《現(xiàn)代手機(jī)原理與維修》第3章 手機(jī)電路原理

第3章手機(jī)電路原理3.1手機(jī)基本功能電路原理3.2手機(jī)外設(shè)電路工作原理 3.1手機(jī)基本功能電路原理

3.1.1射頻接收電路原理

移動(dòng)通信設(shè)備常采用超外差變頻接收機(jī)。這是因?yàn)樘炀€感應(yīng)接收到的信號(hào)十分微弱，而鑒頻器要求的輸入信號(hào)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(jí)調(diào)諧放大器進(jìn)行放大且要穩(wěn)定，實(shí)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(dāng)頻率改變時(shí)，多級(jí)放大器的所有調(diào)諧回路必須跟著改變，而且要做到統(tǒng)一調(diào)諧，這也是難以做到的。超外差接收機(jī)則沒(méi)有這種問(wèn)題，它將接收到的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成固定的中頻，其主要增益來(lái)自于穩(wěn)定的中頻放大器。我們已經(jīng)知道，手機(jī)接收機(jī)有三種基本的框架結(jié)構(gòu)：第一種是超外差一次變頻接收機(jī)，第二種是超外差二次變頻接收機(jī)，第三種是直接變頻線性接收機(jī)。超外差變頻接收機(jī)的核心電路就是混頻器，可以根據(jù)手機(jī)接收機(jī)電路中混頻器的數(shù)量來(lái)確定該接收機(jī)的電路結(jié)構(gòu)。

不管電路結(jié)構(gòu)怎樣變，它們總有相似之處：信號(hào)從天線到低噪聲放大器，經(jīng)過(guò)頻率變換單元，再到語(yǔ)音處理電路。

1．天線電路

天線電路是手機(jī)接收電路的第一級(jí)電路，也是發(fā)射電路的最后一級(jí)電路。其主要作用有以下幾點(diǎn)：一是天線將空中的電磁波轉(zhuǎn)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(hào)，避免二者相互干擾。由于GSM手機(jī)使用了TDMA技術(shù)，接收機(jī)與發(fā)射機(jī)間歇工作，天線開(kāi)關(guān)在邏輯電路的控制下，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)隙內(nèi)接向接收機(jī)或發(fā)射機(jī)通道。三是用于切換內(nèi)接和外接天線電路。四是對(duì)于雙頻或三頻手機(jī)，無(wú)線電路還可以將GSM900MHz、GSM1800MHz或PCN1900MHz信號(hào)分開(kāi)。

目前，手機(jī)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(kāi)關(guān)電路

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

(1)用于內(nèi)置無(wú)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(hào)輸出，INT-3用于收信900MHz和1900MHz頻段信號(hào)輸出，RX275-DCS是DCS頻段控制信號(hào)，RX275-GSM-PCS是GSM、PCN頻段控制信號(hào)，均來(lái)自于CPU，TXIN為發(fā)射信號(hào)輸入，RF-V1為收發(fā)切換器正電源，TXON為發(fā)射允許信號(hào)，RXON為接收允許信號(hào)，F(xiàn)ILTERED為負(fù)電源。該天線開(kāi)關(guān)電路有四路控制信號(hào)：

(1)?U151的2腳輸出的ANT1信號(hào)控制U150內(nèi)的內(nèi)天線開(kāi)關(guān)是轉(zhuǎn)向接收電路還是轉(zhuǎn)向發(fā)射電路。

(2)?U151的3腳輸出的ANT2信號(hào)控制U150內(nèi)的外天線開(kāi)關(guān)是轉(zhuǎn)向接收電路還是轉(zhuǎn)向發(fā)射電路。

(3)?RX275-DCS信號(hào)控制U150內(nèi)的DCS頻段信號(hào)是否和內(nèi)置或外接天線接通。

(4)?RX275-GSM-PCS信號(hào)控制U150內(nèi)的GSM、PCN頻段信號(hào)是否和內(nèi)置或外接天線接通。

2)雙工濾波器

有些手機(jī)的天線電路采用了雙工濾波器(雙工器)。雙工器是一種無(wú)源器件，內(nèi)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(gè)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(jī)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(jī)的天線電路雙工器的ANT端接天線，RX端為接收信號(hào)的輸出端，TX端為發(fā)射信號(hào)的輸入端。

3)雙訊器

在有的手機(jī)中，天線電路采用了雙訊器(DIPLEXER)。雙訊器實(shí)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(hào)和接收信號(hào)分開(kāi)外，還將GSM900MHz與GSM1800MHz信號(hào)分開(kāi)。諾基亞3310手機(jī)的天線電路就采用了雙訊器，有關(guān)電路如圖3.3所示。圖3.3諾基亞3310手機(jī)的天線電路圖3.3所示的是一個(gè)帶開(kāi)關(guān)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(jī)的發(fā)射、接收端口。雙訊器將GSM射頻信號(hào)與DCS射頻信號(hào)進(jìn)行分離，而開(kāi)關(guān)電路則將發(fā)射射頻信號(hào)與接收射頻信號(hào)分離。

諾基亞3310手機(jī)使用內(nèi)置天線。天線感應(yīng)接收到的無(wú)線蜂窩信號(hào)被轉(zhuǎn)化成高頻電信號(hào)，這些信號(hào)包含GSM900接收射頻信號(hào)、DCS1800接收射頻信號(hào)和其他一些無(wú)用信號(hào)。天線接收到的射頻信號(hào)首先到達(dá)Z502。Z502是一個(gè)包含射頻開(kāi)關(guān)的雙訊器。它對(duì)GSM射頻信號(hào)和DCS射頻信號(hào)通道進(jìn)行切換，同時(shí)也將接收與發(fā)射射頻信號(hào)進(jìn)行分離。Z502的控制信號(hào)來(lái)自N500模塊。當(dāng)TXVGSM信號(hào)有效時(shí)，Z502將無(wú)線連接至GSM接收機(jī)和發(fā)射機(jī)電路；當(dāng)TXVDCS信號(hào)有效時(shí)，Z502將天線連接至DCS接收機(jī)和發(fā)射機(jī)電路。

從上面分析中可以看出，雙訊器和天線開(kāi)關(guān)在電路結(jié)構(gòu)和功能上十分相似，不同的是，天線開(kāi)關(guān)集成電路內(nèi)部只是一組開(kāi)關(guān)而沒(méi)有濾波器，而雙訊器內(nèi)部不但有雙工濾波器，而且還包含開(kāi)關(guān)電路。

2．低噪聲放大電路

低噪聲放大器的作用主要是對(duì)天線感應(yīng)到的微弱的射頻信號(hào)進(jìn)行放大，以滿足混頻器對(duì)輸入信號(hào)的幅度的要求。在手機(jī)電路圖中，低噪聲放大器的英文縮寫(xiě)是LNA(LowNoiseAmlifier)。

低噪聲放大器是接收機(jī)的第一級(jí)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(gè)高頻小信號(hào)放大器，這個(gè)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(jí)信號(hào)很小，工作點(diǎn)通常設(shè)得比較低，同時(shí)加電流負(fù)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(jī)的總噪聲系數(shù)。同時(shí)高額放大器還防止RXVCO信號(hào)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(hào)進(jìn)行放大并彌補(bǔ)射頻濾波器帶來(lái)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(guò)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(jī)中的GSM900低噪聲放大器電路。圖3.4摩托羅拉P7689手機(jī)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(gòu)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(gòu)成一個(gè)電抗濾波供電電路，將RX-275-GSM電源進(jìn)行濾波，然后給Q400的集電極供電；L401、R403、C403等也構(gòu)成一個(gè)電抗濾波電路，對(duì)RX-275-GSM電源濾波后給Q400的基極供電。

R401是交流負(fù)載電阻，Q400的放大作用就是通過(guò)該電阻表現(xiàn)出來(lái)的。L402則是集電極的直流通道。在基極電路中，電阻R403構(gòu)成一個(gè)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(jí)和后一級(jí)，都有一個(gè)射頻濾波器。這兩個(gè)射頻濾波器都是帶通濾波器，只允許GSM接收頻段內(nèi)的射頻信號(hào)通過(guò)。

在電路中，RX-275-GSM給Q400的集電極和基極提供工作電壓，當(dāng)該信號(hào)為高電平時(shí)，啟動(dòng)低噪聲放大器。

需要注意的是：有些手機(jī)并沒(méi)有設(shè)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(duì)于超外差一次變頻接收機(jī)和直接變頻線性接收機(jī)，接收機(jī)需對(duì)高頻信號(hào)變頻一次，對(duì)于超外差二次變頻電路，接收機(jī)需對(duì)高頻信號(hào)變頻兩次。這項(xiàng)工作由混頻電路來(lái)完成。

混頻就是將兩個(gè)不同的信號(hào)——本機(jī)振蕩信號(hào)和信號(hào)頻率加到非線形器件上，進(jìn)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(gè)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。混頻的英文縮寫(xiě)是MIX。超外差接收機(jī)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(jī)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(jī)振蕩信號(hào)的產(chǎn)生分別由不同的器件構(gòu)成則稱其為它激式變頻器。所有的手機(jī)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(gè)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(jī)的混頻器有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，即一個(gè)信號(hào)輸入端、一個(gè)本機(jī)振蕩輸入端和一個(gè)信號(hào)輸出端。

1)混頻器的上變頻和下變頻

(1)上變頻電路。當(dāng)變頻器的輸出為信號(hào)頻率與本振信號(hào)之和，且比信號(hào)頻率高時(shí)，所用的變頻器被稱為上邊帶上變頻。當(dāng)變頻器的輸出信號(hào)為信號(hào)頻率與本振信號(hào)之差，且比信號(hào)頻率高時(shí)，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(dāng)變頻器的輸出為信號(hào)頻率與本振信號(hào)之差，且比信號(hào)頻率低時(shí)，則此變頻器為下變頻器。手機(jī)接收機(jī)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(diǎn)是電路簡(jiǎn)單、噪聲系數(shù)小，但是，因?yàn)槎O管沒(méi)有放大能力，所以混頻增益低。采用二極管混頻電路的手機(jī)不多，只有早期的諾基亞8110、3810等少數(shù)幾種手機(jī)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(chǔ)上構(gòu)成。摩托羅拉手機(jī)的混頻器多采用此種電路。信號(hào)和本振信號(hào)由基極輸入，或信號(hào)由基極輸入，本振信號(hào)由發(fā)射極輸入。下面以摩托羅拉P7689手機(jī)的混頻電路為例進(jìn)行說(shuō)明，有關(guān)電路如圖3.7所示。圖3.7摩托羅拉P7689手機(jī)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(gè)固定偏置的共發(fā)射極電路。R450、R451、R452構(gòu)成了電路的偏置電路，R450、R451、R452、C450、L450也構(gòu)成一個(gè)去耦電路(濾波電路)，防止電源中的噪聲對(duì)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(jī)混頻電路中應(yīng)用得最多，在早期的手機(jī)中，有的混頻器單獨(dú)使用一個(gè)集成組件，如今手機(jī)中的混頻器多被集成在一個(gè)復(fù)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(jī)的接收機(jī)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(jí)提供足夠大的輸入。

(2)提高選擇性：接收機(jī)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(duì)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(yīng)、大的動(dòng)態(tài)范圍等。而接收機(jī)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(hào)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(shí)際應(yīng)用中，一般采用多級(jí)放大器，并使每級(jí)實(shí)現(xiàn)某一技術(shù)要求。不論接收機(jī)采用一次或二次變頻技術(shù)，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(jī)通常采用降低第一本機(jī)振蕩頻率、提高第一中頻頻率和多次變頻的方法，使信號(hào)頻譜逐漸由射頻搬移到較低頻率上。

3)手機(jī)中常見(jiàn)的中頻放大電路

手機(jī)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(gè)共發(fā)射極電路，只是它們工作的頻點(diǎn)不一樣。

在目前大多數(shù)手機(jī)電路中，摩托羅拉手機(jī)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(jī)中的中頻放大器通常都是在一個(gè)集成電路中。如圖3.8所示是摩托羅拉P7689手機(jī)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(wú)幾，但它們工作的頻段不同。低噪聲放大器是一個(gè)寬帶放大器，而中頻放大器是一個(gè)窄帶放大器。

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

需要說(shuō)明的是：在超外差一次變頻接收機(jī)電路中，有一個(gè)中頻放大器；在超外差二次變頻接收機(jī)中，則通常有第一、第二中頻放大器；在直接變頻線性接收機(jī)中，沒(méi)有中頻放大器。圖3.8摩托羅拉P7689手機(jī)的中頻放大器電路

5．解調(diào)電路

在移動(dòng)通信和手機(jī)電路中，常用的解調(diào)技術(shù)有鎖相解調(diào)器、正交鑒頻解調(diào)器等。

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

430MHz的振蕩器。鑒相器通過(guò)對(duì)輸入的兩個(gè)信號(hào)的相位進(jìn)行比較，輸出一個(gè)跟蹤調(diào)制信號(hào)的低頻信號(hào)，通過(guò)低通濾波器濾出高頻噪聲后即得到解調(diào)輸出。摩托羅拉手機(jī)、諾基亞手機(jī)與三星手機(jī)等電路使用的都是鎖相解調(diào)。圖3.9鎖相解調(diào)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(wǎng)絡(luò)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(diào)頻信號(hào)與其移相信號(hào)相乘，通過(guò)低通濾波器將乘法器的輸出信號(hào)中的高頻成分濾出，就得到解調(diào)信號(hào)。通常，在現(xiàn)代通信設(shè)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(nèi)。圖3.10正交鑒頻器需要注意的是：這里說(shuō)的解調(diào)是指接收射頻電路中將包含信息的射頻或中頻信號(hào)還原出67.707kHz的基帶信號(hào)的解調(diào)(針對(duì)GSM手機(jī)而言)。在邏輯音頻電路中還有一個(gè)GMSK解調(diào)，它是將67.707kHz的信號(hào)還原出數(shù)碼信號(hào)。

接收機(jī)射頻部分的解調(diào)電路輸出的是接收機(jī)基帶信號(hào)，該信號(hào)的中心頻率為67.707kHz。摩托羅拉、諾基亞、愛(ài)立信早期手機(jī)的RXI/Q信號(hào)都是兩條信號(hào)線(RXI、RXQ)，而GD90有四條信號(hào)線(DQ、DQX、DI、DIX)。摩托羅拉V998、A6188、L2000、P7689等手機(jī)的RXI/Q信號(hào)在集成電路內(nèi)部，沒(méi)有外接引腳，所以無(wú)法用示波器測(cè)出其波形圖。3.1.2射頻發(fā)射電路原理

通過(guò)第1章的學(xué)習(xí)我們已知道，GSM手機(jī)的發(fā)射電路大致有三種框架結(jié)構(gòu)：帶發(fā)射上變頻的發(fā)射機(jī)、帶發(fā)射變換電路的發(fā)射機(jī)和直接變頻發(fā)射機(jī)。無(wú)論哪種類型的發(fā)射機(jī)電路都具有以下功能電路。

1．TXI/Q調(diào)制電路

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

連續(xù)調(diào)制又分為以下三種：

調(diào)幅(AM)：載波的振幅隨信號(hào)波的振幅變化而變化；調(diào)頻(FM)：載波的頻率隨信號(hào)波的振幅變化而變化；

調(diào)相(PM)：載波的相位隨信號(hào)波的振幅變化而變化。

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

不論是哪一種發(fā)射機(jī)電路結(jié)構(gòu)，TXI/Q信號(hào)從邏輯音頻電路輸出后，都是到射頻電路中的TXUQ調(diào)制器。在TXI/Q調(diào)制器中，67.707kHz的TXI/Q信號(hào)對(duì)發(fā)射中頻載波進(jìn)行調(diào)制，得到已調(diào)中頻信號(hào)。TXI/Q調(diào)制器通常都是在一個(gè)中頻處理模塊中，少數(shù)的發(fā)射機(jī)則有一個(gè)專門(mén)的調(diào)制器模塊。TXUQ調(diào)制所用的載波信號(hào)來(lái)自一個(gè)中頻VCO電路。對(duì)于大多數(shù)手機(jī)來(lái)說(shuō)，接收中頻VCO與發(fā)射中頻VCO共用，個(gè)別手機(jī)則有一個(gè)專門(mén)的發(fā)射中頻VCO，如摩托羅拉V928手機(jī)。

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

2．發(fā)射變換電路

TXUQ調(diào)制后的信號(hào)經(jīng)發(fā)射變頻電路進(jìn)行處理，不同的手機(jī)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(hào)，一路到功率放大電路；另一路TXVCO信號(hào)與RXVCO信號(hào)進(jìn)行混頻，得到發(fā)射參考中頻信號(hào)，發(fā)射已調(diào)中頻信號(hào)與發(fā)射參考中頻信號(hào)在發(fā)射變換模塊中的鑒相器中進(jìn)行比較，再經(jīng)一個(gè)泵電路(一個(gè)雙端輸入、單端輸出的轉(zhuǎn)換電路)，輸出一個(gè)包含發(fā)送數(shù)據(jù)的脈動(dòng)直流控制電壓信號(hào)，去控制TXVCO電路，形成一個(gè)閉環(huán)回路。這樣，由TXVCO電路輸出的最終發(fā)射信號(hào)就十分穩(wěn)定。方框圖如圖3.12所示。絕大多數(shù)手機(jī)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(shí)際上是一個(gè)頻譜搬移電路，用于帶發(fā)射上變頻器的發(fā)射機(jī)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(diào)中頻信號(hào)與RXVCO(或UHFVCO、RFVCO)信號(hào)進(jìn)行混頻，得到最終的發(fā)射信號(hào)。發(fā)射上變頻器是一個(gè)混頻電路。

在混頻器中講過(guò)，混頻器有兩個(gè)輸入信號(hào)，一個(gè)輸出信號(hào)。發(fā)射上變頻器也是一樣，它的輸入信號(hào)是發(fā)射已調(diào)中頻信號(hào)與UHFVCO(RXVCO、RFVCO)，輸出信號(hào)是最終發(fā)射信號(hào)。目前，只有諾基亞早期生產(chǎn)的部分手機(jī)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(duì)頻帶，而是相對(duì)頻帶，即通頻帶與其中心頻率的比值。手機(jī)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(hào)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(fù)載，由于采用諧振網(wǎng)絡(luò)，因此，可以在很寬的范圍內(nèi)變換工作頻率而不必調(diào)諧。

傳輸線變壓器是由繞在高導(dǎo)磁率磁環(huán)上的傳輸線構(gòu)成的。在一些手機(jī)電路中，廣泛使用微帶線電路。調(diào)制后的射頻信號(hào)經(jīng)功率放大后，就可以進(jìn)行傳輸。我們把這個(gè)功率放大器稱為發(fā)射功率放大器。對(duì)于射頻功率放大器，需能在一限定頻率上或頻率范圍內(nèi)輸出一定的射頻功率。射頻功率放大器總是工作在大信號(hào)狀態(tài)下。在手機(jī)中，常采用硅場(chǎng)效應(yīng)管和砷化鎵場(chǎng)效應(yīng)管作為功率放大管，它們的導(dǎo)熱率比鍺管高許多，而且越來(lái)越多的手機(jī)開(kāi)始使用功率放大器組件。一個(gè)完整的功率放大電路通常包括驅(qū)動(dòng)放大、功率放大、功率檢測(cè)及控制、電源電路等。

對(duì)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(jī)的功率放大電路。圖3.13摩托羅拉P7689手機(jī)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(lái)自發(fā)射前置放大電路的信號(hào)由U300的第7腳輸入，經(jīng)U300內(nèi)兩級(jí)放大后，由U300的第14腳送出到天線切換開(kāi)關(guān)，其中，TX-DCS是1800MHz頻段發(fā)射允許信號(hào)，TX-GSM是900MHz頻段發(fā)射允許信號(hào)，U300的第8腳是內(nèi)部功能模塊控制信號(hào)輸入腳。

4．功率控制電路

手機(jī)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(jí)別上。

圖3.14是一般手機(jī)功率控制的原理方框圖。圖3.14手機(jī)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(hào)送到天線轉(zhuǎn)化為高頻的電磁波發(fā)送出去。在功放的輸出端，通過(guò)一個(gè)取樣電路取一部分發(fā)射信號(hào)，經(jīng)高頻整流得到一個(gè)反映發(fā)射功率大小的直流電平。這個(gè)電平在比較電路中與來(lái)自邏輯電路的功率控制參考電平進(jìn)行比較，輸出一個(gè)控制信號(hào)去控制功放電路的偏壓或電源，從而達(dá)到控制功率的目的。

摩托羅拉P7689手機(jī)的功率控制電路如圖3.15所示。圖3.15摩托羅拉P7689手機(jī)發(fā)射功率控制電路功率控制電路主要由U390構(gòu)成。U390的第12腳是射頻功率檢測(cè)輸入腳，第7腳是功率控制輸出腳，第8腳是來(lái)自基端的基準(zhǔn)功率控制電平，功率檢測(cè)信號(hào)與基準(zhǔn)控制電平進(jìn)行比較后自動(dòng)調(diào)整U390第7腳EXC功率控制電平的大小，以達(dá)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(dòng)通信中，常要求系統(tǒng)能夠提供足夠的信道，移動(dòng)臺(tái)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(gè)信道的頻率信號(hào)，使用多個(gè)振蕩器是不現(xiàn)實(shí)的。在實(shí)際電路中，通常使用頻率合成器來(lái)提供有足夠精度、穩(wěn)定性好的工作頻率。

將一個(gè)或多個(gè)基準(zhǔn)頻率信號(hào)變換為另一個(gè)或多個(gè)所需頻率信號(hào)的技術(shù)即為頻率合成，或稱為頻率綜合技術(shù)。

1．頻率合成器的基本組成

手機(jī)通常使用的為帶鎖相環(huán)的頻率合成器。每個(gè)頻率合成環(huán)路都包括5個(gè)基本的功能電路：基準(zhǔn)時(shí)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(shè)基準(zhǔn)振蕩信號(hào)為f1，設(shè)VCO輸出信號(hào)為f2，分頻器輸出的信號(hào)為f2/N。整個(gè)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(zhǔn)時(shí)鐘振蕩器

手機(jī)基準(zhǔn)時(shí)鐘振蕩電路是手機(jī)的一個(gè)十分重要的電路。其產(chǎn)生的13MHz時(shí)鐘，一方面為手機(jī)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(zhǔn)時(shí)鐘。

手機(jī)的13MHz基準(zhǔn)時(shí)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(gè)端口：輸出端、電源端、AFC控制端及接地端。圖3.17所示是西門(mén)子2588手機(jī)的13MHzVCO電路。

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

圖3.19所示是愛(ài)立信T28手機(jī)的13MHz晶振振蕩電路。由N234和13MHz晶體B32O、變?nèi)荻O管V322、V321等構(gòu)成，該電路產(chǎn)生13MHz的信號(hào)，經(jīng)N234模塊處理后輸出兩路：一路經(jīng)電容C300、C302到D300模塊的15腳，給頻率合成電路提供參考信號(hào)；另一路從N234的52腳輸出，給邏輯電路提供邏輯時(shí)鐘信號(hào)。13MHz電路的控制信號(hào)VCXOCONT來(lái)自N800模塊。圖3.19愛(ài)立信T28手機(jī)的13MHz晶振振蕩電路圖3.20所示是摩托羅拉V998手機(jī)的26MHz振蕩電路。由26MHz石英晶體Y230、變?nèi)荻O管CR230及中頻模塊U9l3內(nèi)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(dòng)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(chǎn)生13MHz基準(zhǔn)頻率一路作為基準(zhǔn)頻率信號(hào)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(jī)的邏輯時(shí)鐘。圖3.20摩托羅拉V998手機(jī)13MHz基準(zhǔn)頻率電路圖3.21是三星A188手機(jī)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(zhǔn)頻率)為19.5MHz，在U101模塊內(nèi)進(jìn)行1.5倍分頻處理，得到頻率合成的參考信號(hào)和邏輯電路的13MHz時(shí)鐘信號(hào)。頻率合成的參考信號(hào)從U101的C10腳輸出；邏輯時(shí)鐘信號(hào)從U101的H7腳輸出。U101的D10腳為供電端。圖3.21三星A188手機(jī)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(hào)，AFC信號(hào)由邏輯電路中的DSP(數(shù)字語(yǔ)音處理器)輸出。由于GSM手機(jī)采用時(shí)分多址(TDMA)技術(shù)，以不同的時(shí)間段(時(shí)隙)來(lái)區(qū)分用戶，手機(jī)與系統(tǒng)保持時(shí)間同步就顯得非常重要。如手機(jī)時(shí)鐘與系統(tǒng)時(shí)鐘不同步，則會(huì)導(dǎo)致手機(jī)不能與系統(tǒng)進(jìn)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(jī)一開(kāi)機(jī)，就會(huì)在邏輯電路的控制下掃描這個(gè)信道，從中獲取同步與頻率校正信息。如手機(jī)系統(tǒng)檢測(cè)到手機(jī)的時(shí)鐘與系統(tǒng)不同步，手機(jī)邏輯電路就會(huì)輸出AFC信號(hào)。AFC信號(hào)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(jī)與系統(tǒng)同步。

2)鑒相器

鑒相器簡(jiǎn)稱PD、PH或PHD(PhaseDetector)，是一個(gè)相位比較器，它將VCO振蕩信號(hào)的相位變化變換為電壓的變化，鑒相器輸出的是一個(gè)脈動(dòng)直流信號(hào)，這個(gè)脈動(dòng)直流信號(hào)經(jīng)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(duì)基準(zhǔn)信號(hào)輸入與VCO產(chǎn)生的信號(hào)輸入進(jìn)行相位比較，輸出反映兩信號(hào)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(dāng)采用數(shù)字鑒相器時(shí)，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(wèn)題。通常在兩者之間加入一個(gè)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(hào)正確地反映出來(lái)的電路，這個(gè)電路被稱為電荷泵或泵電路。在摩托羅拉的GSM手機(jī)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(jī)電路中，鑒相器通常與分頻器被集成在一個(gè)專用的芯片中，這個(gè)芯片通常被稱為PLL(鎖相環(huán))，或被集成在一個(gè)復(fù)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(jiǎn)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(gè)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(guò)對(duì)電阻電容進(jìn)行適當(dāng)?shù)膮?shù)設(shè)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(hào)，還有一些高頻諧波成分。這些諧波會(huì)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(duì)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(jiǎn)稱VCO。壓控振蕩器是一個(gè)“電壓/頻率”轉(zhuǎn)換裝置。它將鑒相器PD輸出的相差電壓信號(hào)的變化轉(zhuǎn)化成頻率的變化。

顧名思義，VCO電路是一個(gè)電壓控制電路。電壓控制功能是通過(guò)一個(gè)特殊的器件來(lái)完成的，這個(gè)器件就是變?nèi)荻O管。

鑒相器輸出的相差電壓實(shí)際上是加在變?nèi)荻O管兩端的。當(dāng)鑒相器輸出發(fā)生變化時(shí)，變?nèi)荻O管兩端的反偏電壓發(fā)生變化，導(dǎo)致變?nèi)荻O管的結(jié)電容改變，VCO振蕩回路改變，VCO輸出頻率也隨之改變。在實(shí)際應(yīng)用中，變?nèi)荻O管為反向偏置使用，其線性好，可控范圍大。在手機(jī)電路中，VCO從電路形式上來(lái)說(shuō)，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(lái)說(shuō)，摩托羅拉手機(jī)常使用分立元件的VCO電路，而其他手機(jī)則較多地采用了VCO組件。無(wú)論是分立元件還是VCO組件，一般都是一個(gè)電容三點(diǎn)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(yīng)滿足這樣一些特性：輸出幅度穩(wěn)定性要好，在整個(gè)VCO工作頻帶內(nèi)均應(yīng)滿足此要求，否則會(huì)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(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)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(gè)環(huán)路的控制精度，就離不開(kāi)分頻技術(shù)。手機(jī)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(jī)的第一本機(jī)振蕩(RXVCO、UHFVCO、RFVCO)信號(hào)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(gè)程控分頻器，其分頻比受控于頻率合成數(shù)據(jù)信號(hào)(SYNDAT、SYNCLK、SYNSTR)；二本振VCO也稱中頻VCO，信號(hào)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(hào)送到鑒相器，和基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行相位比較。

2．頻率合成器的基本工作過(guò)程

(1)?VCO頻率的穩(wěn)定過(guò)程。當(dāng)VCO處于正常工作狀態(tài)時(shí)，VCO輸出一個(gè)固定的頻率。若某種外界因素如電壓、溫度導(dǎo)致頻率升高，則分頻輸出的信號(hào)比基準(zhǔn)信號(hào)高，鑒相器檢測(cè)到這個(gè)變化后，其輸出電壓減小，使變?nèi)荻O管兩端的反偏壓減小。這使得變?nèi)荻O管的結(jié)電容增大，振蕩回路改變，VCO輸出頻率降低。若外界因素導(dǎo)致VCO頻率下降，整個(gè)控制環(huán)路則執(zhí)行相反的過(guò)程。

(2)?VCO頻率的變頻過(guò)程。上面說(shuō)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(shuō)明這個(gè)問(wèn)題前，先解釋一下為什么VCO的頻率要改變這個(gè)問(wèn)題。因?yàn)槭謾C(jī)是移動(dòng)的，移動(dòng)到了另一個(gè)地方，為手機(jī)服務(wù)的小區(qū)(CELL)就變成了另一對(duì)頻率，所以手機(jī)就必須改變自己的接收和發(fā)射頻率。

VCO改變頻率的過(guò)程如下：手機(jī)在收到新小區(qū)的改變頻率的信令以后，將信令解調(diào)、解碼，手機(jī)的CPU就通過(guò)三條線(即CPU的SYNDAT、SYNCLK、SYNSTR腳)對(duì)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(shí)間內(nèi)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(gè)已變大或變小了的電壓去控制壓控振蕩器內(nèi)的變?nèi)荻O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(jī)常用頻率合成器電路

在手機(jī)電路中，通常包含幾個(gè)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(gè)頻率合成環(huán)路，其電路結(jié)構(gòu)基本一樣，且它們的參考信號(hào)都來(lái)自基準(zhǔn)頻率時(shí)鐘電路。

(1)一本振VCO頻率合成器。對(duì)于帶發(fā)射VCO電路的手機(jī)，一本振VCO頻率合成器產(chǎn)生一本振信號(hào)，一方面送到接收/混頻電路，和接收信號(hào)進(jìn)行混頻，從混頻器輸出一中頻信號(hào)。另一方面，產(chǎn)生一本振信號(hào)與發(fā)射VCO(TXVCO)輸出的信號(hào)進(jìn)行混頻，輸出發(fā)射中頻參考信號(hào)，發(fā)射中頻參考信號(hào)和發(fā)射已調(diào)中頻信號(hào)在發(fā)射變換模塊鑒相器中進(jìn)行比較，輸出包含發(fā)送數(shù)據(jù)的脈動(dòng)直流信號(hào)，再去控制發(fā)射VCO電路。對(duì)于帶發(fā)射上變頻電路的手機(jī)，一本振VCO頻率合成器產(chǎn)生一本振信號(hào)，一方面送到接收一混頻電路，和接收信號(hào)進(jìn)行混頻，從混頻器輸出一中頻信號(hào)。另一方面，產(chǎn)生的一本振信號(hào)直接與發(fā)射已調(diào)中頻信號(hào)進(jìn)行混頻(因?yàn)闆](méi)有發(fā)射VCO電路)，得到最終的發(fā)射信號(hào)。

下面以松下GD90手機(jī)的一本振VCO頻率合成電路為例進(jìn)行說(shuō)明，有關(guān)電路圖見(jiàn)圖3.23。圖3.23RXVCO頻率合成電路松下GD90手機(jī)的接收一混頻和發(fā)射的變換電路都要使用到RXVCO信號(hào)，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(hào)DCS-GSM通過(guò)Q301電路使U302工作在相應(yīng)的模式下。U302的1腳是信號(hào)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(dāng)U302工作于GSM頻段時(shí)，從1腳產(chǎn)生1160～1185MHz的一本振信號(hào)。當(dāng)U302工作于DCS頻段時(shí)，從1腳產(chǎn)生1580～1665MHz的一本振信號(hào)。

U302的輸出分為兩路：一路到U101的39腳作為輸出信號(hào)；另一路到鎖相環(huán)U301的13腳作取樣信號(hào)。該信號(hào)在U301內(nèi)被分頻，并與基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行比較，得到電壓控制信號(hào)從U301的9腳輸出，信號(hào)經(jīng)電阻R302、R303和R304及電容C11等構(gòu)成的低通濾波器電路到U302的5腳，通過(guò)改變U302內(nèi)變?nèi)荻O管兩端的反偏壓，從而控制U302的輸出頻率。

當(dāng)邏輯電路通過(guò)SYNEN、SYNDATA、SYNCLK三條線改變U301中分頻器的分頻比時(shí)，U301的9腳的電壓隨之改變，U302的輸出頻率也隨之改變，達(dá)到信道轉(zhuǎn)換的目的。

(2)二本振VCO頻率合成器。對(duì)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(chǎn)生二本振信號(hào)，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(hào)進(jìn)行混頻，產(chǎn)生二中頻信號(hào)。

對(duì)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(chǎn)生二本振信號(hào)，送到接收解調(diào)電路，以解調(diào)出RXI/Q信號(hào)。

下面以松下GD90手機(jī)的二本振電路為例進(jìn)行說(shuō)明，有關(guān)電路圖見(jiàn)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(hào)輸出端，5腳是控制端，7腳是電源端。U303電路將產(chǎn)生540MHz的二本振信號(hào)。

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

(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(chǎn)生發(fā)射中頻載波信號(hào)。在設(shè)計(jì)手機(jī)時(shí)，為了簡(jiǎn)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(gè)電路。另外，需要說(shuō)明的是，發(fā)射VCO(TXVCO)電路從原理上分析也是一個(gè)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(hào)處理兩個(gè)部分。它完成對(duì)數(shù)字信號(hào)的處理和對(duì)整機(jī)工作的管理和控制。

1．邏輯電路

手機(jī)邏輯電路部分主要由CPU和存儲(chǔ)器組成。

在手機(jī)程序存儲(chǔ)器中，字庫(kù)(版本)主要存儲(chǔ)工作主程序，碼片主要存儲(chǔ)手機(jī)機(jī)身碼(俗稱串號(hào))和一些檢測(cè)程序，如電池檢測(cè)、顯示電壓檢測(cè)程序等。

CPU與存儲(chǔ)器組之間通過(guò)總線和控制線相連接。所謂總線，是由4條到20條功能性質(zhì)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(chǔ)器進(jìn)行各項(xiàng)指令的通道，例如片選信號(hào)、復(fù)位信號(hào)、看門(mén)狗信號(hào)和讀寫(xiě)信號(hào)等。CPU就是在這些存儲(chǔ)器的支持下，才能夠發(fā)揮其繁雜多樣的功能，如果沒(méi)有存儲(chǔ)器或其中某些部分出錯(cuò)，手機(jī)就會(huì)出現(xiàn)軟件故障。CPU對(duì)音頻部分和射頻部分的控制處理也是通過(guò)控制線完成的，這些控制信號(hào)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(shí)鐘)等，這些控制信號(hào)從CPU伸展到音頻部分、射頻部分和電源部分，去完成整機(jī)復(fù)雜的控制工作。

所有電路的工作都需要時(shí)鐘，即前面所說(shuō)的13MHz，有些機(jī)型為26MHz或19.5MHz，在內(nèi)部進(jìn)行分頻后再使用。另外還有一塊實(shí)時(shí)時(shí)鐘晶體，頻率一般為32.68kHz，主要供顯示屏提供正確的時(shí)間顯示及讓手機(jī)進(jìn)入睡眠狀態(tài)。早期機(jī)型沒(méi)有這塊晶體，所以沒(méi)有時(shí)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(jī)解調(diào)得到的接收基帶信號(hào)被送到邏輯音頻電路進(jìn)行處理。圖3.25是GSM接收機(jī)信號(hào)變化的示意圖。圖3.25接收音頻處理電路接收時(shí)，天線接收到的射頻信號(hào)經(jīng)低噪聲放大、混頻、中頻放大、GMSK解調(diào)電路，解調(diào)出67.767kHz的模擬基帶信號(hào)，模擬基帶信號(hào)再進(jìn)行GMSK解調(diào)(模數(shù)轉(zhuǎn)換)，在DSP電路內(nèi)進(jìn)行解密和去交織，接著進(jìn)行信道解碼，經(jīng)過(guò)語(yǔ)音編碼后，得到64kb/s的數(shù)字信號(hào)，最后進(jìn)行PCM解碼，產(chǎn)生模擬語(yǔ)音信號(hào)，經(jīng)音頻放大后驅(qū)動(dòng)聽(tīng)筒發(fā)聲。

(2)發(fā)射音頻處理電路。發(fā)射時(shí)，話筒送來(lái)的模擬語(yǔ)音信號(hào)在音頻部分進(jìn)行PCM編碼，得到64kb/s的數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行語(yǔ)音編碼、信道編碼、加密、交織、GMSK調(diào)制(數(shù)模轉(zhuǎn)換)，最后得到67.768kHz的模擬基帶信號(hào)，送到解調(diào)電路進(jìn)行變頻處理。圖3.26是一種常見(jiàn)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(pán)電路、背景燈電路、鍵盤(pán)燈電路、服務(wù)指示燈電路、顯示電路、SIM卡電路和實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路等。具體內(nèi)容將在分析具體機(jī)型時(shí)進(jìn)行分析。3.1.5電源電路原理

1．手機(jī)電源電路的基本工作過(guò)程

電源電路是手機(jī)中其他電路的“食堂”，電源電路只有“按質(zhì)”(電壓要符合標(biāo)準(zhǔn))、“按量”(各路輸出要正常)、“按時(shí)”(該輸出時(shí)要輸出)地完成“本職工作”，其他電路才能正常工作。手機(jī)中的任何一個(gè)電路，如果它的供電不正常，它就會(huì)“罷工”，會(huì)表現(xiàn)出各種各樣的故障現(xiàn)象，可見(jiàn)電源系統(tǒng)在手機(jī)電路中的重要性。手機(jī)所需的各種電壓一般由手機(jī)電池供給，電池電壓在手機(jī)內(nèi)部需要轉(zhuǎn)換為多路不同電壓值供給手機(jī)的不同部分。手機(jī)的開(kāi)機(jī)過(guò)程如下：按下電源開(kāi)機(jī)鍵后(一般需超過(guò)2秒)，電源集成電路輸出電壓為CPU供電，輸出復(fù)位信號(hào)供CPU復(fù)位，同時(shí)，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(chǎn)生的系統(tǒng)時(shí)鐘輸入到CPU；CPU在具備電源、復(fù)位、時(shí)鐘“三要素”后，若再得到軟件的支持，則輸出開(kāi)機(jī)維持信號(hào)，送到電源集成電路，以代替開(kāi)機(jī)鍵，維持手機(jī)的正常開(kāi)機(jī)。手機(jī)開(kāi)機(jī)過(guò)程如圖3.27所示。圖3.27手機(jī)開(kāi)機(jī)過(guò)程

2．手機(jī)電源基本電路

1)電池供電電路

手機(jī)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(gè)共同的特點(diǎn)：電池電源通常用VBATT、VBAT、BATT、BATT+?表示，也有用VB、B+?來(lái)表示的。

對(duì)于摩托羅拉手機(jī)來(lái)說(shuō)，既可以通過(guò)電池供電，也可以通過(guò)外接電源供電，電池供電用BATT+?表示，外接電源用EXT-B+?表示，經(jīng)過(guò)外接電源和電池供電轉(zhuǎn)換后的電壓一般用B+?表示。有的手機(jī)電池電路中還有一個(gè)比較重要的信號(hào)線路和電池識(shí)別電路。電池通過(guò)四條線和手機(jī)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(hào)線通常是手機(jī)廠家為防止手機(jī)用戶使用非原廠配件而設(shè)置的，它也用于手機(jī)對(duì)電池類型的檢測(cè)，以確定合適的充電模式。其中，電池信息和電池溫度與手機(jī)的開(kāi)機(jī)也有一定的關(guān)系。接觸不良，手機(jī)也可能不開(kāi)機(jī)。

2)開(kāi)機(jī)信號(hào)電路

手機(jī)的開(kāi)機(jī)方式有兩種，一種是高電平開(kāi)機(jī)，也就是當(dāng)開(kāi)關(guān)鍵被按下時(shí)，開(kāi)機(jī)觸發(fā)端接到電池電源，是一個(gè)高電平啟動(dòng)電源電路開(kāi)機(jī)；另一種是低電平開(kāi)機(jī)，也就是當(dāng)開(kāi)關(guān)鍵被按下時(shí)，開(kāi)機(jī)觸發(fā)線路接地，是一個(gè)低電平啟動(dòng)電源電路開(kāi)機(jī)。

索愛(ài)的手機(jī)基本上都是高電平觸發(fā)開(kāi)機(jī)。摩托羅拉、諾基亞及其他多數(shù)手機(jī)都是低電平觸發(fā)開(kāi)機(jī)。如果電路圖中開(kāi)關(guān)鍵的一端接地，則該手機(jī)是低電平觸發(fā)開(kāi)機(jī)；如果電路圖中開(kāi)關(guān)鍵的一端接電池電源，則該手機(jī)是高電平觸發(fā)開(kāi)機(jī)。開(kāi)機(jī)信號(hào)常用ON/OFF或PWR-SW、PWRON、POWRKEY等表示。另外，在開(kāi)機(jī)信號(hào)電路中，會(huì)看到一個(gè)開(kāi)機(jī)維持信號(hào)(看門(mén)狗信號(hào))，這個(gè)信號(hào)來(lái)自于CPU，以維持手機(jī)的正常開(kāi)機(jī)，開(kāi)機(jī)維持信號(hào)常用WDOG、DCON、CCONTCSX、PWERON等表示。

3)升壓電路

手機(jī)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(shí)間的延長(zhǎng)會(huì)逐漸降低。為了供給手機(jī)各電路穩(wěn)定的、符合要求的電壓，手機(jī)的電源電路常采用升壓電路。下面以摩托羅拉V998手機(jī)的升壓電路為例進(jìn)行說(shuō)明。有關(guān)電路圖見(jiàn)圖3.28。圖3.28摩托羅拉V998手機(jī)的升壓電路該升壓電路其實(shí)是一種開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源最明顯的特點(diǎn)是電路中有一個(gè)電感，在V998中這個(gè)電感就是L901，許多人稱它為升壓電感，這是不確切的，這個(gè)電感是儲(chǔ)存能量用的，所以叫儲(chǔ)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(lái)工作才能穩(wěn)壓供電。

電源IC(U900)在開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源中的作用像一個(gè)高級(jí)開(kāi)關(guān)，因?yàn)檫@個(gè)開(kāi)關(guān)合上與斷開(kāi)時(shí)間的長(zhǎng)短可以隨著輸入和供給的電壓高低而自動(dòng)改變，供出電壓變高了，合上的時(shí)間就變短一些，反之則長(zhǎng)。合上的時(shí)間可以改變，實(shí)質(zhì)上是調(diào)整了脈沖的寬度，叫做脈沖寬度調(diào)制(PWM)。兩次合上之間或兩次斷開(kāi)之間的時(shí)間叫做脈沖的周期，當(dāng)輸入電壓(在V998手機(jī)中為B，變低的時(shí)候，脈沖的周期也能自動(dòng)變長(zhǎng)，同時(shí)合上的時(shí)間自動(dòng)變長(zhǎng)，再加上L901自感電動(dòng)勢(shì)作用，使輸出(供電出去)的電壓不致下降。周期變長(zhǎng)就是頻率降低，實(shí)質(zhì)上是調(diào)整了脈沖的頻率，所以叫做脈沖頻率調(diào)制(PFM)。

周期不變，開(kāi)關(guān)合上時(shí)間變長(zhǎng)或斷開(kāi)時(shí)間變短(叫做改變占空比)都可以使輸出的平均電壓變高(調(diào)寬)?；蛘呤瓜噜徝}沖到來(lái)的時(shí)間變短(調(diào)頻，改頻周期)，也能使輸出的平均電壓變高。在V998手機(jī)中，以上所述的兩種方式同時(shí)被采用了，所以叫做調(diào)寬、調(diào)頻式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源。手機(jī)加上穩(wěn)壓電源后，不開(kāi)機(jī)，在C934與地之間就可測(cè)到B+?電壓，這是因?yàn)镃R901處于正向偏置，C934立即被充至B+?的緣故。單板開(kāi)機(jī)，CR901正極波形如圖3.28所示，可以看到一個(gè)周期性的波形，周期約7～8μs。當(dāng)電源電壓調(diào)到3.6V時(shí)，周期為7.48μs，頻率為133.7kHz；電源電壓調(diào)至3V時(shí)，周期變長(zhǎng)了一點(diǎn)，為8.1μs，頻率為133.7kHz。這說(shuō)明，輸入電壓(B+)降低時(shí)，高級(jí)開(kāi)關(guān)的頻率變低了，這叫調(diào)頻，即開(kāi)關(guān)脈沖的頻率被調(diào)節(jié)了，目的是使輸入電壓變低的電壓調(diào)回來(lái)。而且開(kāi)關(guān)頻率如此之高，輸出電壓的波紋也小，與此變化的同時(shí)，也發(fā)生著脈沖寬度的變化(調(diào)寬)。這樣使B點(diǎn)，即供給U900內(nèi)的穩(wěn)壓器的電壓(在V998手機(jī)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(guò)程如下：當(dāng)輸入電壓(B+)變低時(shí)，U900內(nèi)的誤差比較放大電路控制“高級(jí)開(kāi)關(guān)”的導(dǎo)通時(shí)間變長(zhǎng)，這樣，L901中流過(guò)電流的時(shí)間變長(zhǎng)，電流越來(lái)越大，儲(chǔ)存的能量也越來(lái)越多。電感L901的電流突然被切斷時(shí)，L901產(chǎn)生左正右負(fù)的感應(yīng)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(dá)到了穩(wěn)壓的作用，反之亦然。續(xù)流二極管CR901在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后為電路提供一個(gè)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(diǎn)流向B點(diǎn)，如果CR901短路，電流就變?yōu)?00mA，這是C934兩端的電壓又通過(guò)“高級(jí)開(kāi)關(guān)”流回的短路電流。時(shí)間一長(zhǎng)，電源IC中的“高級(jí)開(kāi)關(guān)”就燒壞了。

其他手機(jī)也常采用開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓升壓電源，如三星A188手機(jī)，不過(guò)三星A188手機(jī)的“高級(jí)開(kāi)關(guān)”放在電源IC的外面了，即Q401。有關(guān)電路圖如圖3.29所示。圖3.29三星A188手機(jī)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(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的5V升壓電壓(VBOOST)。

4)非受控電源輸出電路

手機(jī)中的很多電壓是不受控的，即只要按下開(kāi)機(jī)鍵就有輸出，這部分電壓大部分供給邏輯電路和基準(zhǔn)時(shí)鐘電路，以使邏輯電路具備工作條件(即供電、復(fù)位、時(shí)鐘)，并輸出開(kāi)機(jī)維持信號(hào)，維持手機(jī)的開(kāi)機(jī)。非受控電壓一般是穩(wěn)定的直流電壓，用萬(wàn)用表可以測(cè)量，電壓值就是標(biāo)稱值。

5)受控電源輸出電路

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

受控電壓一般受CPU輸出的RXON、TXON等信號(hào)控制，由于RXON、TXON信號(hào)為脈沖信號(hào)，因此，輸出的電壓也為脈沖電壓，需用示波器測(cè)量，用萬(wàn)用表測(cè)量要小于標(biāo)稱值。

3.2手機(jī)外設(shè)電路工作原理

手機(jī)外設(shè)電路包括：PDA電路、MP3播放器電路、FM收音機(jī)電路、照相機(jī)電路和藍(lán)牙接口電路等。

3.2.1手機(jī)PDA電路工作原理

摩托羅拉A6188、M388系列手機(jī)與以往MOTOROLA手機(jī)相比，其功能上最大的特點(diǎn)在于增加了PDA系統(tǒng)，也就是人們常說(shuō)的個(gè)人掌上電腦功能。PDA功能的加入有利于手機(jī)硬件和軟件方面技術(shù)的提高。一方面，PDA手機(jī)增加了一套以Dragonball(中央處理器)為核心的邏輯運(yùn)算系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)PDA功能的硬件支持，這其中主要包括中央處理器、隨機(jī)存儲(chǔ)器和只讀存儲(chǔ)器等等。換言之，該系列手機(jī)采用雙CPU的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其中Whitecap主要實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理和總體邏輯控制，而中央處理器主要用于PDA功能的實(shí)現(xiàn)。

1．A6188/M388系列手機(jī)PDA的開(kāi)機(jī)過(guò)程

開(kāi)機(jī)過(guò)程如圖3.30所示。

A6188/M388系列手機(jī)的開(kāi)機(jī)過(guò)程主要包括兩個(gè)步驟：

一是類似V系列手機(jī)部分(即Whitecap為核心的邏部分和射頻部分)開(kāi)機(jī)。

二是以Dragonball為核心的PDA部分開(kāi)機(jī)，其開(kāi)機(jī)過(guò)程如圖3.31所示。

圖3.31是手機(jī)PDA部分電源PDA-VCC的產(chǎn)生電路，由此可知，手機(jī)部分開(kāi)機(jī)通過(guò)控制電源U900產(chǎn)生ALRT-VCC，ALRT-VCC再經(jīng)Q9800就產(chǎn)生了PDA-VCC3.3V。圖3.30DragonballUART通訊控制邏輯簡(jiǎn)圖圖3.31PDA部分電源PDA-VCC的產(chǎn)生電路

2．復(fù)位信號(hào)產(chǎn)生(RESET)

復(fù)位信號(hào)產(chǎn)生即Whitecap發(fā)出RESET信號(hào)復(fù)位手機(jī)PDA部分。當(dāng)PDA-VCC上升到3.3V后，手機(jī)中的CPUU700開(kāi)始發(fā)出RESET信號(hào)，對(duì)手機(jī)的PDA部分進(jìn)行復(fù)位操作，如圖3.32所示。

U2000產(chǎn)生的復(fù)位信號(hào)使寄存器SCR、程序計(jì)數(shù)器DC、地址數(shù)據(jù)寄存器清零，并使PDA系統(tǒng)復(fù)位。

Dragonball32.768kHz產(chǎn)生16.8MHzDragonball工作主頻，成為PDA系統(tǒng)時(shí)鐘。圖3.32手機(jī)的PDA部分進(jìn)行復(fù)位操作

3．手機(jī)部分與PDA部分硬件通信

手機(jī)PDA部分復(fù)位之后，開(kāi)始調(diào)用FLASHROM中的程序以啟動(dòng)PDA功能。首先手機(jī)部分與手機(jī)PDA部分二者之間要建立通信。具體步驟是：U2000內(nèi)部的中斷控制器發(fā)出中斷請(qǐng)求DW-INT，當(dāng)U700的通用并口收到這一中斷申請(qǐng)后會(huì)立即通過(guò)另一通用并口DPBS發(fā)出中斷響應(yīng)信號(hào)DW-INT，最后手機(jī)PDA部分的U2000收到這一響應(yīng)信號(hào)就標(biāo)志著二者硬件通信的實(shí)現(xiàn)。

4．手機(jī)部分與PDA部分的軟件通信

在硬件通信完成后，一方面U2000會(huì)調(diào)用相關(guān)程序以開(kāi)始顯示開(kāi)機(jī)畫(huà)面，與此同時(shí)，U700控制打開(kāi)相應(yīng)的邏輯門(mén)，U700與U2000通過(guò)兩者之間的通用異步串行通信口(UART)進(jìn)行必要的且與PDA啟動(dòng)設(shè)置相關(guān)的數(shù)據(jù)交換，即所謂的軟件通信過(guò)程，同時(shí)也標(biāo)志著PDA邏輯部分的正常啟動(dòng)。

邏輯串行通訊控制的核心是U700。通過(guò)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(fù)

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

6．PDA手機(jī)的PDA維修

對(duì)于PDA手機(jī)的PDA部分的維修，首先我們可以根據(jù)PDA部分開(kāi)機(jī)的步驟進(jìn)行檢查，首先要檢查PDA的供電部分，如測(cè)量不正常，應(yīng)把PDA電路與手機(jī)電路隔離，即摘掉Q9800，再測(cè)量ALRT-VCC以區(qū)別是PDA部分還是手機(jī)部分電路的故障。若是PDA部分的故障，則應(yīng)詳查每一個(gè)電源的負(fù)載；若PDA-VCC3.3V正常，則應(yīng)檢查復(fù)位信號(hào)和16.8MHz工作主頻是否正常；若RESET不正常時(shí)，應(yīng)先取下R9860，加電測(cè)量R9842一端RESET信號(hào)是否正常，若有問(wèn)題，則故障主要來(lái)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(guān)。在實(shí)際維修工作中，當(dāng)我們利用數(shù)據(jù)線對(duì)PDA部分的FLASH編程時(shí)會(huì)遇到以下兩類問(wèn)題：

第一類故障是手機(jī)與電腦不能建立串行通信。此時(shí)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(jī)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(diǎn)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(xiě)入程序中出現(xiàn)異常。如數(shù)據(jù)校驗(yàn)出錯(cuò)、計(jì)算機(jī)讀取錯(cuò)誤等，這一類故障主要在手機(jī)PDA部分，應(yīng)重點(diǎn)檢查U9801、U9816、U2000、Dragonball等。在寫(xiě)入程序時(shí)，首先對(duì)U9801編程，然后再對(duì)U98l6編程。

3.2.2手機(jī)MP3播放器電路工作原理

以諾基亞3300手機(jī)MP3播放器電路為例進(jìn)行介紹。

1．概述

MP3的全稱是MPEGLAYER3，它是MPEG/AUDIO音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)的一部分，它能夠?qū)D音質(zhì)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(lè)文件，一般只有光盤(pán)文件的1/12。

隨著手機(jī)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的手機(jī)開(kāi)始集成MP3播放功能，例如諾基亞3300，海爾Z1000M、T8000，西門(mén)子6688等機(jī)型。MP3手機(jī)的實(shí)用功能簡(jiǎn)述如下：

(1)音樂(lè)播放功能。MP3音樂(lè)是以數(shù)字方式播放的，如果要播放MP3文件必須有相應(yīng)的數(shù)字解碼播放系統(tǒng)。在諾基亞3300手機(jī)中，通過(guò)專用的解碼芯片進(jìn)行MP3音樂(lè)的解碼，再還原為聲音信號(hào)播放輸出。

(2)?FM功能。這個(gè)功能是很有必要的，MP3手機(jī)實(shí)現(xiàn)FM功能常見(jiàn)的是在手機(jī)中內(nèi)置FM收音機(jī)電路，目前，大多數(shù)MP3手機(jī)都采用這種方法。由于FM收音機(jī)的技術(shù)門(mén)坎不高，做好并不困難。

(3)錄音功能。手機(jī)中集成錄音功能，必要時(shí)可以將手機(jī)當(dāng)做錄音筆使用。

2．MP3手機(jī)的工作原理

手機(jī)中內(nèi)置MP3功能，其電路結(jié)構(gòu)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(jī)的MP3播放流程、音頻錄制回放流程、FM收音機(jī)電路；另外還有大量數(shù)字接口電路，包括耳機(jī)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(gè)部分：DSP和CPU之間的接口部分、直接存儲(chǔ)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(jī)中加入了MP3功能，但手機(jī)依然是作為一個(gè)通訊器使用的，因?yàn)镸P3電路的DSP芯片是比CPU低一個(gè)中斷級(jí)別的，同時(shí)MP3控制是通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)的，CPU和MP3之間的接口通過(guò)UART接口或SPI或者I2C總線來(lái)傳輸控制數(shù)據(jù)指令，包括開(kāi)機(jī)后MP3的供電啟動(dòng)、MP3電路的復(fù)位、錄制/回放電路的選擇、耳機(jī)插入和歌曲選擇等等。大部分的MP3電路的檢測(cè)功能是由CPU完成的。

(3)娛樂(lè)功能電路工作原理。諾基亞3300手機(jī)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(guò)耳機(jī)實(shí)現(xiàn)電話功能；

②通過(guò)耳機(jī)實(shí)現(xiàn)MP3/AAC文件的回放功能；

③FM調(diào)頻收音機(jī)收聽(tīng)電臺(tái)廣播；

④以AAC格式錄制調(diào)頻收音機(jī)或模擬音頻信號(hào)，并可通過(guò)耳機(jī)監(jiān)聽(tīng)錄制過(guò)程；

⑤錄制語(yǔ)音備忘錄；

⑥通過(guò)USB接口下載MP3/AAC文件；

⑦可以將MP3文件設(shè)置成MP3音樂(lè)鈴聲。同時(shí)，諾基亞3300手機(jī)中由于集成了SIM卡電路和FLASH存儲(chǔ)電路而使其調(diào)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(hù)電阻R921和供電管N920組成。在播放MP3文件時(shí)，系統(tǒng)從MMC卡里讀出MP3/AAC格式的文件，將其傳送至DSP內(nèi)部。在錄制AAC格式的音樂(lè)文件時(shí)，系統(tǒng)會(huì)將錄制完成的AAC文件存入手機(jī)MMC卡中，MMC卡有雙向輸入/輸出端口，在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，只能使用其中的一個(gè)端口。在播放時(shí)，從MMC卡中讀出數(shù)據(jù)包，經(jīng)ADSPMMC總線輸入DSP芯片內(nèi)部進(jìn)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(nèi)部經(jīng)過(guò)DAC轉(zhuǎn)換和音頻放大后由N940的D1腳、C1腳輸出至耳機(jī)接口。圖3.34所示是播放MP3歌曲的信號(hào)流程。圖3.34播放MP3歌曲的信號(hào)流程當(dāng)諾基亞3300使用FM收音機(jī)功能時(shí)，其播放流程會(huì)因?yàn)橐粼吹牟煌a(chǎn)生變化。播放MP3歌曲時(shí)，音源由MMC卡提供；收聽(tīng)電臺(tái)廣播時(shí)，則是由FMRADIO提供。但是后面的信號(hào)處理是相同的。

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

AAC文件的錄制過(guò)程與MP3文件的播放過(guò)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(cè)LINEINDET信號(hào)來(lái)決定，在錄制時(shí)，提供哪一條路徑，選擇哪一路信號(hào)作為音源，電平音量控制、選擇路徑的調(diào)整同樣也是由軟件控制的。

在錄制FM調(diào)頻收音機(jī)電臺(tái)/直錄時(shí)可通過(guò)耳機(jī)來(lái)監(jiān)聽(tīng)錄音效果，圖3.35中的虛線部分的路徑為監(jiān)聽(tīng)聲音信號(hào)的路徑。圖3.35AAC文件的錄制電路方框圖

(6)?MMC卡電路。當(dāng)手機(jī)需要播放MP3歌曲時(shí)需要從MMC卡中調(diào)用資料。由電路圖3.36可知，對(duì)于MMC卡的控制是通過(guò)MMC-PWR-EN信號(hào)來(lái)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(dá)到對(duì)MMC卡的控制的。當(dāng)系統(tǒng)要從MMC卡中調(diào)用資料時(shí)，首先會(huì)使MMC-PWR-EN信號(hào)置為高電平并送入N920的3腳，同時(shí)在VBAT與N920的1腳相連，在滿足這兩個(gè)條件后，N920由其5腳送出3.3V供電電壓，經(jīng)接口的4腳為MMC卡供電，使系統(tǒng)能夠?qū)ζ溥M(jìn)行讀出或?qū)氩僮?。手機(jī)沒(méi)有啟動(dòng)多媒體電路的功能時(shí)，MMC-PWR-EN則跳變?yōu)榈碗娖?，N920的5腳、4腳關(guān)斷輸出電壓3.3V。圖3.36MMC卡電路原理圖

MMC卡通過(guò)1腳DATAO、3腳CLK卡時(shí)鐘以及7腳DATA3完成對(duì)MM3/AAC格式的調(diào)用，被調(diào)用后，資料通過(guò)ADSPMMC總線輸入D851內(nèi)部，在其內(nèi)部進(jìn)行解碼，再經(jīng)過(guò)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(jīng)I2C總線播放數(shù)字音頻信號(hào)送入N940的H1腳、J2腳、F1腳、G1腳、J3腳，由于文件在存放時(shí)，就是以MP3/AAC格式的數(shù)字信號(hào)形式，所以在其內(nèi)部只需經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換還原成為模擬立體聲音頻信號(hào)，由N940的C1腳RHPOUT、D1腳LHPOUT輸出，經(jīng)電容C559、C960耦合之后，由耳機(jī)接口輸出。

DSP對(duì)N940的控制是通過(guò)I2C總線的SDA和SCLK、C3MODE實(shí)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(jī)提供了三種錄制源：一是通過(guò)音頻線與外部設(shè)備的耳機(jī)相連進(jìn)行直錄，二是錄制FM電臺(tái)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(guò)選擇就顯得尤為重要，諾基亞3300是通過(guò)軟件來(lái)管理的。

如圖3.37所示，X940為直錄端口，經(jīng)過(guò)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(jī)IC的22腳、23腳輸出之后，也經(jīng)過(guò)耦合電容C945和C948輸入N940的B9腳、C9腳。另外，當(dāng)用戶進(jìn)入錄音備忘錄功能時(shí)，GSM部分音頻信號(hào)GSM-HF經(jīng)C950、R921輸入至N940的A8腳。此為三個(gè)錄制信號(hào)的輸入路徑。錄制音頻源電路的選擇是由軟件來(lái)控制的，對(duì)于GSM-HF錄制源和調(diào)頻收音機(jī)這兩個(gè)錄制源的選擇，由FM收音機(jī)的供電開(kāi)關(guān)鍵來(lái)控制。在錄制時(shí)，當(dāng)用戶啟動(dòng)FM收音機(jī)功能時(shí)，F(xiàn)MRADIOAUOIOR有效；當(dāng)用戶未啟動(dòng)FM收音機(jī)功能時(shí)，GSM、HF有效。

為了節(jié)約電量，調(diào)頻收音機(jī)可以被關(guān)掉，N365的TMUTE引腳沒(méi)有使用，同時(shí)VEM模塊也能夠關(guān)斷GSM-HF信號(hào)，直錄接口的信號(hào)是不能關(guān)閉的。但LINEINDET可以檢測(cè)到音頻線是否接入，該LINEINDET信號(hào)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(hào)器的輸出經(jīng)過(guò)來(lái)自DA250的控制接口(SDIN-SCLK-CS，MODE)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

軟件完成音頻信號(hào)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(guān)的源極/輸出和輸入、電平和音量控制，選擇路徑的調(diào)整和用戶希望的鈴聲設(shè)置和調(diào)節(jié)。

當(dāng)錄制FM收音機(jī)或線路輸入的聲音時(shí)，可通過(guò)耳機(jī)監(jiān)控聲音信號(hào)，在錄音期間的來(lái)電可以用耳機(jī)接聽(tīng)。通過(guò)多媒體數(shù)字信號(hào)編碼、解碼器，用低電平臨界錄音信號(hào)被混頻到GSM的下行鏈路中，GSM的下行鏈路對(duì)錄制的音頻信號(hào)沒(méi)有影響。在三路錄制源當(dāng)中，由于GSM-HF只是單道信號(hào)，所以是沒(méi)有立體聲功能的。N940對(duì)輸入的錄制信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，而后分兩路，一路經(jīng)I2C線輸出至DSP芯片，在其內(nèi)部經(jīng)串并轉(zhuǎn)換之后進(jìn)行存儲(chǔ)；另一路則是用于監(jiān)聽(tīng)線路，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后也由N940的C1腳、D1腳輸出至耳機(jī)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(diào)頻收音機(jī)的重放，同時(shí)產(chǎn)生振鈴聲并能控制振鈴信號(hào)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(hào)也是經(jīng)過(guò)DSP信號(hào)的I2C總線，輸入N940的H1腳、J2腳、F1腳、G1腳、J3腳，在其內(nèi)部經(jīng)過(guò)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(dāng)用戶使用耳機(jī)時(shí)，則C1腳、D1腳信號(hào)起作用。未使用時(shí)，A2腳、A3腳經(jīng)過(guò)C970、C972電路耦合。送入N941振鈴放大器的IN+、IN-進(jìn)行功率放大之后由V01、V02輸出，推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲，N940的供電為E1腳、J5腳、J7腳。3.2.3手機(jī)FM收音機(jī)電路工作原理

以諾基亞5510手機(jī)FM收音機(jī)電路工作原理為例。諾基亞5510型手機(jī)的收音機(jī)電路在娛樂(lè)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(jī)天線使用外部耳機(jī)聽(tīng)筒線。由聽(tīng)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(hào)從U801的47腳輸入，送往TEA5757內(nèi)部的共基極高頻放大電路。由變?nèi)荻O管D802和L802、C819組成一個(gè)調(diào)諧電路，調(diào)諧頻率受U801的9腳輸出的TUNE信號(hào)控制。圖3.38收音機(jī)電路元件圖3.39諾基亞5510手機(jī)FM收音機(jī)電路原