频处理模块(N505)、多模转换器(N250)等供电。(9)从N100的B4脚输出VCORE(2.0 V)电压,给中央处理器(D200)等供电。(10)从N100的H7脚输出VCP(5.0 V)电压,给稳压模块(N600)等供电。(11)从N100的A5脚输出PURX(2.8 V)电压
9、,给中央处理器(D200)等进行复位。第21页/共116页 3.1.5 手机开关机流程分析 诺基亚82108850型手机开关机流程图如图3-8所示。当手机加电时,电池电压通过输入电路送至电源模块(N100)的F1、G1、G3、G5、A4、H6、D2等脚,经其内部电路转换后从E4脚(触发端)输出3 V左右的触发电压,令触发端保持高电平。此时,电源模块(N100)并不开始工作,但手机已进入开机准备状态。第22页/共116页图3-8 诺基亚82108850型手机开关机流程图 第23页/共116页3.2 摩托罗拉V60型手机电路分析 3.2.1 接收部分电路分析 摩托罗拉V60是一款三频中文手机,既可
10、以工作于GSM 900 MHz频段,也可以工作在DCS 1800 MHz和PCS 1900 MHz频段上。它的接收机采用超外差下变频接收方式,如图3-9所示。第24页/共116页图3-9 摩托罗拉V60型手机接收部分电路 第25页/共116页 1.频段转换及天线开关U10 V60是一款三频手机,U10将收发和频段间转换集成到了一起,它的内部是由四个场效应管组成的,如图3-10所示。第26页/共116页图3-10 摩托罗拉V60型手机天线开关U10 第27页/共116页 2.高频滤波电路 当工作于GSM时,由频段转换及天线开关U10第12脚送来的935.2 959.8 MHz的 高 频 信 号
11、经 C19、C24等 耦 合 进 入 带 通 滤 波 器FL103,FL103使GSM频段内935.2959.8 MHz的信号都能通过,而带外的信号被衰减滤除。FL103输出信号又经匹配网络(主要由C106、L103、C107、L104、L106、C112等组成),从U100(高放/混频模块)的LNA1 IN(第13脚)进入U100内的低噪声放大器(高放)。高频滤波电路如图3-11所示。第28页/共116页图3-11 摩托罗拉V60型手机接收高频滤波电路 第29页/共116页 3.高放/混频模块U100及中频选频电路 V60机型一改以往机型前端电路采用分立元件的做法,把高频放大器和混频器集成在
12、一起,这显然是借鉴了其它机型的优点。U100支持三个频段的低噪声放大和混频,U100的电源为RF_V2,其电路原理如图3-12所示。第30页/共116页图3-12 摩托罗拉V60型手机接收高放/混频模块U100及中频选频电路 第31页/共116页 4.中频放大电路与中频双工模块201 中频放大器是为了隔离混频器输出(FL104)与中频双工模块201,同时提供部分增益,以获得很好的接收特性。Q151是V60手机中频放大器的核心,是典型的共射极放大电路,Q151的偏置电压SW_VCC来自U201,由RF_V2在U201内部转换产生,R104是Q151的上偏置电阻,用来开启Q151的直流通道,R10
13、5是下偏置电阻,用来调节Q151的基极电流,C124和C126是允许交流性质的IF 400 MHz通过,隔绝SW_VCC电压进入U201和FL104的。如图3-13所示。第32页/共116页图3-13 摩托罗拉V60型手机接收中频放大电路与中频双工模块U201 第33页/共116页 3.2.2 频率合成及三频切换电路 1.频率合成器 V60的频率合成器专为话机提供高精度的频率,它采用锁相环PLL技术,主要由接收一本振、接收二本振和发射TXVCO等组成。其电路原理如图3-14所示。第34页/共116页 图3-14 摩托罗拉V60型手机频率合成器电路图 第35页/共116页 1)接收一本振RXVC
14、O U300与发射TXVCO U350 由于V60手机的接收一本振RXVCO和发射TXVCO环路共用U201内部的一组鉴相器和反馈回路,即VCO输出频率取样和压控输出使用同一锁相环系统,所以使V60手机的频率合成器显得更简化。第36页/共116页 V60手机一本振电路是一个锁相频率合成器,RXVCO(U300)输出的本振信号从第11脚经过L214、C214等进入中频IC(U201)内部,经过内部分频后与26 MHz参考频率源在鉴相器PD中进行鉴相,输出误差电压经充电泵Charge_Pump后从CP_RX脚输出,控制RXVCO的振荡频率。该压控电路CP_RX越高,RXVCO(U300)的振荡产生
15、频率越高,反之越低。其电路原理如图3-15所示。第37页/共116页图3-15 摩托罗拉V60型手机接收一本振电路原理图 第38页/共116页 发射TXVCO U350的第3脚VT为内部压控振荡器的控制脚,该脚电压越高,第6脚产生的TX_OUT的频率也相应越高,反之越低。当由于温度或其它原因导致TX_OUT变化时,V60通过R353把该改变反应给U201内部。首先经过分频,然后与已经经过基校准的基准频率26 MHz进行鉴相,把鉴相后误差的结果由U201的B1脚输出来(即CP_TX),再对TXVC第3脚进行调整,进而调整了TXVCO U350的输出射频信号,使之符合基站的要求。其电路原理如图3-
16、16所示。第39页/共116页图3-16 摩托罗拉V60型手机发射TXVCO电路原理图 第40页/共116页 2)接收二本振电路 V60手机的800 MHz频率二本振产生电路是以Q200为中心的经过改进的考比兹振荡器(三点式),R206、C208和C207则构成环路滤波器。分频鉴相是在U201内完成的,RF_V2是Q200的工作电源,分频器和鉴相器的工作电源由5 V和RF_V1提供。第41页/共116页 当振荡器满足启振的振幅、相位等条件时,Q200产生振荡,并经C204取样反馈回Q200反复进行放大形成正反馈的系统,直至振荡管由线性过渡到非线性工作状态达到平衡后,由C202耦合至U201内部
17、,其中一路经二分频去解调IF 400 MHz中频信号,另外一路与基准频率26 MHz鉴相后,U201输出误差电压,经环路滤波器除去高频分量,通过改变变容二极管CR200的容量,来控制二本振产生精准的800 MHz频率供话机使用。其电路原理如图3-17所示。第42页/共116页图3-17 摩托罗拉V60型手机接收二本振电路原理图 第43页/共116页 2.三频切换电路 摩托罗拉V60是一款三频手机,但它不能在工作时同时使用两个频段。也就是说,手机在同一时间只能在某一个频段工作,或者GSM 900 MHz,或者DCS 1800 MHz,或者PCS 1900 MHz。若需切换频段,则需要操作菜单,然
18、后由CPU做出修改,修改的重点是射频部分。在射频部分中,GSM、DCS、PCS三者最大的区别有如下两点:(1)所需的滤波器中心频点和滤除带宽不同。(2)本振的输出频率不同。第44页/共116页 功放电路,也需三频切换电路来控制。V60有两个功放,一个是GSM频段,一个是DCS/PCS频段的。所有这些都由三频切换控制电路来完成,三频切换控制信号由CPU(U700)发出,经过中间变换,主要由U201送到各个部位。控制信号采用02.75 V的脉冲方式,是为了省电和抗干扰。三频切换控制电路原理如图3-18所示。第45页/共116页图3-18 摩托罗拉V60型手机三频切换控制电路原理图 第46页/共11
19、6页 3.2.3 发射部分电路分析 发射的音频信号通过机内送话器或外部免提话筒,产生的模拟话音信号经PCM编码后,通过CPU形成TXMOD信号进入U201内部进行GMSK调制等,并经发射中频锁相环输出调谐电压(VT)去控制TXVCO(U350)产生适合基站要求的带有用户信息的频率,又经过Q530发信前置放大管给功放提供相匹配的输入信号。发射部分电路原理方框图如图3-19所示。第47页/共116页图3-19 摩托罗拉V60型手机发射部分电路原理图 第48页/共116页 1.发信前置放大电路 TXVCO产生的已调模拟调制信号虽然在时间和频率精度上符合基站的要求,但发射功率还差很多。为了给末级功放提
20、供一个合适的输入匹配,V60设有前置放大电路。如图3-20所示。第49页/共116页图3-20 摩托罗拉V60型手机发信前置放大电路原理图 第50页/共116页 2.末级功率放大器及功率控制电路 1)GSM PA U500 GSM PA末级功率放大器内三级放大,由PA_B+分别通过电感式微带线给各级放大器提供偏置电压。当GSM时,由U500第16脚输入,通过三级放大后由第6、7、8、9脚送出,每级放大器的放大量由U400功率控制通过Q410提供,第13脚为U500工作使能信号(当GSM时为高电平)。其电路原理如图3-21所示。第51页/共116页图3-21 摩托罗拉V60型手机GSM频段末级功
21、放及功控电路原理图 第52页/共116页 2)DCSPCS PA U550 如图3-22所示,DCSPCS PA末级功率放大器U550内共三级放大,每级放大器的供电由RA_B+通过电感或微带线提供。当DCSPCS时,由U550第20脚输入高频发信信号,经过内部其三级放大后,从第7、8、9、10脚输出给天线部分。每级放大器的放大量由功率控制U400,通过Q410提供。第3脚为U550工作使能,当DCSPCS时为高电平,U550有效。第53页/共116页图3-22 摩托罗拉V60型手机DCSPCS频段末级功放及功控电路原理图 第54页/共116页 3.功放供电PA_B+产生电路 V60末级功率放大
22、电路供电PA_B+首先由B+供到Q450第7、6、3、2脚,Q450的第1、5、8脚为输出脚。当Q450第4脚为高电平时,Q450第1、5、8脚无电压;当Q450第4脚为低电平时,接通Q450,即Q450第4脚为控制脚,第7、6、3、2脚为输入脚,第1、5、8脚为输出脚。当来自U201的J4脚的DM_CS为高电平时,导通Q451,即通过Q451的c极(e极接地)把Q450第4脚电平拉低,此时Q450导通,第1、5、8脚有PA_B+3.6 V给末级功放供电。其电路原理如图3-23所示。第55页/共116页图3-23 摩托罗拉V60型手机功放供电PA_B+产生电路原理图 第56页/共116页 3.
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