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发布时间:2020-06-06 14:25:35

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作者:张兴伟等

出版社:电子工业出版社

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EMP芯片组手机电路原理与维修

EMP芯片组手机电路原理与维修试读:

前言

相对于TI、ADI、杰尔、英飞凌等手机芯片组,EMP(爱立信的移动电话平台)芯片组手机的维修技术资料较少。为此,笔者多方收集了大量关于EMP芯片组手机的相关资料,并对其总结,选择了一些具有代表性的索尼爱立信与LG手机电路来进行讲述,力图为手机维修技术人员提供更具指导性、实用性的手机维修资料,使手机维修技术人员或相关电子技术人员能通过这些资料迅速地了解EMP芯片组手机的电路原理与维修技巧。

本书选择了具有代表性的几个EMP芯片组机型电路进行讲述,也适用于那些采用相似平台的手机,如厦新、夏普的一些手机也采用了EMP平台。

虽然做了很多努力,但由于相关资料收集困难,加上笔者自身水平有限,在芯片电路的理解分析上难免出现偏差。同时,由于条件所限,书中错误在所难免,恳请广大读者批评指正。

编著者

第1章 EMP基带芯片

EMP是爱立信移动平台(Ericsson Mobile Platform)的缩写。

EMP专注于GPRS/EDGE/WCDMA。目前,采用EMP芯片组的有索尼爱立信(Sony Ericsson)、LG、NEC、夏普(Sharp)、Arima、SAGEM,以及厦新(Amoi)、TCL、Bellwave、Flextronics、HTC等手机制造商。

EMP芯片组包含数字基带、复合模拟基带与复合射频芯片,本书将有选择地从维修的角度,对其中的一些具有代表性的、采用EMP芯片组的手机电路进行介绍。

1.1 数字基带信号处理器

EMP平台的基带芯片组是属于双芯片组,它包含数字基带信号处理器(DBB)与模拟基带信号处理器(ABB)。

EMP的数字基带信号处理器有MARITA、MARITA_COMPACT、MARITA2、MARIKA等。但以上分类只是一个大的类别区别,具体的要从型号上来区分,如DB2011、DB2012、DB2020等,如图1-1所示为数字基带信号处理器的实物图。图1-1 数字基带信号处理器的实物图

这些数字基带信号处理器的微处理器采用的是ARM内核。除提供GSM调制器功能外,还提供人机界面、按键接口、音频发生器接口、照相机图像数据与可编程的显示接口。2

在数据通信方面,数字基带信号处理器通常提供IC串行接口、SIM卡接口、GPIO接口、外接存储器接口、JTAG接口、RTC、数据通信接口、红外线通信接口、USB数据通信接口。

某些型号的数字基带芯片支持WCDMA与GSM双模式,支持GSM/GPRS网络信令,支持WCDMA加密算法与完整性,为WCDMA调制解调器提供高速串行链路,支持GSM AMR,提供连接WCDMA调制器的高速串行链路。

附图1所示的是LG-U8138手机中数字基带信号处理器MARITA的电路图,在阅读后面的内容时可参考它。1.1.1 硬件结构

数字基带信号处理器MARITA的硬件结构可分为6大部分:系统控制子系统、CPU硬件子系统、外设硬件子系统、GSM内核子系统、DSP硬件子系统、GAM硬件子系统,如图1-2所示。图1-3所示的则是MARITA 处理器硬件结构的详细内部电路方框图,从中可以看到MARITA处理器的内部结构。EMP平台的其他数字基带的内部电路结构均可参阅图1-2、图1-3。图1-2 MARITA处理器的硬件结构简图

CPU子系统包括微处理器内核、背板电路、JTAG、DMA控制器、系统RAM缓存与Boot ROM、用于连接外接SRAM与FLASH存储器的外接存储器接口(EMIF)。用于外设的总线结构是建立在基于ARM AMBA标准的多层增强高速总线(AHB)和增强的外设总线(APB)。用于CPU子系统的时钟来自系统控制子系统单元。复位线都是低电平有效。CPU子系统为ARM内核、AHB系统、EMIF、DMAC提供独立的时钟信号、复位信号。

除USB外,所有的硬件外设都是APB从属外设。系统控制单元(SYSCON)是APB从属外设,但它位于ASIC的上层。APB提供一个简单的接口,用以支持低效率的外设。在外设子系统中,有4个独立的APB总线,用于连接AHB与APB。

DSP硬件子系统被用来提高处理器的效率,如语音编码、多媒体应用支持等。DSP子系统采用的是得州仪器的CEEXTM内核。

GAM子系统是图形加速器模组子系统,它提供图像数据处理的硬件支持,并传输数据到显示电路。GAM也提供照相机图形数据的处理。图像数据可以是图形、静态图像或是动态视频。GAM硬件子系统包含图形数据存储器GRAM(160KB)、GAM控制器(GAMCON)、图形控制器(GRAPHCON),以及用于并行、串行显示的可编程的显示接口(PDI/SSI)和照相机数据接口(CDI)等。

GSM硬件子系统是一个独立的单元,它包括GSM调制器与GSM射频接口,并提供存储器控制与内接的RAM存储器。该硬件子系统的外设单元有RXIF、FCHDET、CRYPTO、EQU、NODI、4xCHD、GPRS CRYPTO、GPRS CRC24、CHE、DIRMOD、CLKCON、SERCON、TIMGEN、MEMSYS 与 IRAM。图1-3 MARITA处理器硬件结构的详细内部方框图

系统控制子系统(SYSCON)主要负责产生与分配时钟信号、复位信号给各相应的单元电路。GSM、GAM与DSP子系统有自己独立的系统控制器,但它们的控制都来源于系统控制子系统。系统控制子系统包含一个模拟和数字PLL单元,以及一个时钟倍频器。1.1.2 时钟与复位

数字基带信号处理器的RTCIN、RTCOUT端口外接32.768kHz的实时时钟晶体,与数字基带内部的电路一起组成实时时钟振荡电路。实时时钟信号除用于数字基带信号处理器本身外,还从数字基带的TRCCLK端口输出一个实时时钟信号,为模拟基带及其他单元电路提供实时时钟信号。

数字基带的实时时钟单元还有一个中断信号输出端口——RTCDCON端口。该端口输出的信号通常被用来实现手机的定时开、关机等功能。

数字基带信号处理器的MCLK端口是系统主时钟信号输入端口。系统主时钟由射频单元提供。

数字基带信号处理器还提供多个SYSCLK信号端口。系统主时钟信号经数字基带内的时钟单元处理后,从这些SYSCLK信号端口输出,为机器的其他单元电路提供时钟信号。

数字基带信号处理器有一个系统时钟信号的输入端口——RESPOW_N。系统主时钟信号来自复合模拟基带信号处理器的电源管理单元。

数字基带信号处理器还提供多个复位信号输出端口(RESOUT0_N~RESTOU4_N)。系统复位信号经数字基带处理后,在系统软件的控制下,经这些复位信号输出端口为机器的其他单元电路提供复位信号。在不同的机器中,这些端口的运用方法不同。

数字基带输出PWRREQ_N端口则连接到模拟基带信号处理器。1.1.3 存储器接口

数字基带信号处理器的外接存储器接口提供4个独立的片选端(CS0~CS4),每个片选端具有256MB的寻址范围。片选信号用以控制不同的存储器单元。

需要注意的是,这些片选端口的应用可能因机型不同而不同,具体由手机的系统软件决定。

数字基带提供24位地址线与16位数据线。外部存储器通过地址线、数据线连接数字基带的存储器接口。手机射频校正数据、音频参数、电池校正数据等都存储在外部的FLASH存储器中。

WEn、OEn、LBn、UBn等是存储器的控制信号,存储器所使用的复位信号通常由MARITA处理器提供。1.1.4 射频接口

数字基带信号处理器提供一个射频接口,整个射频电路都是由数字基带信号来控制的。EMP平台数字基带的射频接口都相似。图1-4所示的就是MARITA处理器的射频接口。

通常,有多个ANTSW信号被用来控制天线开关电路的信号通道切换。在某些机器中,它们还可能用于其他射频电路的频段切换控制。图1-4 MARITA处理器的射频接口

BANDBSEL信号通常被用来控制射频单元电路,如功率放大器与射频芯片内部电路的工作频段。PCTL信号被用来控制功率放大器。

TXON信号被用来控制功率放大器与射频芯片内发射机电路的启动。

RXON信号被用来控制射频芯片内接收射频电路的启动。

SYNCLK、SYNSTR、SYNDAT被用来控制频率合成电路。

DIRMOD0~DIRMOD3信号控制射频芯片内预分频器的分频比,以使射频VCO的工作信道发生变化,该信号通信用来实施发射调制。DCLK、IDATA、QDATA是GSM接收数字基带信号,来自射频单元电路。1.1.5 GPIO接口

MARITA、MARIKA等数字基带都提供多达48个GPIO信号端口。

MARITA处理器的GPIO端口信号在不同的机器中所起的作用是不一样的,具体由各相应机型的软件程序来决定。在分析实际的电路图时,可根据各相应机型中这些端口信号的英文缩写或这些端口的外接电路来分析判断。

表1-1所示的是LG-U8138手机中MARITA处理器的GPIO情况表,它描述了GPIO端口的应用、I/O端口的状态及有效电平等。表1-1 MARITA处理器的GPIO情况表续表1.1.6 LCD与照相机接口

数字基带信号处理器有一个图形加速器模组。图形加速器模组(GAM)子系统提供对视像数据处理的硬件支持,并提供LCD显示数据的传输。GAM也提供对照相机模组的支持。

1.LCD接口

可编程显示接口(Programmable Display Interface,PDI)被设计为可支持并行、串行显示的模组。GAMCON的32wordFIFO输出的显示数据经PDI单元传输到显示模组。PDI单元包含一个微处理器,执行16位的指令,独立区控制I/O端口。它具有128位的程序存储器,由CPU进行编程,可存储64条指令。

微处理器单元输出所有的设置与控制数据到显示电路。传输到PDI的数据是32位,PDI将其转换为8位的数据,并将它输出到显示模组。PDI单元在系统软件的设置控制下,可用做并行接口(PPI),或2用做串行接口(SSI、IC)。

图1-5所示的是MARITA处理器的显示与照相机接口。PDID0~PDID7是显示数据信号。图1-5 MARITA处理器的显示与照相机接口

2.照相机接口

照相机数据接口(CDI)单元被设计为支持一定范围的静态图像照相机模组。一个8位的并行总线被用来传输照相机模组的数据到CDI。照相机模组输出像素时钟到CDI单元,并限制并行总线上的数据。

CDI单元可以处理JPEG、RGB类型的图像数据,但是,只有YUV类型的图像数据可以被直接传输到显示模组。照相机图像数据可以被送到DMA通道,被存储器在外接存储器中。照相机模组还使用22IC接口及基带信号处理器的部分GPIO端口,IC接口被用来设置并控制照相机模组。2

当照相机模组停止供电时,照相机模组的IC总线必须为高阻2抗。IC命令被用来控制照相机的功能动作。GPIO端口输出的信号被用来控制照相机模组的启动与关闭。22

数字基带的CID0~CID7是照相机数据信号,ICSCL、ICDAT、CIVSYNC等则用于照相机的控制。1.1.7 其他电路

1.按键接口

MARITA处理器提供多个按键接口:KEYOUT0_N~KEYOUT5_N、KEYIN0_N~KEYIN4_N。在不同的机器中,这些按键接口可提供多个不同的按键功能,具体的由相应机器的驱动程序决定。

需要注意的是,用于手机开、关机的电源开关键通过模拟基带信号处理器实现,而不是通过数字基带的按键接口实现。

2.SIM卡接口

数字基带处理器提供SIM卡接口。

在SIM卡接口中,SIMDAT是SIM卡数据信号,SIMRST是SIM卡复位信号,SIMCLK是SIM卡时钟信号。

与大多数基带信号处理器一样,SIM卡需要经模拟基带信号处理器内的电平电路与数字基带进行通信。如图1-6所示为MARITA与SIM卡的通信路径。图1-6 MARITA与SIM卡的通信路径

3.USB接口

MARITA的USB单元支持符合USB2.0标准的全速率USB设备。它提供一个CPU与USB线之间的接口,并以最小的CPU介入来处理USB数据传输。它允许最多连接15个USB终端,每个终端的数据被缓存在USB单元中的RAM存储器。通常,数字基带的USB信号有如下一些。

USB 功能说明

USBDP USB 差分(+)信号线

USBDM USB 差分(-)信号线

USBSENSE USB 检测输入(通常由GPIO端口输入)

USBPUEN USB 电路控制

VDDUSB数字基带的 USB单元供电

4.多媒体存储卡接口

MARITA、MARIKA等处理器都提供了多媒体存储卡接口(MMC),但并不是每个使用MARITA(MARIKA)处理器的手机都使用了该接口。

接口中的MMCCMD是用于存储卡的控制命令端口,MMCCLK是时钟信号,MMCDAT则是一个双向的数据信号端口。

5.红外线接口

数字基带信号通常都提供红外线通信接口,支持FIR、MIR与SIR模式。

SIR模式支持的数据速率最高可达115200bps,其中包括9600bps、19200bps、38400bps、57600bps。

红外线接口中的IRRX是接收数据信号,IRTX是发送数据信号,IRCTRL是控制信号。

1.2 模拟基带信号处理器

EMP的模拟基带信号处理器包含多个不同的型号,如AB2000、AB2001、AB2011、AB2012等。这些处理器通常都是既可用于GSM手机,又可用于WCDMA手机。图1-7所示的就是两个模拟基带信号处理器(AB2011、AB2012)的实物图。图1-7 模拟基带信号处理器的实物图

EMP芯片组中的模拟基带信号处理器其实是一个复合的处理器,它包含了模拟基带与电源管理两大部分。模拟基带部分主要处理音频等模拟信号,提供DAC、ADC等电路;电源管理部分提供开关机控制、各种电压调节器、复位以及充电管理等。附图2所示的是LG-U8100(WCDMA)手机中的模拟基带处理器电路,在阅读后面的内容时可参考它。1.2.1 开机及电源电路

1.电池供电线路

手机由电池电源供电。电池电源经电池接口给手机的各单元电路供电,为复合模拟基带信号处理器的电源管理单元供电,供电线路很简单。

模拟基带处理器有4个电源端口:VBAT_A、VBAT_B、VBAT_C、VBAT_D。通常情况下,电池电源经一个(或两个并联的)电阻到模拟基带处理器的电源端口。

电源管理单元需要对手机电池的电量予以检测。模拟基带的FGSENSE+、FGSENSE-端口的内部电路被用来检测电池的电量。这个内部电路被称为FUEL GAUGE单元,它支持测量电流消耗与充电电流。

2.BDATA信号线

模拟基带处理器的BDATA信号端口被用来提供电池温度检测。电池温度检测的实施方式在不同的手机中可能有所不同。用于电池温度检测的温度敏感电阻可能被安装在手机电池内,也可能被安装在手机PCB上。

热敏电阻的阻值随电池温度的变化而变化,导致模拟基带处理器内的检测电路的信号电压随之变化。温度检测信号电压经模拟基带内的ADC变换后,送到数字基带信号处理器,数字基带会根据系统软件来控制手机的工作。

3.开机触发电路

处理器的电源管理单元提供ONSWA、ONSWB、ONSWC 3个开机触发端口,这3个端口可根据需要分别设计为不同的开机触发。

其中,ONSWA端口通常用于电源开关键开机触发,属于低电平开机触发。电源开关键的一端连接到地,另一端可直接接到模拟基带处理器的ONSWA端口。

绝大多数情况下,在采用VINCENNE处理器的手机中,电源开关键还会连接到数字基带处理器的按键接口,以实现挂机等按键功能。

处理器的ONSWB端口通常被用于手机连接相关附件时触发开机。例如,当手机连接充电器时,系统连接器的某个端口会产生一个开机触发信号,该信号被送到模拟基带处理器的ONSWB,触发手机开机。

模拟基带的ONSWC端口则被用来实现手机的定时开、关机等功能,与数字基带的实时时钟单元相关。该端口的触发信号来自数字基带RTC单元的中断输出。

需要注意的是,与ONSWA、ONSWB两个开机触发端口的输入信号所不同的是,ONSWC端口输入的信号是一个高电平信号。

4.电压调节器

模拟基带信号处理器内集成了多个电压调节器,为基带与射频部分的各单元电路供电。在不同的手机中,这些电压调节器的使用可能不同。

通常情况下,电压调节器LDOa与LDOb被用于射频电路,LDOe与LDOd被用于基带电路。电压调节器LDO LP用于实时时钟电路。

其中的BUCK电源被用来产生数字基带的内核电源,是一个降压电源。VBUCK电源由模拟基带内的电路与外接的相关电路组成。而这些外围电路可能各不相同。BOOST则是一个升压电源,通常用于背景灯驱动。其中的Vibrator是振动器驱动电路。

5.时钟电路

模拟基带信号处理器需要时钟信号,时钟信号又分为低频率的实时时钟与高频率的系统主时钟。图1-8所示的就是一个模拟基带信号处理器VINCENNE的时钟单元电路。

处理器可以与XTAL1、XTAL2端口的外接相关元件一起组成实时时钟电路。但在实际应用中,实时时钟信号通常由数字基带的实时时钟单元提供。图1-8 VINCENNE的时钟单元电路

模拟基带信号处理器所使用的系统主时钟信号通常都是来自射频单元。图1-8中的MCLK端口就是模拟基带信号处理器的系统时钟信号输入端口。

输入到SLEEP端口的信号来自数字基带信号处理器,用以控制手机是否进入睡眠工作模式,而CLKREQ信号是控制时钟电路的信号。1.2.2 充电控制

模拟基带的电池管理单元提供手机的电池温度检测、电池电压检测、充电控制等。

充电单元是否激活,取决于处理器的VDCIO端口信号。若该端口输入高电平信号,充电管理单元被激活。而充电开关电路是否启动则取决于电池电量。

在模拟基带信号处理器内,有一个可编程的充电器电路,用于给电池充电。它可以通过CHSENSE-来设置输出电压,也可以通过设置CHSENSE-的检测电阻来设置充电电流。

CHSENSE-的电压与反馈到CHSENSE-的电流不能直接由GPADC来测量。相反,两个测量放大器将它们的输入按比例地转换成GPADC输入范围内的输入信号,通过不断地综合输入到电池与电池输出的电流。FUEL GAUGE单元估算电池的剩余容量。

如果充电电源被连接到手机,充电电源经一个电路产生充电检测信号,该信号被送到处理器的VDCIO端口。

一旦基带系统检测到电池电压低于3.2V,处理器的CHREG端口输出控制信号,控制外接的充电控制开关电路开始工作,外接充电电源经充电控制开关电路给电池充电。1.2.3 SIM卡接口

VINCENNE处理器还提供SIM卡接口电路——它实际上是一个SIM卡电平转移电路。数字基带信号处理器经模拟基带信号处理器内的SIM卡接口电路与SIM卡进行通信(参见1.1.6中的相关内容)。1.2.4 ADC与DAC单元

模拟基带信号处理器有一个GPADC单元。GPADC是General Purpose ADC(通用目的的ADC),它主要用于手机的监测功能。

GPADC包含一个有多个输入端口的多工器,一个8位的ADC。在数字基带信号处理器的控制下,多工器选择输入的模拟信号,ADC单元则将模拟的输入信号转化为数字信号。GPADC有一个内在的控制器——AUTOADC2,它可在后台进行工作,而无需系统软件的介入。在不同的手机中,这些GPA端口的应用可能不同。

在DAC方面,数字基带信号处理器经DAC总线传输相关的控制信息到模拟基带信号处理器的DACDAT、DACCLK、DACSTR端口。数字基带信号处理器提供的控制数据经模拟基带内的DAC单元处理后,从DACO1~DACO3端口输出相应的控制信号。在不同的手机中,DACO端口的应用不同。但是,DACO3端口通常都是输出VCXOCONT(相当于AFC)信号,用于控制手机的时钟与基站系统的时钟同步。

模拟基带信号处理器还提供发射功率控制,它通过模拟基带信号处理器的PASENSE+、PASENSE-端口来获取发射功率放大电路的工作电流,以判断发射功率放大器的输出功率。

模拟基带信号处理器的PAREG端口则是功率控制信号VAPC的输出端口,该端口输出的信号被送到功率放大器的功率控制端口,用于控制功率放大器的输出功率。1.2.5 音频电路

模拟基带部分的主要功能就是完成音频信号的处理。音频信号处理分为上行链路与下行链路。

上行链路(发射音频)放大送话器转换得到的模拟话音信号,并将它转换成数字音频信号,将数字音频信号传输到数字基带信号处理器。需发送的信号经一系列的处理,得到复合GSM要求的发射基带信号,并将它送到射频电路。

下行链路(接收音频)对数字基带信号处理器输出的数字音频信号进行放大、滤波,并将它转换成模拟的语音信号,送到受话器或扬声器。

音频接口包含PCM编码与PCM解码单元、送话器放大电路、受话器驱动电路。PCM编码与解码器都有两个通道的16位可编程增益放大器。解码器单元还有一个接收音量控制电路,音频输入与输出可在正常端口与辅助端口之间切换。

模拟基带信号处理器提供了多种接收与发射音频接口,用于内置、外接音频。图1-9所示的是模拟基带最基本的音频接口。其中,BEARP、BEARN是接收音频(正常通话)输出端口;MIC1P、MIC1N是送话器的音频信号输入端口(正常通话);CCO是送话器的偏压电源输出端口;AUXO端口通常用于耳机接收音频;AUXI端口则用于外部线路音频输入。

通常情况下,会在发射音频与模拟基带芯片之间加入EMD/ESC保护电路。如图1-10所示为模拟基带芯片AB2012添加了ESD/EMC保护的音频接口。其中的Passive Audio Signal Interface 在实际电路中是一个多通道的RC低通滤波器阵列,它可提供ESD保护,同时还可以滤除800~2700MHz的射频信号。图1-9 模拟基带最基本的音频接口图1-10 模拟基带芯片AB2012添加了ESD/EMC保护的音频接口

第2章 LG-U8380手机电路原理与维修

LG-U8380 是LG公司推出的一款既支持 GSM 900/1800/1900 MHz 三频网络,又支持 WCDMA 的3G手机,图2-1所示的就是LG-U8380手机的外观图。

2.1 电源管理器单元电路

图2-1 LG-U8380手机外观图

在LG-U8380手机的基带部分,采用了三个主要的芯片:一个是数字基带信号处理器D600(MARITA),一个是WCDMA信号处理器D900(VANDA),一个是复合的模拟基带信号处理器N500(VINCENNE)。

模拟基带信号处理器(ABB)N500还集成了手机电源管理方面的电路,它提供接收、发射音频信号处理,提供开、关机控制、各种电压调节器,提供用于检测目的的辅助ADC单元等。附图3所示的就是N500芯片的电路图。2.1.1 电池供电

手机由电池电源供电。电池电源的供电电路很简单,电池电源经手机系统连接器X700到手机电路。

X700的25、26脚是电池电源地,X700的27~29脚是电池电源正极。从X700输出的电池电源VBAT连接到电阻R572、R573,经这两个电阻为手机电路提供整机电源VBATI。如图2-2所示为电池供电与电池电量检测电路。

电阻R572与R573连接到模拟基带信号处理器N500的F11、F12脚。N500的F11、F12就是电池电流的检测信号输入端口。在LG-U8380手机中,R572所连接的N500内的电路被称为FUEL GAUGE单元,它支持测量电流消耗与充电电流。

电池电源穿过电阻,等于电流进入或离去电池,综合的信息被用于ADC单元。LG-U8380手机中的R572、R573并联起来,串接在电池电源的供电线路上。

N500电路还提供电池温度检测。在手机内使用了一个温度敏感电阻PT500,构成电池温度检测电路如图2-3所示。该电阻被安装在主机板上接近电池的位置,使之能感应到电池温度的变化。PT500的阻值随电池温度的变化而变化,导致N500内的检测电路的信号电压随之变化。温度检测电压信号经ADC变换后,送到数字基带D600。D600会根据系统软件指令来控制手机的工作。图2-2 电池供电与电池电量检测电路图2-3 电池温度检测电路2.1.2 开机触发电路

在LG-U8380手机中,可通过三种方式来触发开机:通过电源开关键开机、连接外接附件到手机的系统连接器触发开机、实时时钟中断触发开机。对于一般的用户来说,常用的是通过电源开关键触发开机。

LG-U8380手机的开机触发采用的是低电平开机触发的方式。电源开关键的一端连接到地,另一端经R1116和按键板连接器CN967、CN801的16脚连接到模拟基带信号处理器N500的C4端口。

当电池被安装到手机时,N500的C4脚为高电平守候状态。一旦电源开关键被按下,并保持足够的时间,产生一个低电平开机触发信号ONSWAn,使N500内的开关机控制电路开始工作,触发手机开机。开机触发信号可在电容C533处检测(参见附图3所示的电路图)。

手机也可通过连接某些附件来触发开机。例如,当手机连接充电器时,系统连接器X700的6脚会产生一个开机触发信号,该信号经R710、N702的B1脚、D1脚输出开机触发信号ONSWBn。ONSWBn信号被送到N500的C5脚,触发手机开机。该信号可在测试点TP503处检测。

如果手机设置了定时开机,数字基带信号处理器D600可以从P12端口输出ONSWC信号到N500的A7脚,触发手机开机。ONSWC信号可以在测试点TP504处检测。与前面两个开机触发信号所不同的是,该信号是一个高电平信号。2.1.3 基带电压调节器

N500内集成了多个电压调节器,为基带与射频部分的各单元电路供电。

从附图3所示的电路图中可以看到,电池电源被送到N500的A12、M12、A3、E1等脚。电池电源经N500内的各电压调节器处理后,输出各种基带电源与射频电源。

N500的M11脚输出数字基带电源VDIG,经电阻R536给数字基带信号处理器D600供电。该电源可在电容C2200处检测。

N500的L12脚输出存储器电源VMEM,经电阻R535给数字基带信号处理器D600、D900与存储器供电。该电源可在电容C2202处检测。

N500的L2脚输出实时时钟电源VRTC,经R525给数字基带信号处理器D600内的实时时钟电路供电;经R2203给后备电池供电。

除以上电源外,N500电路中还有一个开关电源(VBUCK,降压电源),其电路如图2-4所示。

VBUCK电源由N500内的电路与外接的Q500、V502、L502、R540等组成。该电路产生的电源信号经N500内的电压调节器处理后,得到1.5V的基带信号处理器内核电源VCORE。

图2-5所示的则是另一个独立的数字基带电源电路。N500输出的VDIG电源经N700转换后,输出1.5V的VEXT15电源,给数字基带信号处理器D600与D900供电。该电压调节器被安装在D600附近。

图2-6所示的是USB电路的电压调节器电路。当USB数据线连接到手机时,从系统接口X700的16脚输入一个5V的电源,经电阻R705到N701的1脚。N500的B8脚输出PWRRSTn信号到N701的3脚,控制N701电路开始工作,输出3.3V的电源,给机器内的USB接口电路供电。图2-4 开关电源电路图2-5 数字基带电源电路图2-6 USB电路的电压调节器电路

图2-7所示的是蓝牙电路和T-FLASH卡的电压调节器电路。数字基带D600的N15脚输出控制信号BTF_REG_EN,经R874控制电压调节器U803的工作。U803的5脚输出电源,经R878给蓝牙电路供电,经R877给T-FLASH卡接口电路供电。图2-7 蓝牙电路和T-FLASH卡的电压调节器电路2.1.4 射频电压调节器

N500的A11脚输出VDD_B电源,经R1811到N1400电路,为WCDMA接收射频电路供电。N500的B12脚输出VDD_A电源,经R1810到N1100电路,为GSM射频电路供电。

除N500的A11脚、B12脚输出的VDD_A、VDD_B电源用于射频电路外,射频电路还使用一个独立的电压调节器,其电路如图2-8所示。图2-8 射频电压调节器

N500的C11脚输出EXTLDO电源被送到N1850的6脚,作为启动控制信号,控制N1850电路输出V_wivi_A与V_wivi_B电源,给WCDMA发射机电路供电。2.1.5 开机序列

当电源开关键被按下并保持足够长的时间时,产生低电平开机触发信号ONSWAn。开机触发信号ONSWAn被送到N500的C4脚,通过N500内的开关机控制电路,启动N500内的电压调节器,输出数字基带电源,为基带信号处理器、存储器供电。

数字基带信号处理器D600中的实时时钟电路产生32.768kHz的信号,从D600的W12脚输出,经R601到N500的M1脚,为N500提供最初的时钟信号。

同时,13MHz的系统主时钟电路(B1770)也开始工作,产生的13MHz信号经N1400电路处理后,从N1400的C7脚输出,经R1760为数字基带信号处理器D600、N500、D900提供时钟信号。

N500的B8脚输出系统复位信号PWRRSTn,并输出中断信号IRQ0n到D600。D600通过总线访问软件。若手机电路正常,D600通过串行总线发出指令,使N500内的电压调节器维持输出,手机完成开机。

2.2 模拟基带电路

音频信号处理要由N500内的电路完成,图2-9所示的是LG-U8380手机中音频路径的方框图。图2-9 LG-U8380手机中音频路径的方框图

音频信号处理分为上行链路与下行链路。上行链路(发射音频)放大送话器转换得到的模拟语音信号,并将它转换成数字音频信号,将数字音频信号传输到数字基带信号处理器MARITA(D600)。需发送的信号经一系列的处理,以符合GSM和WCDMA的要求,并将它送到射频电路。

下行链路(接收音频)对数字基带信号处理器D600输出的数字音频信号进行放大、滤波,并将它转换成模拟的语音信号,送到受话器或扬声器。

音频接口包含PCM编码与PCM解码单元、送话器放大电路、受话器驱动电路。PCM编码与解码器都有两个通道的16位可编程增益放大器。解码器单元还有一个接收音量控制电路,音频输入与输出可在正常端口与辅助端口之间切换。

需要注意的是,视频电话只能在WCDMA模式下使用。2.2.1 接收音频

图2-10所示的则是LG-U8380手机中N500的外接音频处理电路图。这一单元详细地讲述了语音呼叫中的接收音频部分。

在N500内的接收音频路径中,PCM语音解码器接收来自数字基带信号处理器D600输出的线性PCM语音编码的串行数据流。PCM语音解码器输出的信号被送到接收带通滤波器进行滤波。接收带通滤波器由一个高通滤波器与一个低通滤波器组成。

滤波后的信号被送到DAC单元,将数字音频信号转化为模拟的音频信号。DAC单元输出的模拟音频信号由一个可编程增益放大器放大并调节、整形。在接收路径的最后一级,是音频放大器与辅助输出。辅助音频放大器被用来驱动低阻抗的耳机受话器。2

可以通过IC接口来控制听筒放大器与辅助音频放大器的输出静音。在进行语音呼叫时,听筒放大器与一个辅助放大器差不多可以同时提供输出信号。

在受话器(听筒)模式,接收语音信号从N500的M4脚、L3脚输出(参见图2-10),经L501、L500、R502、R501与接口CN800的57脚、58脚到翻盖上的受话器。

在视频电话模式下,接收音频信号从N500的L4脚、J4脚端口输出,该音频信号首先由U500电路放大,经N501电路滤波后,再经模拟电子开关U503到音频放大器U501、U502电路。U501、U502放大后的信号经接口CN801、CN967的2脚、3脚、22脚、23脚电路和L1~L4,到翻盖上转轴处的扬声器。扬声器和按键连接器电路如图2-11所示。

在耳机模式下,接收语音信号从N500的L4脚、J4脚输出,音频信号首先由U500电路放大,经滤波器N501电路滤波后,由模拟电子开关将音频通道切换到耳机。音频信号从模拟电子开关U503的C1脚、A1脚输出,经C576、C577到耳机接口CN500。

在扬声器模式下,数字基带信号处理器D600有两个GPIO端口输出音频电路的控制信号。D600的GPIO_12端口输出AUDIO_AMP_EN信号,控制音频放大器U501、U502的工作;D600的GPIO_06输出HS_SPK_SEL信号,控制模拟电子开关U503的信号通道切换。

基带处理器D600还输出3D_CTRL1、3D_CTRL2、3D_OFF信号,控制U500电路的工作。U500芯片是一个用于移动终端的环绕音效处理器。

图2-12所示的是耳机接口电路。当耳机连接到手机时,输出一个耳机接入检测信号JACK_DET,该信号被送到模拟基带N500的GPA6端口。JACK_TYPE信号则被送到N500的GPA12端口,用于指示不同的附件类型。HS_CTRL1、HS_CTRL2、HS_CTRL3等3个信号被送到数字基带D600的GPIO14~GPIO16端口,用于实现音频播放等控制功能。图2-10 LG-U8380手机中N500的外接音频电路图图2-11 扬声器和按键连接器电路图2-12 耳机接口电路2.2.2 发射音频

手机的上行链路(发射)支持两个送话器输入与两个辅助音频输入。

N500的内部电压源(CCO)提供一个必须的驱动电流给送话2器。数字基带信号处理器通过IC总线可设置送话器偏压在2.2~2.4V之间。在LG-U8380手机中,送话器的偏压为2.4V。送话器偏压从N500的L9脚输出,经R586到N501的C1脚,经N501滤波后,给内接送话器供电(参见图2-10所示的电路图)。

在发射音频路径中,模拟的语音信号经放大后,先由ADC单元将模拟的语音信号转化为数字音频信号。发射路径中的高通滤波器被用来去除信号中的直流成分。数字音频信号经滤波后,被送到PGA单元。PGA单元可以调节总的增益,以适应不同发射音频路径的灵敏度。PGA单元输出的信号被送到PCM编码电路进行处理。PCM编码电路输出的信号经音频混合器电路处理后,输出PCM编码音频数据流,到数字基带信号处理器做进一步的处理。

在受话器模式下,送话器转换得到的模拟语音信号经R584、R585、N501、C566、C567到N500的M8脚、L8脚(参见图2-10所示的电路图)。N501(TJATTE2)是一个6通道的RC低通滤波器阵列,它可以滤除800~2700MHz的射频信号。另外,TJATTE2可以提供ESD保护。

在扬声器模式下,送话器转换得到的模拟语音信号经N501、C566、C567到N500的M8脚、L8脚。

在视频电话模式下,送话器转换得到的模拟语音信号经N501、C566、C567到N500的M8脚、L8脚。

当手机使用耳机进行通话时,耳机送话器转换得到的模拟音频信号经C500、N501、C517到N500的M6脚。2.2.3 其他音频处理

1.和弦音铃声

外接和弦音通道与下行链路中的扬声器模式一样,只是它们的信号来源不一样。如图2-13所示为和弦音铃声电路的方框图。

在和弦音通道,数字基带信号处理器D600内的DSP与Audio Mixer单元一起产生数字和弦音信号,经N500内的PCM解码器解码后,由听筒放大器放大,放大后的信号从N500的J4、L4端口输出,经U500、N501、U503、U501和U501电路到扬声器。

2.播放 MP3

手机的MP3功能支持PCM 44/48kHz取样速率。PCM 44/48kHz接收路径用于立体声头戴耳机。它也可以连接到一个差分负载,或用其中一个通道作为单声道的接收路径。

在立体声模式下,辅助输出(AUXO1、AUXO2)端口可以用来驱动头戴耳机。在信号通道模式下(单声道),BEARP可以用来驱动扬声器。图2-13 和弦音铃声电路的方框图

3.视频电话

视频电话模式与扬声器模式为同一个模式,可参考前面接收音频中的扬声器模式的内容。图2-14所示的就是手机工作在视频电话模式时,其音频信号处理的一个方框图。图2-14 视频电话模式时的音频方框图2.2.4 GPADC单元

GPADC是General Purpose ADC(通用目的的ADC),它主要用于手机的检测功能。

GPADC包含一个14个输入端口的多工器,一个8位的ADC。在数字基带信号处理器的控制下,多工器选择输入的模拟信号,ADC单元则将模拟的输入信号转化为数字信号。

GPADC有一个内在的控制器——AUTOADC2,它可在后台进行工作,而无需系统软件的介入。在LG-U8380手机中,并没有使用所有的ADC输入端口。图2-15所示的是LG-U8380手机中所使用的ADC端口与N500内GPADC单元的方框图。

在LG-U8380手机中,N500的GPA0用于射频温度检测,接收RTEMP信号。RTEMP信号由射频部分的B1501电路输出,射频温度检测电路如图2-16所示。B1501是一个SMD封装的温度传感器。图2-15 LG-U8380手机的ADC端口与N500内GPADC单元方框图图2-16 射频温度检测电路

N500的GPA2端口用于环路电压检测,接收VLOOP信号。该信号由GSM复合射频信号处理器N1100的J10脚输出,经R1220、R1224到N500的GPA2端口。该信号被用来检测GSM射频部分的频率合成电路是否锁定。

N500的GPA3端口接收N1620电路输出的WPOWERSENSE信号,作为WCDMA功率放大器模组控制电路的参考电压。

N500的GPA4端口用于WCDMA接收射频电路,接收N1400电路输出的WRFLOOP信号,用于检测WCDMA接收频率合成电路是否锁定。

N500的GPA6端口用于耳机接入检测,连接到图2-12所示的电路,输入JACK_DET信号。N500的GPA7端口输入VBACKUP信号,被用来检测后备电池电源。2.2.5 充电控制

在N500内,有一个可编程的充电器电路,用于给电池充电。它可以通过CHSENSE-来设置输出电压,也可以通过设置CHSENSE-的检测电阻来设置充电电流。

CHSENSE-的电压与反馈到CHSENSE-的电流不能直接由GPADC来测量。相反,两个测量放大器将它们的输入按比例地转换成GPADC输入范围内的输入信号,通过不断地综合输入到电池与电池输出的电流,FUEL GAUGE单元估算电池的剩余容量。一旦检测到电池电压低于3.2V,N500的D1脚输出控制信号CHREG到Q501的4脚,控制Q501电路开始工作。外接充电电源DCIN_2经Q501、R587、R572、R573给电池充电。图2-17所示的就是LG-U8380手机的充电控制电路。

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