智能手機(jī)工作原理

1、手機(jī)工作原理培訓(xùn)手機(jī)硬件原理6GSM發(fā)射控制DCS/PCS發(fā)射控制PCS接收控制射頻前端開關(guān)電路用于切換GSM/DCS/PCS的接收和發(fā)射，并抑制發(fā)射信號的帶外雜散71930199018051880925960阻抗匹配接收濾波電路用于頻道預(yù)選，從天線接收到的眾多頻率分量中選擇所需要的GSM頻段信號而濾除帶外非GSM系統(tǒng)雜散信號，濾波器采用表面聲波濾波器 SAW.Transceiver內(nèi)部LDO使能信號8Transceiver內(nèi)置了兩個2.8V LDO，射頻芯片各主要單元電路供電不需要電源管理IC提供，而是由自己的LDO提供，LDO的輸入為VBAT,輸出電壓為2.8VLDO1 輸出電壓2.8V發(fā)

2、射5dB衰減器雙向I/Q信號9LDO2 輸出電壓2.8VLDO2 輸出電壓2.8VVCTCXO供電2.8V串行數(shù)據(jù)接口供電串行數(shù)據(jù)接口輸出基帶參考時鐘內(nèi)置LDO使能RFVCO使能26M溫補晶體振蕩器10功率 & ramp 控制PA 發(fā)射使能PA 工作頻段選擇PA跟天線開關(guān)之間的阻抗匹配TX VCO 跟PA之間的阻抗匹配天線開關(guān)GSM發(fā)射控制天線開關(guān)DCS發(fā)射控制11天線開關(guān)天線測試連接器Transceiver MT6129DSaw filter射頻功放PA RF3166VCTCXO 26MHz12Elephant整機(jī)供電系統(tǒng)由MT6305BN電源管理IC外加一顆3.3V LDO構(gòu)成，能提供包括

3、射頻以外的其它各單元電路所需要的工作電壓，射頻部分的工作電壓由射頻IC MT6129D內(nèi)部的LDO提供（射頻IC串行接口電路和TCXO仍然由MT6305提供，射頻PA由電池電壓VBAT直接提供）。13Powerkey為整機(jī)的開關(guān)機(jī)控制，當(dāng)開機(jī)時Pwoerkey下拉至GND，此時MT6305內(nèi)部的各個供電模塊被使能而開始輸出各路電壓，包括基帶的Vcore，Vdd，Avdd，Vmem，Vsim，Pmic_vtcxo,各單元電路因為得到電壓開始工作，手機(jī)運行程序?qū)崿F(xiàn)開機(jī)，這時基帶處理器送出高電平的BBwakeup信號維持各路LDO的輸出從而維持開機(jī)。當(dāng)定時開機(jī)或鬧鐘時間到的時候基帶處理器同樣送出BB

4、wakeup信號實現(xiàn)自動開機(jī)，CPU通過檢測Kcol6實現(xiàn)關(guān)機(jī)控制。VCXOEN為Pmic_vtcxo的使能信號，Vmsel上拉至Vdd控制Vm輸出2.8V給Memory供電。Batuse接地選擇使用鋰離子電池供電（充電)。KP_BL_PWM和GPIO3_VIB_EN分別為鍵盤燈和馬達(dá)的使能信號。開機(jī)維持和鬧鐘喚醒PMIC_VTCXO LDO使能選擇VM輸出2.8V給外部MCP供電鍵盤背光燈使能振動馬達(dá)使能14MT6305通過1CHRIN判斷充電器的插入如果充電器電壓正常就通過6CHRDET向CPU發(fā)出中斷，CPU通過GPIO3_CHR_CTL控制MT6305，MT6305再通過#2 GATE

5、DRV控制充電Mosfet U401來控制充電過程，通過4 Isense檢測并控制充電電流的大小。ADC0_I-和ADC1_I+用于電池和充電通道的ADC檢測，通過測試ADC0和ADC1的電壓差可以算出流經(jīng)R413的充電電流。充電器插入中斷輸出充電通道ADC電池通道ADC15SIMDATA,SIMRST,SIMCLK為基帶處理器送過來的數(shù)據(jù)，復(fù)位和時鐘信號，其中SIMDATA為雙向數(shù)據(jù)通道，SIMSEL控制MT6305 VSIM輸出1.8V/3.0V給SIM卡供電，SIMVCC為VSIM的使能信號，這些信號通過MT6305的電平轉(zhuǎn)換以后通過SIO,SRST,SCLK跟SIM卡實現(xiàn)通信。161.

6、8V 2.8V 2.8V 2.8V2.8V 1.8/3.0V1.5V背光燈控制Motor控制17外部LDO U303為基帶處理器內(nèi)部的USB部分電路提供3.3V的工作電壓，LDO的輸入電壓為電腦的USB_PWR，CPU檢測到USB數(shù)據(jù)線插入的中斷以后通過GPO2_USB_EN使能U303 LDO。ADC2_TBAT為電池溫度檢測ADC。MT6305內(nèi)部包含系統(tǒng)復(fù)位電路，能夠在系統(tǒng)上電時對基帶處理器和相關(guān)數(shù)字電路進(jìn)行復(fù)位操作系統(tǒng)復(fù)位輸出電腦電壓輸入3.3V18基帶芯片MT6226根據(jù)內(nèi)部不同的功能模塊其供電也各自分開，VMEM（2.8V)為存儲器接口驅(qū)動電路供電，VCORE（1.8V）為6226

7、內(nèi)核電路供電，VUSB（3.3V)為USB 內(nèi)部收發(fā)器供電，VRTC(1.5V)為6226內(nèi)部的實時鐘電路供電，AVDD（2.8V）為IC內(nèi)部的模擬電路供電，VDD(2.8V)為數(shù)字IO電路供電。內(nèi)部音頻前端電路供電，外加磁珠以抑制干擾19基帶模擬部分包括voiceband & baseband的ADC/DAC，音頻輸入輸出，I/Q信號輸入輸出，射頻PA功率控制的 APC DAC輸出，AFC DAC輸出，ADC輸入等，MICBIAS為1.9V?？刂芇A輸出功率和ramp控制TCXO的頻率精度AFC20基帶處理器的Camera接口主要包括10根圖象傳感器的數(shù)據(jù)輸入CMDATA0CMDATA9,S

8、ensor垂直以及水平參考信號輸入CMVREF & CMHREF, 象素時鐘輸入CMPCLK和主時鐘輸出CMMCLK, sensor PowerDowN 和復(fù)位信號CMRSTCamera水平和垂直同步信號輸入21開機(jī)維持以及鬧鐘喚醒I2C for sensor controlTouch panel 數(shù)據(jù)輸出Sim 卡控制接口LCD背光，閃光燈使能，Camera power LDO使能，振動馬達(dá)使能32.768KHz實時鐘電路射頻控制22基帶處理器對射頻控制的信號包括:射頻前端的天線開關(guān)控制 LB_TX(當(dāng)GSM發(fā)射突發(fā)脈沖來的時候為高電平），HB_TX（當(dāng)DCS/PCS發(fā)射突發(fā)脈沖來的時候為高

9、電平)，PCSRX(當(dāng)PCS接收時隙到的時候為高電平使能），PA_EN（PA使能信號），BANDSW_DCS（PA GSM/DCS/PCS放大器頻段選擇信號），RFVCOEN（Transceiver RFVCO使能信號），以及跟射頻Transceiver 通信的串行控制總線：LE，SDATA，SCLK。三線串行接口用于基帶處理器控制transceiver的工作，包括PLL合成信道頻率數(shù)據(jù)，接收PGA增益控制數(shù)據(jù)以及transceiver各單元電路的控制數(shù)據(jù)。23LCD控制信號線系統(tǒng)復(fù)位信號輸入，來自PMUVCXO供電使能音頻放大器 shutdown信號充電控制信號Memory地址總線MCP 控

10、制信號USB LDO(3.3V) 使能信號24鍵盤接口LCD & NAND數(shù)據(jù)線 NAND控制信號UART串口，用于下載，AT指令通信25Watchdog信號，用于復(fù)位FLASHUSB差分?jǐn)?shù)據(jù)線Tflash數(shù)據(jù)與控制線耳機(jī)，翻蓋，充電，觸摸屏中斷輸入Memory數(shù)據(jù)總線觸摸屏控制鍵盤背光使能26MIC正偏壓MIC負(fù)偏壓音頻隔直流RF去耦電容RF去耦電容27音頻放大濾除RF TDMA noise濾除RF TDMA noise28插上USB數(shù)據(jù)線以后該腳會被電腦拉低CPU通過ADC4電壓大小檢測外插數(shù)據(jù)線還是普通充電器29觸摸屏接口觸摸屏工作時向CPU發(fā)出中斷請求3031電源管理ICMT6305實

11、時鐘晶體32.768kHz基帶處理器MT6226MCPFLASH+ PSRAMTouch panel controllerLCD白光驅(qū)動 ICNAND Flash音頻放大器Tflash卡座充電MosfetUSB 3.3V LDORTC 后備電容振動馬達(dá)接口Camera 2.8V LDOCamera 1.8V LDOSPK 接口18pin下載充電數(shù)據(jù)接口32Elephant按鍵接口MICLCD背光接口觸摸屏接口游戲鍵REC接口ElephantHall開關(guān)33一、生產(chǎn)線對每一個PCBA進(jìn)行射頻參數(shù)校準(zhǔn)的必要性由于PCBA元器件之間的硬件偏差導(dǎo)致的射頻接收發(fā)射參數(shù)的偏差GSM規(guī)范苛刻的射頻指標(biāo)要求,

12、包括接收電平，發(fā)射功率，頻率誤差等。二、校準(zhǔn)基本原理利用軟件參數(shù)的方法來補償硬件一致性偏差帶來的射頻參數(shù)偏差。MTK軟件提供可以用來存儲射頻校準(zhǔn)參數(shù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(對應(yīng)CAL.ini文件）和校準(zhǔn)軟件工具ATE。手機(jī)在實際網(wǎng)絡(luò)工作的時候會調(diào)用這些已經(jīng)校準(zhǔn)的參數(shù)來優(yōu)化射頻的性能。三、手機(jī)射頻參數(shù)校準(zhǔn)的內(nèi)容和合格范圍：手機(jī)的射頻包括接收機(jī)，發(fā)射機(jī)和頻率合成器電路，軟件校準(zhǔn)也是針對這三部分的硬件參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)的頻率合成器校準(zhǔn)（即AFC校準(zhǔn)），手機(jī)的頻率合成器由PLL鎖相環(huán)構(gòu)成，如下圖：ENDACLKRF本振頻率Fvco輸出RF鎖相環(huán)PLL & CPRFVCO可編程分頻器 /MLF環(huán)路濾波器VCTCXO26M

13、HzRFVCOENAFC/N34由鎖相環(huán)的原理知道，在鎖相環(huán)鎖定以后RF VCO的輸出頻率：Fvco26M/N ，即RFVCO的頻率穩(wěn)定度和頻率精度由26MHz晶體振蕩器的頻率精度決定，所以校準(zhǔn)射頻頻率合成器的頻率精度就等于是校準(zhǔn)26MHz晶體振蕩器的頻率精度。GSM規(guī)范要求手機(jī)的發(fā)射和接收信道頻率精確度要在0.1ppm之內(nèi)，手機(jī)通過接收基站的頻率校準(zhǔn)信道的信息，然后通過AFC去控制射頻的VCTCXO可以將射頻的頻率誤差控制在0.1ppm之內(nèi)。可是每個TCXO之間存在著硬件偏差，所以需要校準(zhǔn)。AFC校準(zhǔn)參數(shù)：Initial DAC value; Slope;pAFC 初始DAC值 Initia

14、l value ，該值的范圍從08191，對應(yīng)AFC控制電壓02.8V，校準(zhǔn)完以后該值應(yīng)該對應(yīng)常溫頻率誤差等于0的值，如三星TCXO校準(zhǔn)完以后Initial value 為4750p壓控靈敏度slope，AFC slope 為單位DAC值能改變的射頻頻率誤差，比如三星TCXO slope為2.7代表AFC DAC值每增加/減少1，對應(yīng)的射頻頻率將增加/減少2.7Hz，手機(jī)通過比較本身產(chǎn)生的射頻頻率跟基站廣播信道頻率的誤差計算出應(yīng)該增加或者減少的AFC DAC值，從而保持跟基站頻率同步，跟基站的頻率誤差控制在0.1ppm之內(nèi)。35接收機(jī)校準(zhǔn) GSM手機(jī)接收機(jī)應(yīng)能對接收到的基站信號強度進(jìn)行測量并且

15、在可用的輸入信號電平范圍內(nèi)應(yīng)能通過SACCH向基站匯報接收到的信號強度RXLEV RXLEV跟接收信號強度的對應(yīng)關(guān)系如下表： RXLEV = 0 RX -110 dBm RXLEV = 1 -110 dBm = RX -109 dBm RXLEV = 2 -109 dBm = RX -108 dBm RXLEV = 3 -108 dBm = RX -107 dBm RXLEV = 61 -50 dBm = RX -49 dBm RXLEV = 62 -49 dBm = RX -48 dBm GSM規(guī)范要求 在靜態(tài)測試條件下，在信號強度為110 dBm 48 dBm范圍內(nèi)不同的輸入信號電平手機(jī)在

16、不同的信道對 Rxlev的測量相對精度應(yīng)滿足下表容限要求。 接收機(jī)的絕對輸入電平（dBm） 允許容差（dB） GSM4類功率等級移動臺 DCS1類功率等級移動臺測量基于同頻段測量基于不同頻段=-88 dBm=-86 dBm2244=-101 dBm=-99 dBm3255-101 dBm-99 dBm4266接收信號強度遞增36接收機(jī)RXLEV校準(zhǔn)主要是校準(zhǔn)Transceiver內(nèi)部中頻放大器PGA的增益設(shè)置，以抵消接收機(jī)前端無源器件（包括天線開關(guān)和Saw filter）的路徑損耗，讓手機(jī)向基站匯報的接收電平為手機(jī)天線端實際接收到的RXLEV，MTK平臺對接收電平RXLEV的校準(zhǔn)叫做 RX P

17、ATH LOSS校準(zhǔn)。校準(zhǔn)時對整個頻段分成若干頻率區(qū)間段進(jìn)行，如下：GSM900 Sub band, RX lossMax ARFCN=15,30,45,60,75,90,105,124,975,1000,1023,-1RX loss=1.500,1.375,1.625,1.875,1.875,1.875,2.000,2.000,2.250,1.625,1.500,0.0000DCS1800 Sub band, RX lossMax ARFCN=550,590,620,650,680,710,740,770,810,850,885,-1RX loss=0.750,0.750,0.625,0.5

18、00,0.500,0.625,0.875,1.000,1.375,1.875,1.625,0.0000指定每個校準(zhǔn)頻率區(qū)間的最高信道號每各頻率區(qū)間對應(yīng)的 RX loss37發(fā)射功率校準(zhǔn)APCGSM900 4類功率等級移動臺類功率等級移動臺Power LEV發(fā)射機(jī)輸出功率dBm 功率容限5332dB61531133dB16191155dBDCS1800 1類功率等級移動臺類功率等級移動臺Power LEV發(fā)射機(jī)輸出功率dBm 功率容限0302dB1828143dB9131244dB1415205dB在靜態(tài)傳輸條件下，發(fā)射機(jī)各功率等級的載頻峰值功率及容限值應(yīng)滿足下表的要求GSM由于采用發(fā)射機(jī)動態(tài)功

19、率控制機(jī)制，手機(jī)在通話過程中其發(fā)射功率隨著其離基站遠(yuǎn)近而自動由基站調(diào)整，GSM900手機(jī)的發(fā)射功率有519一共15級,功率電平控制分別對應(yīng)于335dBm。DCS1800手機(jī)發(fā)射功率有015一共16級,功率電平控制分別對應(yīng)于300dBm,每增加一級電平，手機(jī)發(fā)射功率下降2dB。功率級別由基站控制完成。在滿足上表的功率容限的前提下，二相鄰功率等級的功率差應(yīng)大于0.5dB且小于3.5dB發(fā)射功率APC校準(zhǔn)的目的是讓手機(jī)在每個發(fā)射功率等級天線的輸出功率等于GSM的標(biāo)稱輸出功率GSM TX power level=156,163,171,184,201,221,246,277,313,355,406,4

20、66,541,608,688,688MTK平臺APC校準(zhǔn)主要是校準(zhǔn)每個功率等級的PA APC DAC值，并把它存到手機(jī)NVRAM里面，如下：對應(yīng)lev5 DAC對應(yīng)lev6 DAC對應(yīng)lev19 DAC對應(yīng)lev18 DAC.38ADC校準(zhǔn)用于校準(zhǔn)基帶ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）對模擬電壓測量的精度，校準(zhǔn)分電池通道和充電器通道對基帶處理器內(nèi)部的兩個ADC進(jìn)行校準(zhǔn)，包括如下兩個ADC參數(shù)的校準(zhǔn)：offset=94507,94408,94507,94507,94507,94507,94507slope=5410,5396,5410,5410,5410,5410,541039利用ATE對手機(jī)進(jìn)行射頻和ADC校準(zhǔn)需要用到如下一些文件：NVRAM Database；Flash的Nvram區(qū)用于存儲手機(jī)的一些基帶和射頻參數(shù)，Nvram database相當(dāng)于定義了這些參數(shù)存儲的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Setup.ini 例如：CROCODILE_8960_Setup _060914.iniCal.ini 例如：Crocodile_Cal_ 060914.iniC