《現(xiàn)代手機原理與維修》第3章 手機電路原理

第3章手機電路原理3.1手機基本功能電路原理3.2手機外設電路工作原理 3.1手機基本功能電路原理

3.1.1射頻接收電路原理

移動通信設備常采用超外差變頻接收機。這是因為天線感應接收到的信號十分微弱，而鑒頻器要求的輸入信號電平較高而且穩(wěn)定。放大器的總增益一般需在120dB以上，這么大的放大量，要用多級調諧放大器進行放大且要穩(wěn)定，實際上是很難辦到的。另外，高頻選頻放大器的通帶寬度太寬，當頻率改變時，多級放大器的所有調諧回路必須跟著改變，而且要做到統(tǒng)一調諧，這也是難以做到的。超外差接收機則沒有這種問題，它將接收到的射頻信號轉換成固定的中頻，其主要增益來自于穩(wěn)定的中頻放大器。我們已經知道，手機接收機有三種基本的框架結構：第一種是超外差一次變頻接收機，第二種是超外差二次變頻接收機，第三種是直接變頻線性接收機。超外差變頻接收機的核心電路就是混頻器，可以根據(jù)手機接收機電路中混頻器的數(shù)量來確定該接收機的電路結構。

不管電路結構怎樣變，它們總有相似之處：信號從天線到低噪聲放大器，經過頻率變換單元，再到語音處理電路。

1．天線電路

天線電路是手機接收電路的第一級電路，也是發(fā)射電路的最后一級電路。其主要作用有以下幾點：一是天線將空中的電磁波轉化為高頻電流并將其輸送到接收電路中。二是分離發(fā)射和接收信號，避免二者相互干擾。由于GSM手機使用了TDMA技術，接收機與發(fā)射機間歇工作，天線開關在邏輯電路的控制下，在適當?shù)臅r隙內接向接收機或發(fā)射機通道。三是用于切換內接和外接天線電路。四是對于雙頻或三頻手機，無線電路還可以將GSM900MHz、GSM1800MHz或PCN1900MHz信號分開。

目前，手機的天線電路主要采用了以下三種形式，下面分別介紹。

1)天線開關電路

天線開關電路一般由集成電路和外接元件組成，如摩托羅拉P7689手機就采用了這種方式，主要由U150、U151及相關外圍元件組成，如圖3.1所示。圖3.1摩托羅拉P7689手機天線開關電路該天線開關電路主要有以下三點作用：

(1)用于內置無線ANT1與外接收天線EXT-ANT切換；

(2)用于收發(fā)信切換；

(3)用于收信1800MHz、900MHz、1900MHz切換。

外接天線由底部接插座J600的第2腳提供，其中，INT-2用于收信1800MHz頻段信號輸出，INT-3用于收信900MHz和1900MHz頻段信號輸出，RX275-DCS是DCS頻段控制信號，RX275-GSM-PCS是GSM、PCN頻段控制信號，均來自于CPU，TXIN為發(fā)射信號輸入，RF-V1為收發(fā)切換器正電源，TXON為發(fā)射允許信號，RXON為接收允許信號，F(xiàn)ILTERED為負電源。該天線開關電路有四路控制信號：

(1)?U151的2腳輸出的ANT1信號控制U150內的內天線開關是轉向接收電路還是轉向發(fā)射電路。

(2)?U151的3腳輸出的ANT2信號控制U150內的外天線開關是轉向接收電路還是轉向發(fā)射電路。

(3)?RX275-DCS信號控制U150內的DCS頻段信號是否和內置或外接天線接通。

(4)?RX275-GSM-PCS信號控制U150內的GSM、PCN頻段信號是否和內置或外接天線接通。

2)雙工濾波器

有些手機的天線電路采用了雙工濾波器(雙工器)。雙工器是一種無源器件，內部包括發(fā)射濾波器和接收濾波器，它們都是帶通濾波器。雙工器有三個端口，即公共端天線接口、發(fā)射輸出端及接收輸入端。諾基亞5110手機就采用了這種形式的天線電路，如圖3.2所示。圖3.2諾基亞5110手機的天線電路雙工器的ANT端接天線，RX端為接收信號的輸出端，TX端為發(fā)射信號的輸入端。

3)雙訊器

在有的手機中，天線電路采用了雙訊器(DIPLEXER)。雙訊器實際上和雙工濾波器差不多，所不同的是，雙訊器除將發(fā)射信號和接收信號分開外，還將GSM900MHz與GSM1800MHz信號分開。諾基亞3310手機的天線電路就采用了雙訊器，有關電路如圖3.3所示。圖3.3諾基亞3310手機的天線電路圖3.3所示的是一個帶開關電路的雙訊器的組件，TXVGSM與TXVDCS是控制端，GSM-TX、GSM-RX分別代表GSM的發(fā)射、接收端口，DCS-TX、DCS-RX分別代表1800MHz收發(fā)信機的發(fā)射、接收端口。雙訊器將GSM射頻信號與DCS射頻信號進行分離，而開關電路則將發(fā)射射頻信號與接收射頻信號分離。

諾基亞3310手機使用內置天線。天線感應接收到的無線蜂窩信號被轉化成高頻電信號，這些信號包含GSM900接收射頻信號、DCS1800接收射頻信號和其他一些無用信號。天線接收到的射頻信號首先到達Z502。Z502是一個包含射頻開關的雙訊器。它對GSM射頻信號和DCS射頻信號通道進行切換，同時也將接收與發(fā)射射頻信號進行分離。Z502的控制信號來自N500模塊。當TXVGSM信號有效時，Z502將無線連接至GSM接收機和發(fā)射機電路；當TXVDCS信號有效時，Z502將天線連接至DCS接收機和發(fā)射機電路。

從上面分析中可以看出，雙訊器和天線開關在電路結構和功能上十分相似，不同的是，天線開關集成電路內部只是一組開關而沒有濾波器，而雙訊器內部不但有雙工濾波器，而且還包含開關電路。

2．低噪聲放大電路

低噪聲放大器的作用主要是對天線感應到的微弱的射頻信號進行放大，以滿足混頻器對輸入信號的幅度的要求。在手機電路圖中，低噪聲放大器的英文縮寫是LNA(LowNoiseAmlifier)。

低噪聲放大器是接收機的第一級放大電路，位于天線電路之后。在低噪聲放大器的前后，通常都有射頻濾波器。

低噪聲放大器是一個高頻小信號放大器，這個放大器中的三極管要求截止頻率高，放大倍數(shù)大，噪聲系數(shù)小。第一級信號很小，工作點通常設得比較低，同時加電流負反饋，減小噪聲。高頻放大電路采用低噪聲放大器可以改善接收機的總噪聲系數(shù)。同時高額放大器還防止RXVCO信號從天線路徑輻射出去。分立元件的低噪聲放大器通常都采用共發(fā)射極電路，用以將微弱的射頻信號進行放大并彌補射頻濾波器帶來的插入損耗。在低噪聲射頻晶體管放大器中，從低噪聲性能出發(fā)，其偏壓或偏流的供給都是通過電抗濾波器供給的，這樣做可以避免電源噪聲和偏置電阻的熱噪聲引入到射頻通道中，影響放大器的噪聲性能。圖3.4是摩托羅拉P7689手機中的GSM900低噪聲放大器電路。圖3.4摩托羅拉P7689手機中的GSM900低噪聲放大器電路在電路中，三極管Q400是低噪聲放大器的核心器件。Q400與周邊元件一起構成了GSM900低噪聲放大器。其中C402是輸入電容，C405是集電極輸出電容。L402、R401、C403等一起構成一個電抗濾波供電電路，將RX-275-GSM電源進行濾波，然后給Q400的集電極供電；L401、R403、C403等也構成一個電抗濾波電路，對RX-275-GSM電源濾波后給Q400的基極供電。

R401是交流負載電阻，Q400的放大作用就是通過該電阻表現(xiàn)出來的。L402則是集電極的直流通道。在基極電路中，電阻R403構成一個固定式偏置電路。在以Q400為核心的低噪聲放大器電路的前一級和后一級，都有一個射頻濾波器。這兩個射頻濾波器都是帶通濾波器，只允許GSM接收頻段內的射頻信號通過。

在電路中，RX-275-GSM給Q400的集電極和基極提供工作電壓，當該信號為高電平時，啟動低噪聲放大器。

需要注意的是：有些手機并沒有設置以上分立元件組成的低噪聲放大器，其低噪聲放大電路已集成在集成電路中。

3．混頻電路

對于超外差一次變頻接收機和直接變頻線性接收機，接收機需對高頻信號變頻一次，對于超外差二次變頻電路，接收機需對高頻信號變頻兩次。這項工作由混頻電路來完成。

混頻就是將兩個不同的信號——本機振蕩信號和信號頻率加到非線形器件上，進行頻率組合后取其差頻或和頻，從而滿足電路的需要。而這個差頻或和頻是固定不變的，我們也把這種變化稱為頻譜搬移?；祛l的英文縮寫是MIX。超外差接收機的頻率變換單元一般有自激式變換器和它激式變換器。如果本機振蕩與混頻由同一電路完成則為自激式變頻器；如果頻率變換和本機振蕩信號的產生分別由不同的器件構成則稱其為它激式變頻器。所有的手機均采用它激式變頻電路。在這種變頻電路中，我們稱其頻率變換單元為混頻器。所以變頻器與混頻器是兩個不同的概念。

自激式變頻器和它激式變頻器的電路框圖分別如圖3.5和3.6所示。圖3.5自激式變頻電路圖3.6它激式變頻電路手機的混頻器有兩個輸入端和一個輸出端，即一個信號輸入端、一個本機振蕩輸入端和一個信號輸出端。

1)混頻器的上變頻和下變頻

(1)上變頻電路。當變頻器的輸出為信號頻率與本振信號之和，且比信號頻率高時，所用的變頻器被稱為上邊帶上變頻。當變頻器的輸出信號為信號頻率與本振信號之差，且比信號頻率高時，所用的變頻器被稱為下邊帶上變頻。上變頻器主要用于發(fā)射電路中。

(2)下變頻電路。當變頻器的輸出為信號頻率與本振信號之差，且比信號頻率低時，則此變頻器為下變頻器。手機接收機電路中的混頻器都是下變頻器。

2)混頻電路的基本形式

(1)二極管混頻電路。用二極管做非線性混頻元件的混頻電路叫做二極管混頻電路。這種混頻器的最大優(yōu)點是電路簡單、噪聲系數(shù)小，但是，因為二極管沒有放大能力，所以混頻增益低。采用二極管混頻電路的手機不多，只有早期的諾基亞8110、3810等少數(shù)幾種手機采用。

(2)晶體管混頻電路。晶體管混頻器有多種電路形式。其中雙極型晶體管混頻器可在共發(fā)射極電路基礎上構成。摩托羅拉手機的混頻器多采用此種電路。信號和本振信號由基極輸入，或信號由基極輸入，本振信號由發(fā)射極輸入。下面以摩托羅拉P7689手機的混頻電路為例進行說明，有關電路如圖3.7所示。圖3.7摩托羅拉P7689手機900MHz混頻電路電路中，三極管Q450不是工作在放大區(qū)，而是工作在三極管的非線性區(qū)域。該電路是一個固定偏置的共發(fā)射極電路。R450、R451、R452構成了電路的偏置電路，R450、R451、R452、C450、L450也構成一個去耦電路(濾波電路)，防止電源中的噪聲對混頻器造成干擾。

(3)集成電路混頻電路。集成電路混頻電路在手機混頻電路中應用得最多，在早期的手機中，有的混頻器單獨使用一個集成組件，如今手機中的混頻器多被集成在一個復合的射頻處理或中頻處理模塊中。

4．中頻放大器

1)中頻放大器的作用

手機的接收機均要使用中頻放大器。中頻放大器最主要的作用如下：

(1)獲取高增益：與射頻放大部分相比，由于中頻頻率固定，并且頻率較低，可以很容易地得到較高的增益，因而可以為下一級提供足夠大的輸入。

(2)提高選擇性：接收機的鄰近頻率選擇性一般由中頻放大器的通頻帶寬度決定。

2)中頻放大器的要求

對于中頻放大器，不僅需要得到高的增益、好的選擇性，還要有足夠的通頻帶和好的頻率響應、大的動態(tài)范圍等。而接收機的鄰近信道選擇性一般由中頻放大器的通頻帶寬度決定，由于中頻信號為單一的固定頻率，因此其通頻帶可最大限度地做得很小，以提高相鄰信道選擇性。在實際應用中，一般采用多級放大器，并使每級實現(xiàn)某一技術要求。不論接收機采用一次或二次變頻技術，中頻放大器總是位居于變頻之后。

為避免鏡頻干擾，提高鏡頻選擇性，接收機通常采用降低第一本機振蕩頻率、提高第一中頻頻率和多次變頻的方法，使信號頻譜逐漸由射頻搬移到較低頻率上。

3)手機中常見的中頻放大電路

手機電路中使用的大多是各廠家自己的專用芯片。分離元件的中頻放大器電路形式與低噪聲放大器的電路形式很相似，也是一個共發(fā)射極電路，只是它們工作的頻點不一樣。

在目前大多數(shù)手機電路中，摩托羅拉手機中的中頻放大器通常使用分離元件的中頻放大器，其他手機中的中頻放大器通常都是在一個集成電路中。如圖3.8所示是摩托羅拉P7689手機的中頻放大器電路。中頻放大器的電路形式與低噪聲放大器的電路形式相差無幾，但它們工作的頻段不同。低噪聲放大器是一個寬帶放大器，而中頻放大器是一個窄帶放大器。

在圖3.8所示的電路中，混頻后的信號經C460送入FL457，由FL457選出400MHz中頻信號，中頻信號經Q480放大后送到中頻ICU200解調，Q480的偏置電壓由U200的C7腳送來的SW-VCC提供。

需要說明的是：在超外差一次變頻接收機電路中，有一個中頻放大器；在超外差二次變頻接收機中，則通常有第一、第二中頻放大器；在直接變頻線性接收機中，沒有中頻放大器。圖3.8摩托羅拉P7689手機的中頻放大器電路

5．解調電路

在移動通信和手機電路中，常用的解調技術有鎖相解調器、正交鑒頻解調器等。

鎖相環(huán)路(PLL)可以跟蹤輸入信號，也可以用做解調。圖3.9為一個鎖相解調器的方框圖。摩托羅拉V928手機采用的就是鎖相解調器。鎖相解調器的參考信號則來自一個

430MHz的振蕩器。鑒相器通過對輸入的兩個信號的相位進行比較，輸出一個跟蹤調制信號的低頻信號，通過低通濾波器濾出高頻噪聲后即得到解調輸出。摩托羅拉手機、諾基亞手機與三星手機等電路使用的都是鎖相解調。圖3.9鎖相解調器的方框圖圖3.10為正交鑒頻器的原理框圖。在正交鑒頻器中，相移網絡將頻率的變化變換為相位的變化，乘法器將相位的變化變換為電壓的變化。將調頻信號與其移相信號相乘，通過低通濾波器將乘法器的輸出信號中的高頻成分濾出，就得到解調信號。通常，在現(xiàn)代通信設備的電路中，除正交線圈外，鑒頻器的其他電路均被集成在芯片內。圖3.10正交鑒頻器需要注意的是：這里說的解調是指接收射頻電路中將包含信息的射頻或中頻信號還原出67.707kHz的基帶信號的解調(針對GSM手機而言)。在邏輯音頻電路中還有一個GMSK解調，它是將67.707kHz的信號還原出數(shù)碼信號。

接收機射頻部分的解調電路輸出的是接收機基帶信號，該信號的中心頻率為67.707kHz。摩托羅拉、諾基亞、愛立信早期手機的RXI/Q信號都是兩條信號線(RXI、RXQ)，而GD90有四條信號線(DQ、DQX、DI、DIX)。摩托羅拉V998、A6188、L2000、P7689等手機的RXI/Q信號在集成電路內部，沒有外接引腳，所以無法用示波器測出其波形圖。3.1.2射頻發(fā)射電路原理

通過第1章的學習我們已知道，GSM手機的發(fā)射電路大致有三種框架結構：帶發(fā)射上變頻的發(fā)射機、帶發(fā)射變換電路的發(fā)射機和直接變頻發(fā)射機。無論哪種類型的發(fā)射機電路都具有以下功能電路。

1．TXI/Q調制電路

使一個信號的某種特性參數(shù)隨另一個信號而變化的過程或處理方法稱為調制。按載波參數(shù)隨調制信號變化的不同，調制可分為兩大類：連續(xù)調制和脈沖調制。

連續(xù)調制又分為以下三種：

調幅(AM)：載波的振幅隨信號波的振幅變化而變化；調頻(FM)：載波的頻率隨信號波的振幅變化而變化；

調相(PM)：載波的相位隨信號波的振幅變化而變化。

數(shù)字手機之所以被稱為數(shù)字手機，就是它采用了數(shù)字調制技術。

不論是哪一種發(fā)射機電路結構，TXI/Q信號從邏輯音頻電路輸出后，都是到射頻電路中的TXUQ調制器。在TXI/Q調制器中，67.707kHz的TXI/Q信號對發(fā)射中頻載波進行調制，得到已調中頻信號。TXI/Q調制器通常都是在一個中頻處理模塊中，少數(shù)的發(fā)射機則有一個專門的調制器模塊。TXUQ調制所用的載波信號來自一個中頻VCO電路。對于大多數(shù)手機來說，接收中頻VCO與發(fā)射中頻VCO共用，個別手機則有一個專門的發(fā)射中頻VCO，如摩托羅拉V928手機。

TXUQ調制示意圖如圖3.11所示。需要說明的是：諾基亞3310、8210、8850等手機的調制電路比較特殊，調制后的信號就是最終的發(fā)射信號(經平衡/不平衡轉換器直接加到功放)，而不是發(fā)射已調中頻信號。圖3.11TXI、Q調制示意圖

2．發(fā)射變換電路

TXUQ調制后的信號經發(fā)射變頻電路進行處理，不同的手機發(fā)射變頻電路有所不同，但主要有兩種方式，下面分別介紹。

(1)發(fā)射VCO(TXVCO)電路。在發(fā)射變頻電路中，TXVCO輸出的信號，一路到功率放大電路；另一路TXVCO信號與RXVCO信號進行混頻，得到發(fā)射參考中頻信號，發(fā)射已調中頻信號與發(fā)射參考中頻信號在發(fā)射變換模塊中的鑒相器中進行比較，再經一個泵電路(一個雙端輸入、單端輸出的轉換電路)，輸出一個包含發(fā)送數(shù)據(jù)的脈動直流控制電壓信號，去控制TXVCO電路，形成一個閉環(huán)回路。這樣，由TXVCO電路輸出的最終發(fā)射信號就十分穩(wěn)定。方框圖如圖3.12所示。絕大多數(shù)手機的發(fā)射變頻電路均采用了這種方式。圖3.12發(fā)射VCO(TXVCO)電路

(2)發(fā)射上變頻器電路。發(fā)射上變頻器實際上是一個頻譜搬移電路，用于帶發(fā)射上變頻器的發(fā)射機電路中。在發(fā)射上變頻器中，發(fā)射中頻處理電路輸出的發(fā)射已調中頻信號與RXVCO(或UHFVCO、RFVCO)信號進行混頻，得到最終的發(fā)射信號。發(fā)射上變頻器是一個混頻電路。

在混頻器中講過，混頻器有兩個輸入信號，一個輸出信號。發(fā)射上變頻器也是一樣，它的輸入信號是發(fā)射已調中頻信號與UHFVCO(RXVCO、RFVCO)，輸出信號是最終發(fā)射信號。目前，只有諾基亞早期生產的部分手機采用了這種方式。

3．功率放大器

根據(jù)工作頻帶的寬窄不同，高頻功放可分為窄帶型和寬帶型兩大類。所謂頻帶的寬窄，指的不是絕對頻帶，而是相對頻帶，即通頻帶與其中心頻率的比值。手機電路中的功率放大器都是高頻寬帶功率放大器。功率放大器通常用PA表示，用于放大高頻信號并獲得足夠大的輸出功率。

寬帶型高頻功放采用工作頻帶很寬的傳輸線變壓器作為負載，由于采用諧振網絡，因此，可以在很寬的范圍內變換工作頻率而不必調諧。

傳輸線變壓器是由繞在高導磁率磁環(huán)上的傳輸線構成的。在一些手機電路中，廣泛使用微帶線電路。調制后的射頻信號經功率放大后，就可以進行傳輸。我們把這個功率放大器稱為發(fā)射功率放大器。對于射頻功率放大器，需能在一限定頻率上或頻率范圍內輸出一定的射頻功率。射頻功率放大器總是工作在大信號狀態(tài)下。在手機中，常采用硅場效應管和砷化鎵場效應管作為功率放大管，它們的導熱率比鍺管高許多，而且越來越多的手機開始使用功率放大器組件。一個完整的功率放大電路通常包括驅動放大、功率放大、功率檢測及控制、電源電路等。

對功率放大器的主要要求是輸出功率、帶寬和效率，其次為輸入輸出電壓駐波比等。

圖3.13所示是摩托羅拉P7689手機的功率放大電路。圖3.13摩托羅拉P7689手機功率放大電路功率放大電路主要由放大模塊U300等元件組成，來自發(fā)射前置放大電路的信號由U300的第7腳輸入，經U300內兩級放大后，由U300的第14腳送出到天線切換開關，其中，TX-DCS是1800MHz頻段發(fā)射允許信號，TX-GSM是900MHz頻段發(fā)射允許信號，U300的第8腳是內部功能模塊控制信號輸入腳。

4．功率控制電路

手機的發(fā)射功率是可控的，它在不同的地理位置，根據(jù)系統(tǒng)的控制指令工作在不同的發(fā)射功率級別上。

圖3.14是一般手機功率控制的原理方框圖。圖3.14手機功率控制的原理方框圖該控制環(huán)路工作原理如下所述：功率放大器放大的發(fā)射信號送到天線轉化為高頻的電磁波發(fā)送出去。在功放的輸出端，通過一個取樣電路取一部分發(fā)射信號，經高頻整流得到一個反映發(fā)射功率大小的直流電平。這個電平在比較電路中與來自邏輯電路的功率控制參考電平進行比較，輸出一個控制信號去控制功放電路的偏壓或電源，從而達到控制功率的目的。

摩托羅拉P7689手機的功率控制電路如圖3.15所示。圖3.15摩托羅拉P7689手機發(fā)射功率控制電路功率控制電路主要由U390構成。U390的第12腳是射頻功率檢測輸入腳，第7腳是功率控制輸出腳，第8腳是來自基端的基準功率控制電平，功率檢測信號與基準控制電平進行比較后自動調整U390第7腳EXC功率控制電平的大小，以達到功率控制的目的。3.1.3頻率合成器電路原理

在現(xiàn)代的移動通信中，常要求系統(tǒng)能夠提供足夠的信道，移動臺也需能根據(jù)系統(tǒng)的控制變換自己的工作頻率。這就需要提供多個信道的頻率信號，使用多個振蕩器是不現(xiàn)實的。在實際電路中，通常使用頻率合成器來提供有足夠精度、穩(wěn)定性好的工作頻率。

將一個或多個基準頻率信號變換為另一個或多個所需頻率信號的技術即為頻率合成，或稱為頻率綜合技術。

1．頻率合成器的基本組成

手機通常使用的為帶鎖相環(huán)的頻率合成器。每個頻率合成環(huán)路都包括5個基本的功能電路：基準時鐘振蕩器、鑒相器、低通濾波器、壓控振蕩器和分頻器，如圖3.16所示。

設基準振蕩信號為f1，設VCO輸出信號為f2，分頻器輸出的信號為f2/N。整個環(huán)路的控制目的就是要使f1＝f2/N。圖3.16頻率合成器的基本組成

1)基準時鐘振蕩器

手機基準時鐘振蕩電路是手機的一個十分重要的電路。其產生的13MHz時鐘，一方面為手機邏輯電路提供了必要條件，另一方面為頻率合成電路提供了基準時鐘。

手機的13MHz基準時鐘電路主要有兩種：

一種是專用的13MHzVCO組件，VCO組件一般有4個端口：輸出端、電源端、AFC控制端及接地端。圖3.17所示是西門子2588手機的13MHzVCO電路。

圖3.18所示是諾基亞3310手機的26MHzVCO電路。圖3.17西門子2588手機的13MHzVCO電路圖3.18諾基亞3310手機的26MHzVCO電路另一種是由一個13MHz(26MHz、19.5MHz)石英晶體、集成電路和外接元件構成的晶振振蕩電路。

圖3.19所示是愛立信T28手機的13MHz晶振振蕩電路。由N234和13MHz晶體B32O、變容二極管V322、V321等構成，該電路產生13MHz的信號，經N234模塊處理后輸出兩路：一路經電容C300、C302到D300模塊的15腳，給頻率合成電路提供參考信號；另一路從N234的52腳輸出，給邏輯電路提供邏輯時鐘信號。13MHz電路的控制信號VCXOCONT來自N800模塊。圖3.19愛立信T28手機的13MHz晶振振蕩電路圖3.20所示是摩托羅拉V998手機的26MHz振蕩電路。由26MHz石英晶體Y230、變容二極管CR230及中頻模塊U9l3內部的振蕩電路所組成。電路中，Y230是4腳晶體，其中三只腳連在一起作為接地端，而另外一腳則作為輸出，自動頻率控制電壓AFC從U913的J7端輸出，U9l3的J6腳為供電端，U9l3振蕩器產生13MHz基準頻率一路作為基準頻率信號源去合成各種載頻，另外一路則從U9l3的J6端輸出送到中央處理器，作為手機的邏輯時鐘。圖3.20摩托羅拉V998手機13MHz基準頻率電路圖3.21是三星A188手機19.5MHz振蕩電路。由U101和石英晶體Y101等元件組成，石英晶體Y101的諧振頻率(基準頻率)為19.5MHz，在U101模塊內進行1.5倍分頻處理，得到頻率合成的參考信號和邏輯電路的13MHz時鐘信號。頻率合成的參考信號從U101的C10腳輸出；邏輯時鐘信號從U101的H7腳輸出。U101的D10腳為供電端。圖3.21三星A188手機19.5MHz振蕩電路不管是VCO組件還是晶振組成的振蕩電路，都需要AFC控制信號，AFC信號由邏輯電路中的DSP(數(shù)字語音處理器)輸出。由于GSM手機采用時分多址(TDMA)技術，以不同的時間段(時隙)來區(qū)分用戶，手機與系統(tǒng)保持時間同步就顯得非常重要。如手機時鐘與系統(tǒng)時鐘不同步，則會導致手機不能與系統(tǒng)進行正常的通信。

在GSM系統(tǒng)中，公共廣播控制信道(BCCH)包含頻率校正信息與同步信息等。手機一開機，就會在邏輯電路的控制下掃描這個信道，從中獲取同步與頻率校正信息。如手機系統(tǒng)檢測到手機的時鐘與系統(tǒng)不同步，手機邏輯電路就會輸出AFC信號。AFC信號改變13MHz電路中VCO兩端的反偏壓，使該VCO電路輸出頻率發(fā)生變化，從而保證手機與系統(tǒng)同步。

2)鑒相器

鑒相器簡稱PD、PH或PHD(PhaseDetector)，是一個相位比較器，它將VCO振蕩信號的相位變化變換為電壓的變化，鑒相器輸出的是一個脈動直流信號，這個脈動直流信號經低通濾波器(LPF)濾除高頻成分后去控制VCO電路。

鑒相器是相位比較器，它對基準信號輸入與VCO產生的信號輸入進行相位比較，輸出反映兩信號相位誤差的誤差電壓。鑒相器多種多樣，有數(shù)字的，也有模擬的。如雙口鑒相器、鑒頻鑒相器等。當采用數(shù)字鑒相器時，由于其輸出為雙端口輸出，在與環(huán)路濾波器的連接上就成問題。通常在兩者之間加入一個雙端輸入單端輸出的，而且能將鑒相器輸出的相位誤差信號正確地反映出來的電路，這個電路被稱為電荷泵或泵電路。在摩托羅拉的GSM手機中，其發(fā)射頻率合成器中基本上都使用了泵電路。

在頻率合成器中，為了作精確的相位比較，鑒相器是在低頻狀態(tài)工作的。

在手機電路中，鑒相器通常與分頻器被集成在一個專用的芯片中，這個芯片通常被稱為PLL(鎖相環(huán))，或被集成在一個復合芯片中(即該芯片包含多種功能電路)。

3)低通濾波器

低通濾波器簡稱LPF。低通濾波器在頻率合成環(huán)路中又被稱為環(huán)路濾波器。它是一個RC電路，位于鑒相器與VCO電路之間，低通濾波器電路的基本形式如圖3.22所示。

低通濾波器通過對電阻電容進行適當?shù)膮?shù)設置，使高頻成分被濾除。鑒相器PD輸出的不但包含直流控制信號，還有一些高頻諧波成分。這些諧波會影響電路的工作。低通濾波器就是要把這些高頻成分濾除，以防止對VCO電路造成干擾。圖3.22低通濾波器電路的基本形式

4)壓控振蕩器

壓控振蕩器簡稱VCO。壓控振蕩器是一個“電壓/頻率”轉換裝置。它將鑒相器PD輸出的相差電壓信號的變化轉化成頻率的變化。

顧名思義，VCO電路是一個電壓控制電路。電壓控制功能是通過一個特殊的器件來完成的，這個器件就是變容二極管。

鑒相器輸出的相差電壓實際上是加在變容二極管兩端的。當鑒相器輸出發(fā)生變化時，變容二極管兩端的反偏電壓發(fā)生變化，導致變容二極管的結電容改變，VCO振蕩回路改變，VCO輸出頻率也隨之改變。在實際應用中，變容二極管為反向偏置使用，其線性好，可控范圍大。在手機電路中，VCO從電路形式上來說，有分立元件電路與VCO組件。但VCO組件采用的電路也基本與分立元件的VCO電路相似。相比較來說，摩托羅拉手機常使用分立元件的VCO電路，而其他手機則較多地采用了VCO組件。無論是分立元件還是VCO組件，一般都是一個電容三點式振蕩電路。

VCO在鎖相環(huán)中比較重要，是頻率合成及鎖相環(huán)路的核心電路。它應滿足這樣一些特性：輸出幅度穩(wěn)定性要好，在整個VCO工作頻帶內均應滿足此要求，否則會影響鑒相靈敏度；頻率覆蓋范圍要滿足要求且有余量；電壓/頻率變換特性的線性范圍要寬。

5)分頻器

鑒相器是將VCO輸出信號與基準信號進行比較。在頻率合成中，為了提高控制精度，鑒相器在低頻下工作，而VCO的輸出頻率是比較高的，為了提高整個環(huán)路的控制精度，就離不開分頻技術。手機中的頻率合成環(huán)路多，不同的頻率合成環(huán)路使用的分頻器不同：接收機的第一本機振蕩(RXVCO、UHFVCO、RFVCO)信號是隨信道的變化而變化的，該頻率合成環(huán)路中的分頻器是一個程控分頻器，其分頻比受控于頻率合成數(shù)據(jù)信號(SYNDAT、SYNCLK、SYNSTR)；二本振VCO也稱中頻VCO，信號是固定的，中頻VCO頻率合成環(huán)路中的分頻器的分頻比也是固定的。

分頻器輸出的信號送到鑒相器，和基準時鐘信號進行相位比較。

2．頻率合成器的基本工作過程

(1)?VCO頻率的穩(wěn)定過程。當VCO處于正常工作狀態(tài)時，VCO輸出一個固定的頻率。若某種外界因素如電壓、溫度導致頻率升高，則分頻輸出的信號比基準信號高，鑒相器檢測到這個變化后，其輸出電壓減小，使變容二極管兩端的反偏壓減小。這使得變容二極管的結電容增大，振蕩回路改變，VCO輸出頻率降低。若外界因素導致VCO頻率下降，整個控制環(huán)路則執(zhí)行相反的過程。

(2)?VCO頻率的變頻過程。上面說明的是怎樣使VCO輸出的頻率穩(wěn)定。那怎樣使VCO的頻率改變呢？在說明這個問題前，先解釋一下為什么VCO的頻率要改變這個問題。因為手機是移動的，移動到了另一個地方，為手機服務的小區(qū)(CELL)就變成了另一對頻率，所以手機就必須改變自己的接收和發(fā)射頻率。

VCO改變頻率的過程如下：手機在收到新小區(qū)的改變頻率的信令以后，將信令解調、解碼，手機的CPU就通過三條線(即CPU的SYNDAT、SYNCLK、SYNSTR腳)對鎖相環(huán)電路發(fā)出改變頻率的指令，去改變程控分頻器的分頻比，并且在極短的時間內完成。在這三條線的控制下，鎖相環(huán)輸出的電壓就改變了，用這個已變大或變小了的電壓去控制壓控振蕩器內的變容二極管，則VCO輸出的頻率就改變到新小區(qū)使用的頻率上了。

3．手機常用頻率合成器電路

在手機電路中，通常包含幾個頻率合成環(huán)路：一本振VCO頻率合成環(huán)路(UHFVCO、RFVCO、RXVCO)。二本振VCO頻率合成環(huán)路(IFVCO、VHFVCO等)、發(fā)射中頻VCO頻率合成環(huán)路等。不管是哪一個頻率合成環(huán)路，其電路結構基本一樣，且它們的參考信號都來自基準頻率時鐘電路。

(1)一本振VCO頻率合成器。對于帶發(fā)射VCO電路的手機，一本振VCO頻率合成器產生一本振信號，一方面送到接收/混頻電路，和接收信號進行混頻，從混頻器輸出一中頻信號。另一方面，產生一本振信號與發(fā)射VCO(TXVCO)輸出的信號進行混頻，輸出發(fā)射中頻參考信號，發(fā)射中頻參考信號和發(fā)射已調中頻信號在發(fā)射變換模塊鑒相器中進行比較，輸出包含發(fā)送數(shù)據(jù)的脈動直流信號，再去控制發(fā)射VCO電路。對于帶發(fā)射上變頻電路的手機，一本振VCO頻率合成器產生一本振信號，一方面送到接收一混頻電路，和接收信號進行混頻，從混頻器輸出一中頻信號。另一方面，產生的一本振信號直接與發(fā)射已調中頻信號進行混頻(因為沒有發(fā)射VCO電路)，得到最終的發(fā)射信號。

下面以松下GD90手機的一本振VCO頻率合成電路為例進行說明，有關電路圖見圖3.23。圖3.23RXVCO頻率合成電路松下GD90手機的接收一混頻和發(fā)射的變換電路都要使用到RXVCO信號，而RXVCO電路由U302模塊提供。U302模塊可工作在GSM模式或DCS模式下，頻段切換控制信號DCS-GSM通過Q301電路使U302工作在相應的模式下。U302的1腳是信號輸出端；3腳是頻段切換控制端；5腳是控制端；7腳是電源端。當U302工作于GSM頻段時，從1腳產生1160～1185MHz的一本振信號。當U302工作于DCS頻段時，從1腳產生1580～1665MHz的一本振信號。

U302的輸出分為兩路：一路到U101的39腳作為輸出信號；另一路到鎖相環(huán)U301的13腳作取樣信號。該信號在U301內被分頻，并與基準時鐘信號進行比較，得到電壓控制信號從U301的9腳輸出，信號經電阻R302、R303和R304及電容C11等構成的低通濾波器電路到U302的5腳，通過改變U302內變容二極管兩端的反偏壓，從而控制U302的輸出頻率。

當邏輯電路通過SYNEN、SYNDATA、SYNCLK三條線改變U301中分頻器的分頻比時，U301的9腳的電壓隨之改變，U302的輸出頻率也隨之改變，達到信道轉換的目的。

(2)二本振VCO頻率合成器。對于超外差二次變頻電路的接收電路，二本振VCO頻率合成器的主要作用是產生二本振信號，送到接收二混頻電路，與接收二混頻電路輸入的一中頻信號進行混頻，產生二中頻信號。

對于超外差一次變頻電路的接收電路，二本振VCO頻率合成器的主要作用是產生二本振信號，送到接收解調電路，以解調出RXI/Q信號。

下面以松下GD90手機的二本振電路為例進行說明，有關電路圖見圖3.24。圖3.24IFVCO頻率合成電路二本振VCO電路(IFVCO)由VCO組件U303模塊提供，U303的1腳是信號輸出端，5腳是控制端，7腳是電源端。U303電路將產生540MHz的二本振信號。

U303輸出的信號分為兩路：一路到U101的36腳作為輸出信號；另一路到U301的4腳作取樣信號。U101的8腳輸出中頻VCO的控制信號。

(3)發(fā)射中頻VCO頻率合成器。發(fā)射中頻VCO頻率合成器主要用于產生發(fā)射中頻載波信號。在設計手機時，為了簡化電路，發(fā)射中頻頻率合成器常和二本振VCO頻率合成器合在一起，這樣，二本振VCO頻率合成器和發(fā)射中頻VCO頻率合成器就合成了一個電路。另外，需要說明的是，發(fā)射VCO(TXVCO)電路從原理上分析也是一個頻率合成器，前面已有分析，這里不再贅述。3.1.4邏輯音頻電路原理

邏輯音頻部分可以分為邏輯控制和音頻信號處理兩個部分。它完成對數(shù)字信號的處理和對整機工作的管理和控制。

1．邏輯電路

手機邏輯電路部分主要由CPU和存儲器組成。

在手機程序存儲器中，字庫(版本)主要存儲工作主程序，碼片主要存儲手機機身碼(俗稱串號)和一些檢測程序，如電池檢測、顯示電壓檢測程序等。

CPU與存儲器組之間通過總線和控制線相連接。所謂總線，是由4條到20條功能性質一樣的數(shù)據(jù)傳輸線組成。所謂控制線就是指CPU操作存儲器進行各項指令的通道，例如片選信號、復位信號、看門狗信號和讀寫信號等。CPU就是在這些存儲器的支持下，才能夠發(fā)揮其繁雜多樣的功能，如果沒有存儲器或其中某些部分出錯，手機就會出現(xiàn)軟件故障。CPU對音頻部分和射頻部分的控制處理也是通過控制線完成的，這些控制信號一般包括MUTE(靜音)、LCDEN(顯示屏使能)、LIGHT(發(fā)光控制)、CHARGE(充電控制)、RXEN或RXON(接收使能)、TXEN或TXON(發(fā)送使能)、SWN(頻率合成器使能)、SYNCLK(頻率合成器時鐘)等，這些控制信號從CPU伸展到音頻部分、射頻部分和電源部分，去完成整機復雜的控制工作。

所有電路的工作都需要時鐘，即前面所說的13MHz，有些機型為26MHz或19.5MHz，在內部進行分頻后再使用。另外還有一塊實時時鐘晶體，頻率一般為32.68kHz，主要供顯示屏提供正確的時間顯示及讓手機進入睡眠狀態(tài)。早期機型沒有這塊晶體，所以沒有時間顯示和睡眠功能。

2．音頻電路

(1)接收音頻處理電路。接收機解調得到的接收基帶信號被送到邏輯音頻電路進行處理。圖3.25是GSM接收機信號變化的示意圖。圖3.25接收音頻處理電路接收時，天線接收到的射頻信號經低噪聲放大、混頻、中頻放大、GMSK解調電路，解調出67.767kHz的模擬基帶信號，模擬基帶信號再進行GMSK解調(模數(shù)轉換)，在DSP電路內進行解密和去交織，接著進行信道解碼，經過語音編碼后，得到64kb/s的數(shù)字信號，最后進行PCM解碼，產生模擬語音信號，經音頻放大后驅動聽筒發(fā)聲。

(2)發(fā)射音頻處理電路。發(fā)射時，話筒送來的模擬語音信號在音頻部分進行PCM編碼，得到64kb/s的數(shù)字信號，進行語音編碼、信道編碼、加密、交織、GMSK調制(數(shù)模轉換)，最后得到67.768kHz的模擬基帶信號，送到解調電路進行變頻處理。圖3.26是一種常見的發(fā)射音頻處理電路示意圖。圖3.26發(fā)射音頻處理電路

3．其他邏輯音頻功能電路

其他邏輯音頻電路還包括振鈴電路、振子電路、鍵盤電路、背景燈電路、鍵盤燈電路、服務指示燈電路、顯示電路、SIM卡電路和實時時鐘電路等。具體內容將在分析具體機型時進行分析。3.1.5電源電路原理

1．手機電源電路的基本工作過程

電源電路是手機中其他電路的“食堂”，電源電路只有“按質”(電壓要符合標準)、“按量”(各路輸出要正常)、“按時”(該輸出時要輸出)地完成“本職工作”，其他電路才能正常工作。手機中的任何一個電路，如果它的供電不正常，它就會“罷工”，會表現(xiàn)出各種各樣的故障現(xiàn)象，可見電源系統(tǒng)在手機電路中的重要性。手機所需的各種電壓一般由手機電池供給，電池電壓在手機內部需要轉換為多路不同電壓值供給手機的不同部分。手機的開機過程如下：按下電源開機鍵后(一般需超過2秒)，電源集成電路輸出電壓為CPU供電，輸出復位信號供CPU復位，同時，電源集成電路還輸出13MHz振蕩電路的供電電壓，使13MHz振蕩電路工作，產生的系統(tǒng)時鐘輸入到CPU；CPU在具備電源、復位、時鐘“三要素”后，若再得到軟件的支持，則輸出開機維持信號，送到電源集成電路，以代替開機鍵，維持手機的正常開機。手機開機過程如圖3.27所示。圖3.27手機開機過程

2．手機電源基本電路

1)電池供電電路

手機電池的類型多種多樣，其連接電路也多種多樣，但它們都有一個共同的特點：電池電源通常用VBATT、VBAT、BATT、BATT+?表示，也有用VB、B+?來表示的。

對于摩托羅拉手機來說，既可以通過電池供電，也可以通過外接電源供電，電池供電用BATT+?表示，外接電源用EXT-B+?表示，經過外接電源和電池供電轉換后的電壓一般用B+?表示。有的手機電池電路中還有一個比較重要的信號線路和電池識別電路。電池通過四條線和手機相連，即電池正極(BATT等)、電池信息(BSI、BATID、BATT-SER-DATA等)、電池溫度(BTEMP)、電池地(GND)。此信號線通常是手機廠家為防止手機用戶使用非原廠配件而設置的，它也用于手機對電池類型的檢測，以確定合適的充電模式。其中，電池信息和電池溫度與手機的開機也有一定的關系。接觸不良，手機也可能不開機。

2)開機信號電路

手機的開機方式有兩種，一種是高電平開機，也就是當開關鍵被按下時，開機觸發(fā)端接到電池電源，是一個高電平啟動電源電路開機；另一種是低電平開機，也就是當開關鍵被按下時，開機觸發(fā)線路接地，是一個低電平啟動電源電路開機。

索愛的手機基本上都是高電平觸發(fā)開機。摩托羅拉、諾基亞及其他多數(shù)手機都是低電平觸發(fā)開機。如果電路圖中開關鍵的一端接地，則該手機是低電平觸發(fā)開機；如果電路圖中開關鍵的一端接電池電源，則該手機是高電平觸發(fā)開機。開機信號常用ON/OFF或PWR-SW、PWRON、POWRKEY等表示。另外，在開機信號電路中，會看到一個開機維持信號(看門狗信號)，這個信號來自于CPU，以維持手機的正常開機，開機維持信號常用WDOG、DCON、CCONTCSX、PWERON等表示。

3)升壓電路

手機的電池電壓較低，而有些電路則需要較高的工作電壓，另外，電池電壓隨著用電時間的延長會逐漸降低。為了供給手機各電路穩(wěn)定的、符合要求的電壓，手機的電源電路常采用升壓電路。下面以摩托羅拉V998手機的升壓電路為例進行說明。有關電路圖見圖3.28。圖3.28摩托羅拉V998手機的升壓電路該升壓電路其實是一種開關穩(wěn)壓電源，開關穩(wěn)壓電源最明顯的特點是電路中有一個電感，在V998中這個電感就是L901，許多人稱它為升壓電感，這是不確切的，這個電感是儲存能量用的，所以叫儲能電感。它還要和電源IC(U900)、放電電容(C934)、續(xù)流二極管(CR901)配合起來工作才能穩(wěn)壓供電。

電源IC(U900)在開關穩(wěn)壓電源中的作用像一個高級開關，因為這個開關合上與斷開時間的長短可以隨著輸入和供給的電壓高低而自動改變，供出電壓變高了，合上的時間就變短一些，反之則長。合上的時間可以改變，實質上是調整了脈沖的寬度，叫做脈沖寬度調制(PWM)。兩次合上之間或兩次斷開之間的時間叫做脈沖的周期，當輸入電壓(在V998手機中為B，變低的時候，脈沖的周期也能自動變長，同時合上的時間自動變長，再加上L901自感電動勢作用，使輸出(供電出去)的電壓不致下降。周期變長就是頻率降低，實質上是調整了脈沖的頻率，所以叫做脈沖頻率調制(PFM)。

周期不變，開關合上時間變長或斷開時間變短(叫做改變占空比)都可以使輸出的平均電壓變高(調寬)。或者使相鄰脈沖到來的時間變短(調頻，改頻周期)，也能使輸出的平均電壓變高。在V998手機中，以上所述的兩種方式同時被采用了，所以叫做調寬、調頻式開關穩(wěn)壓電源。手機加上穩(wěn)壓電源后，不開機，在C934與地之間就可測到B+?電壓，這是因為CR901處于正向偏置，C934立即被充至B+?的緣故。單板開機，CR901正極波形如圖3.28所示，可以看到一個周期性的波形，周期約7～8μs。當電源電壓調到3.6V時，周期為7.48μs，頻率為133.7kHz；電源電壓調至3V時，周期變長了一點，為8.1μs，頻率為133.7kHz。這說明，輸入電壓(B+)降低時，高級開關的頻率變低了，這叫調頻，即開關脈沖的頻率被調節(jié)了，目的是使輸入電壓變低的電壓調回來。而且開關頻率如此之高，輸出電壓的波紋也小，與此變化的同時，也發(fā)生著脈沖寬度的變化(調寬)。這樣使B點，即供給U900內的穩(wěn)壓器的電壓(在V998手機中稱之為VBOOST)保持5.6V不變，這就是穩(wěn)壓器在起作用。

穩(wěn)壓過程如下：當輸入電壓(B+)變低時，U900內的誤差比較放大電路控制“高級開關”的導通時間變長，這樣，L901中流過電流的時間變長，電流越來越大，儲存的能量也越來越多。電感L901的電流突然被切斷時，L901產生左正右負的感應電壓，它與B+?串聯(lián)后，總電壓仍維持在6.4V，使C934電壓為5.6V，達到了穩(wěn)壓的作用，反之亦然。續(xù)流二極管CR901在開關斷開后為電路提供一個放電通路，使電流變成連續(xù)的，所以稱為續(xù)流二極管。而且電流只能從A點流向B點，如果CR901短路，電流就變?yōu)?00mA，這是C934兩端的電壓又通過“高級開關”流回的短路電流。時間一長，電源IC中的“高級開關”就燒壞了。

其他手機也常采用開關穩(wěn)壓升壓電源，如三星A188手機，不過三星A188手機的“高級開關”放在電源IC的外面了，即Q401。有關電路圖如圖3.29所示。圖3.29三星A188手機的升壓電路電路正常工作后，在電源集成電路U401的39腳將產生一個穩(wěn)定的5V升壓電壓(VBOOST)。

4)非受控電源輸出電路

手機中的很多電壓是不受控的，即只要按下開機鍵就有輸出，這部分電壓大部分供給邏輯電路和基準時鐘電路，以使邏輯電路具備工作條件(即供電、復位、時鐘)，并輸出開機維持信號，維持手機的開機。非受控電壓一般是穩(wěn)定的直流電壓，用萬用表可以測量，電壓值就是標稱值。

5)受控電源輸出電路

手機中除非受控電壓外，還輸出受控電壓，也就是說，輸出的電壓是受控的，這部分電壓大部分供給手機射頻電路中的壓控振蕩器、功放、發(fā)射VCO等電路。手機輸出受控電壓主要有兩個原因：一是這個電壓不能在不需要的時候出現(xiàn)。二是為了省電，使部分電壓不需要時不輸出。

受控電壓一般受CPU輸出的RXON、TXON等信號控制，由于RXON、TXON信號為脈沖信號，因此，輸出的電壓也為脈沖電壓，需用示波器測量，用萬用表測量要小于標稱值。

3.2手機外設電路工作原理

手機外設電路包括：PDA電路、MP3播放器電路、FM收音機電路、照相機電路和藍牙接口電路等。

3.2.1手機PDA電路工作原理

摩托羅拉A6188、M388系列手機與以往MOTOROLA手機相比，其功能上最大的特點在于增加了PDA系統(tǒng)，也就是人們常說的個人掌上電腦功能。PDA功能的加入有利于手機硬件和軟件方面技術的提高。一方面，PDA手機增加了一套以Dragonball(中央處理器)為核心的邏輯運算系統(tǒng)，用于實現(xiàn)對PDA功能的硬件支持，這其中主要包括中央處理器、隨機存儲器和只讀存儲器等等。換言之，該系列手機采用雙CPU的結構設計，其中Whitecap主要實現(xiàn)數(shù)字信號處理和總體邏輯控制，而中央處理器主要用于PDA功能的實現(xiàn)。

1．A6188/M388系列手機PDA的開機過程

開機過程如圖3.30所示。

A6188/M388系列手機的開機過程主要包括兩個步驟：

一是類似V系列手機部分(即Whitecap為核心的邏部分和射頻部分)開機。

二是以Dragonball為核心的PDA部分開機，其開機過程如圖3.31所示。

圖3.31是手機PDA部分電源PDA-VCC的產生電路，由此可知，手機部分開機通過控制電源U900產生ALRT-VCC，ALRT-VCC再經Q9800就產生了PDA-VCC3.3V。圖3.30DragonballUART通訊控制邏輯簡圖圖3.31PDA部分電源PDA-VCC的產生電路

2．復位信號產生(RESET)

復位信號產生即Whitecap發(fā)出RESET信號復位手機PDA部分。當PDA-VCC上升到3.3V后，手機中的CPUU700開始發(fā)出RESET信號，對手機的PDA部分進行復位操作，如圖3.32所示。

U2000產生的復位信號使寄存器SCR、程序計數(shù)器DC、地址數(shù)據(jù)寄存器清零，并使PDA系統(tǒng)復位。

Dragonball32.768kHz產生16.8MHzDragonball工作主頻，成為PDA系統(tǒng)時鐘。圖3.32手機的PDA部分進行復位操作

3．手機部分與PDA部分硬件通信

手機PDA部分復位之后，開始調用FLASHROM中的程序以啟動PDA功能。首先手機部分與手機PDA部分二者之間要建立通信。具體步驟是：U2000內部的中斷控制器發(fā)出中斷請求DW-INT，當U700的通用并口收到這一中斷申請后會立即通過另一通用并口DPBS發(fā)出中斷響應信號DW-INT，最后手機PDA部分的U2000收到這一響應信號就標志著二者硬件通信的實現(xiàn)。

4．手機部分與PDA部分的軟件通信

在硬件通信完成后，一方面U2000會調用相關程序以開始顯示開機畫面，與此同時，U700控制打開相應的邏輯門，U700與U2000通過兩者之間的通用異步串行通信口(UART)進行必要的且與PDA啟動設置相關的數(shù)據(jù)交換，即所謂的軟件通信過程，同時也標志著PDA邏輯部分的正常啟動。

邏輯串行通訊控制的核心是U700。通過通用并口PB2、PB3、PB10作為狀態(tài)線控制各串行通信路。

5．PDA部分軟件修復

對PDA部分軟件修復，目前有兩種維修方法，一種是利用編程器對PDA部分的兩個FLASH重新編程；另一種是利用數(shù)據(jù)線(免拆機)，用PC對手機的PDA部分的FLASH重新寫入程序。

6．PDA手機的PDA維修

對于PDA手機的PDA部分的維修，首先我們可以根據(jù)PDA部分開機的步驟進行檢查，首先要檢查PDA的供電部分，如測量不正常，應把PDA電路與手機電路隔離，即摘掉Q9800，再測量ALRT-VCC以區(qū)別是PDA部分還是手機部分電路的故障。若是PDA部分的故障，則應詳查每一個電源的負載；若PDA-VCC3.3V正常，則應檢查復位信號和16.8MHz工作主頻是否正常；若RESET不正常時，應先取下R9860，加電測量R9842一端RESET信號是否正常，若有問題，則故障主要來源于PDA部分；若以上電路都正常，則證明故障與PDA部分的EPROM的程序有關。在實際維修工作中，當我們利用數(shù)據(jù)線對PDA部分的FLASH編程時會遇到以下兩類問題：

第一類故障是手機與電腦不能建立串行通信。此時有兩種方法：一種是如果PDA部分硬件正常，則短路TP991，可使手機的PDA部分與PC建立通信并灌輸新資料；另一種方法就要根據(jù)第三部分重點檢查DragonballUART通信控制電路U2600、U2601、Dragonball等。第二類故障主要是PDA與PC已建立通信，但在寫入程序中出現(xiàn)異常。如數(shù)據(jù)校驗出錯、計算機讀取錯誤等，這一類故障主要在手機PDA部分，應重點檢查U9801、U9816、U2000、Dragonball等。在寫入程序時，首先對U9801編程，然后再對U98l6編程。

3.2.2手機MP3播放器電路工作原理

以諾基亞3300手機MP3播放器電路為例進行介紹。

1．概述

MP3的全稱是MPEGLAYER3，它是MPEG/AUDIO音頻壓縮標準的一部分，它能夠將CD音質的數(shù)字錄音壓縮成為極小的文件，所以把完整的歌曲壓縮成極小的極易于管理的音樂文件，一般只有光盤文件的1/12。

隨著手機技術的發(fā)展，越來越多的手機開始集成MP3播放功能，例如諾基亞3300，海爾Z1000M、T8000，西門子6688等機型。MP3手機的實用功能簡述如下：

(1)音樂播放功能。MP3音樂是以數(shù)字方式播放的，如果要播放MP3文件必須有相應的數(shù)字解碼播放系統(tǒng)。在諾基亞3300手機中，通過專用的解碼芯片進行MP3音樂的解碼，再還原為聲音信號播放輸出。

(2)?FM功能。這個功能是很有必要的，MP3手機實現(xiàn)FM功能常見的是在手機中內置FM收音機電路，目前，大多數(shù)MP3手機都采用這種方法。由于FM收音機的技術門坎不高，做好并不困難。

(3)錄音功能。手機中集成錄音功能，必要時可以將手機當做錄音筆使用。

2．MP3手機的工作原理

手機中內置MP3功能，其電路結構可分為音頻處理部分和邏輯輸入/輸出接口部分，如圖3.33所示。圖3.33MP3音頻處理部分和邏輯輸入/輸出接口部分

(1)音頻處理部分。音頻處理部分包括手機的MP3播放流程、音頻錄制回放流程、FM收音機電路；另外還有大量數(shù)字接口電路，包括耳機接口、錄制接口、音頻切換電路、音頻編譯碼電路等。

(2)數(shù)字邏輯部分。數(shù)字邏輯部分可分為三個部分：DSP和CPU之間的接口部分、直接存儲器和DSP之間的接口部分、數(shù)據(jù)傳輸接口部分。

DSP和CPU之間的接口：雖然在手機中加入了MP3功能，但手機依然是作為一個通訊器使用的，因為MP3電路的DSP芯片是比CPU低一個中斷級別的，同時MP3控制是通過軟件實現(xiàn)的，CPU和MP3之間的接口通過UART接口或SPI或者I2C總線來傳輸控制數(shù)據(jù)指令，包括開機后MP3的供電啟動、MP3電路的復位、錄制/回放電路的選擇、耳機插入和歌曲選擇等等。大部分的MP3電路的檢測功能是由CPU完成的。

(3)娛樂功能電路工作原理。諾基亞3300手機由于增加了MP3播放電路使其功能增色不少，具體功能如下：

①免提電話通過耳機實現(xiàn)電話功能；

②通過耳機實現(xiàn)MP3/AAC文件的回放功能；

③FM調頻收音機收聽電臺廣播；

④以AAC格式錄制調頻收音機或模擬音頻信號，并可通過耳機監(jiān)聽錄制過程；

⑤錄制語音備忘錄；

⑥通過USB接口下載MP3/AAC文件；

⑦可以將MP3文件設置成MP3音樂鈴聲。同時，諾基亞3300手機中由于集成了SIM卡電路和FLASH存儲電路而使其調用文件有了可選擇性。

(4)播放電路。MMC卡電路作為錄制和播放MP3文件的存取通道，主要由多媒體卡接口、保護電阻R921和供電管N920組成。在播放MP3文件時，系統(tǒng)從MMC卡里讀出MP3/AAC格式的文件，將其傳送至DSP內部。在錄制AAC格式的音樂文件時，系統(tǒng)會將錄制完成的AAC文件存入手機MMC卡中，MMC卡有雙向輸入/輸出端口，在系統(tǒng)運行時，只能使用其中的一個端口。在播放時，從MMC卡中讀出數(shù)據(jù)包，經ADSPMMC總線輸入DSP芯片內部進行解碼均衡處理，均衡處理的作用是保證DECODER后的數(shù)據(jù)精度，減小誤差，然后由DSP芯片D851的I2C總線輸出到音頻編解碼芯片N940，在其內部經過DAC轉換和音頻放大后由N940的D1腳、C1腳輸出至耳機接口。圖3.34所示是播放MP3歌曲的信號流程。圖3.34播放MP3歌曲的信號流程當諾基亞3300使用FM收音機功能時，其播放流程會因為音源的不同而產生變化。播放MP3歌曲時，音源由MMC卡提供；收聽電臺廣播時，則是由FMRADIO提供。但是后面的信號處理是相同的。

(5)AAC文件的錄制電路。在3300手機中使用音頻直錄功能時，機器提供兩個音源：一是電臺信號作為音源；二是通過直錄接口和外部有源的輸出端相連。

AAC文件的錄制過程與MP3文件的播放過程的區(qū)別是很小的，錄制音頻源的選擇則是軟件控制的，在電路上它們都是相通的，不存在音頻切換控制電路。管理軟件根據(jù)檢測LINEINDET信號來決定，在錄制時，提供哪一條路徑，選擇哪一路信號作為音源，電平音量控制、選擇路徑的調整同樣也是由軟件控制的。

在錄制FM調頻收音機電臺/直錄時可通過耳機來監(jiān)聽錄音效果，圖3.35中的虛線部分的路徑為監(jiān)聽聲音信號的路徑。圖3.35AAC文件的錄制電路方框圖

(6)?MMC卡電路。當手機需要播放MP3歌曲時需要從MMC卡中調用資料。由電路圖3.36可知，對于MMC卡的控制是通過MMC-PWR-EN信號來控制的，MMC卡采用的是3.3V供電，而MMC-PWR-EN則是由供電模塊N920達到對MMC卡的控制的。當系統(tǒng)要從MMC卡中調用資料時，首先會使MMC-PWR-EN信號置為高電平并送入N920的3腳，同時在VBAT與N920的1腳相連，在滿足這兩個條件后，N920由其5腳送出3.3V供電電壓，經接口的4腳為MMC卡供電，使系統(tǒng)能夠對其進行讀出或導入操作。手機沒有啟動多媒體電路的功能時，MMC-PWR-EN則跳變?yōu)榈碗娖?，N920的5腳、4腳關斷輸出電壓3.3V。圖3.36MMC卡電路原理圖

MMC卡通過1腳DATAO、3腳CLK卡時鐘以及7腳DATA3完成對MM3/AAC格式的調用，被調用后，資料通過ADSPMMC總線輸入D851內部，在其內部進行解碼，再經過均衡放大之后，由D851的I2C總線輸出到立體聲編碼電路N940。

(7)播放立體聲編碼電路。經I2C總線播放數(shù)字音頻信號送入N940的H1腳、J2腳、F1腳、G1腳、J3腳，由于文件在存放時，就是以MP3/AAC格式的數(shù)字信號形式，所以在其內部只需經過D/A轉換還原成為模擬立體聲音頻信號，由N940的C1腳RHPOUT、D1腳LHPOUT輸出，經電容C559、C960耦合之后，由耳機接口輸出。

DSP對N940的控制是通過I2C總線的SDA和SCLK、C3MODE實現(xiàn)的，圖3.37所示是諾基亞3300立體聲編碼電路。圖3.37立體聲編碼電路原理圖

(8)音頻錄制立體聲編碼電路。諾基亞3300手機提供了三種錄制源：一是通過音頻線與外部設備的耳機相連進行直錄，二是錄制FM電臺的聲音，三是通話錄音功能。由于存在三種錄制源，因此錄制通過選擇就顯得尤為重要，諾基亞3300是通過軟件來管理的。

如圖3.37所示，X940為直錄端口，經過電阻R941、R942、R943、R944和電容C945、C948之后輸入N940的B9腳、C9腳，F(xiàn)MR錄制線路由收音機IC的22腳、23腳輸出之后，也經過耦合電容C945和C948輸入N940的B9腳、C9腳。另外，當用戶進入錄音備忘錄功能時，GSM部分音頻信號GSM-HF經C950、R921輸入至N940的A8腳。此為三個錄制信號的輸入路徑。錄制音頻源電路的選擇是由軟件來控制的，對于GSM-HF錄制源和調頻收音機這兩個錄制源的選擇，由FM收音機的供電開關鍵來控制。在錄制時，當用戶啟動FM收音機功能時，F(xiàn)MRADIOAUOIOR有效；當用戶未啟動FM收音機功能時，GSM、HF有效。

為了節(jié)約電量，調頻收音機可以被關掉，N365的TMUTE引腳沒有使用，同時VEM模塊也能夠關斷GSM-HF信號，直錄接口的信號是不能關閉的。但LINEINDET可以檢測到音頻線是否接入，該LINEINDET信號與CPU的E12GPIA/3相連。模擬音頻源的放大路徑和多媒體數(shù)字信號器的輸出經過來自DA250的控制接口(SDIN-SCLK-CS，MODE)來實現(xiàn)。

軟件完成音頻信號的路徑選擇，硬件接有固定的連線。軟件管理提供使用路徑相關的源極/輸出和輸入、電平和音量控制，選擇路徑的調整和用戶希望的鈴聲設置和調節(jié)。

當錄制FM收音機或線路輸入的聲音時，可通過耳機監(jiān)控聲音信號，在錄音期間的來電可以用耳機接聽。通過多媒體數(shù)字信號編碼、解碼器，用低電平臨界錄音信號被混頻到GSM的下行鏈路中，GSM的下行鏈路對錄制的音頻信號沒有影響。在三路錄制源當中，由于GSM-HF只是單道信號，所以是沒有立體聲功能的。N940對輸入的錄制信號進行A/D轉換，而后分兩路，一路經I2C線輸出至DSP芯片，在其內部經串并轉換之后進行存儲；另一路則是用于監(jiān)聽線路，經D/A轉換后也由N940的C1腳、D1腳輸出至耳機接口。

N940音頻編碼模塊的性能直接影響MP3/AAC解碼，AAC編碼重放錄制音頻數(shù)據(jù)以及MP3/AAC音頻數(shù)據(jù)和調頻收音機的重放，同時產生振鈴聲并能控制振鈴信號的功率放大。

(9)振鈴音頻立體聲編碼電路。振鈴聲的立體聲編碼電路和MP3播放的立體聲編碼電路是大同小異的。振鈴信號也是經過DSP信號的I2C總線，輸入N940的H1腳、J2腳、F1腳、G1腳、J3腳，在其內部經過一系列處理之后分兩路由N940的C1腳、D1腳和A2腳、A3腳輸出“0”。當用戶使用耳機時，則C1腳、D1腳信號起作用。未使用時，A2腳、A3腳經過C970、C972電路耦合。送入N941振鈴放大器的IN+、IN-進行功率放大之后由V01、V02輸出，推動揚聲器發(fā)聲，N940的供電為E1腳、J5腳、J7腳。3.2.3手機FM收音機電路工作原理

以諾基亞5510手機FM收音機電路工作原理為例。諾基亞5510型手機的收音機電路在娛樂PCB上，它的工作原理如下所述，如圖3.38和圖3.39所示。FM收音機天線使用外部耳機聽筒線。由聽筒線，連同C823、C821和L804組成串聯(lián)諧振電路，接收到的FM高頻信號從U801的47腳輸入，送往TEA5757內部的共基極高頻放大電路。由變容二極管D802和L802、C819組成一個調諧電路，調諧頻率受U801的9腳輸出的TUNE信號控制。圖3.38收音機電路元件圖3.39諾基亞5510手機FM收音機電路原