新编GSM手机原理.ppt

手机原理 n 学习目的：知道手机有哪几大部分；各部有哪些器件实现了什么功能； 还有各器件工作条件是什么和由什么控制；再有涉及信号，要知她的通 路是什么，和有哪些变换。 nBB部分及附件工作原理 . BB部分框图,主要IC介绍 (MAD2, CCONT&CHAPS, COBBA), . 重点要掌握开机时序,各IC工作条件及逻辑音频信号处理过程 . 作为知识扩展GSM一些知识,IC内部结构只需了解即可 nRF部分 . 介绍RF 框图,RX&TX通路,本振和锁相环电路及RF IC( HAGAR, PA,双工 ) . 重点也掌握RX&TX通路及信号进IC是什么样出来又是怎样,各IC工作条 件,本振和锁相环电路,功率放大和控制电路-目的利用跟踪信号进行判 断 .作为知识扩展IC内部结构只需了解即可 手机框图 接收解调均衡 信道 分离 解密 信道 编码 话音 译码 发射 V C O 基准 时钟 CPU 中央 处理器 SIM 卡接口 调制 TDMA 帧形成 显示 加密 键盘 码速 适配器 信道编码 话音 编码 D/ A 合 路 器 频 率 合 成 器 A/D 存储器 数字 接口 听筒 话筒 射频部分逻辑/音频部分 对手机的理解 n从框图知手机是由射频（RF）部分和逻辑/音频（BB）组成 n也可理解为具有无线通话业务可移动的掌上微型个人电脑 n从而理解手机时，我们就可结合电脑和射频的一些知识 微电脑 -电源 -CPU -存储器 附件(LCD,键盘等) RFIRF + + 逻辑/音频部分 DCT3 BB Clock Diagram 简要介绍BB部分专用IC功能（重点） MAD2 内部结构(1) MAD(D300):数字信号处理；整机管 理；系统控制。 ASIC 专用集成电路,控制MCU与 DSP之间的通讯 DSP 数字信号处理器，控制接 口和语音编码/解码 MCU 主控制单元处理器 包括射频部分的控制 ,液晶显示驱 动.通信控制 ,键盘扫描,确定GSM系统 对本用户是否有使用本系统的权利；监 视信号场强；本机充电监视；控制整机 供电的开关状态；外部设备的接入监视 ；电池电压使用监视；以及对其它集成 电路的指令控制与相互之间的数据传送 ；对音频模块送来的PCM编码进行RPE LTP编码；信道编码；交织；加密； 接收通道的自适应均衡；信道分离；解 密；信道解码和语音解码等一系列的数 字信号处理 MAD2 内部结构(2) nDSP:Digital Signal Processor nDSP peripherals:DSP的外围电路 nLEAD core:Low power Enhanced Architecture DSP nDSP RAM nJTAG nAPI nMCU:Main Control Unit nARM core:Advanced RSIC Machine(RSICReduced Instruction Set Computer) nJTAG nIce crusher nSystem Logic nMCUIF: nPUP: nUIF:User Interface nSIMIF:SIM Interface nCTST:Clock,Timing,Sleep,Interrupt control Unit nDSPIF: nCoder nMFI:Modulator and Filter Interface nACCIF: Auto banding nSCU:Synthesizer Control Unit MAD2主要信号 nRF部分： nSDATA:PLL数据线 nSCLK:PLL时钟线 nSENA:PLL使能线 nHAGAR-RESET:HAGAR的复位信号 nTXP:发射功率控制信号（数字的，216HZ） nCOBBA信号： nCOBBAIF(3:0):COBBACSX,COBBADATA,COBBACLK nCOBBA-RESET nI/O data:COBBAIdata,COBBAQdataI/Q采样信号双向传输线 nPCM(4:0):PCMRXDATA,PCMTXDATA,PCMSCLK,PCMDCLK nCCONT信号： nCCONTCSX:CCONT片选信号 nCNTVR（4：0）：CCONT稳压器控制信号 nCHARGE-CONTROL:充电控制信号 nSLEEP-CLOCK:睡眠时钟输入 nPURX:开机复位信号 nCCONTINT:CCONT中断请求信号 nCCUT:充电完成信号 nCHARLIM:充电门限监测 nCARDDET:SIM卡识别信号 MAD2主要信号 nBUS线： nMBUS nFBUS(1:0）：FBUS-TX,FBUS-RX nMemory线： nMCUAD(21:0): 地址线 nMCUDA(15:0)：数据线 nMEMC(9:0): 控制线 nPOWERONX:S419开机线控制 nHEADDET:HEADSET监测信号 nHOOKDET：头戴式耳机开关监测信号 MAD2工作条件 nMAD工作需要三个条件：工作电压、复位信号、工作时钟 nMAD电压是由CCONT提供的1.9V的Vcore和2.8V的VBB电压供给的 nMAD的复位方式有CCONT提供的PURX信号，软件复位和watch dog复位。PURX可以复位MAD，但是一旦被 释放，将系统时钟同步。软件复位和watch dog复位是由软件控制的。 nMAD的时钟电路如下：MAD内部大多数时钟都是13MHZ的正弦波，它是由CCONT提供的32KHZ睡眠时钟和 26MHZ晶振产生的13MHZ提供的。经过两个PLL后供给LEAD和ARM.LEAD最大频率为78MHZ，ARM最大频率 为26MHZ。 nARM core：为了处理所有的HSCSD（High Speed Circuit Switch Data)数据，ARM运行最大时钟由13MHZ提高到26MHZ ，这就意味着需要增加一模拟的PLL电路。ARM也会保留较低的频率，26M,13M,6.5M交替使用。一般来说，开机运行 时的频率为13M，经过一段时间（10微秒）后会变成26M。ARM通过BUSC与System Logic和外部的memory Unit连接。 BusC允许ARM以不同的数据带宽连接外围设备。 nLEAD mega module:LEAD的导入是由API RAM完成的。在DSP复位信号释放之前，MCU将导入码载入到API RAM，此操 作是由DSP Boot ROM完成的。API和ARM,LEAD同时使用RAM space.API集成在LEAD中，是所有处理器核心的控制中心 。ARM和LEAD可以同时接入API，最大接入速度受DSP时钟限制。 写程序开机条件 (重点:不开机需检测的) n工作电压： VBAT,VBG,VRef,VBB,Vcore,Vcobba/VANA VFlash1,VPP正常 n工作时钟：Sleepclk=32.8KHZ Sysclk=26MHZ/38.4MHZ nBSI信号线：偏压和导通正常；电池类型识别 信号，当写程序时用于写程序初始化 n系统接口MBUS,FBUS(TX&RX)或USB导通良 好 开机过程 n开机流程：按下电源键，将使电源模块CCONT的E4脚由高电平变为低 电平，此触发信号使CCONT的稳压器打开，输出逻辑电源(VBB)。同时 ，MAD的F2脚（ROW1）通过一个隔离二极管从高电平变为低电平，该 信号使MAD检测符合整机运行程序数据后， MAD输出VCXOPwr信号给 CCONT，启动CCONT内的基准频率时钟电源VXO，CCONT从H5脚输出VXO 向26MHz晶振电路供电，G502工作得到26MHz经HAGAR分频得到主时钟 13MHz信号，再将它送到MAD(RFC)，MAD得到13MHz信号后，送出另外 一些复位信号和时钟给数字语音处理、逻辑射频接口及语音编译码电 路，同时调出存储器内的开机程序数据，送到CCONT内，经D/A转换成 模拟控制信号，使CCONT维持输出各项电压，实现开机。 手机的开机和关机方式 手机可以通过以下方式开机: 1.按下开关键开机(s419) 这时一个PWRONX 中断信号会从开关送到CCONT,从而启动开机程序.当电源开关按下， PWRONX 信号将会变成低电平,这时CCONT 会象通过充电器开机一样打开CCONT数字部份和 VCXO.如果64毫秒延迟过后PWRONX 是低电平,PURX 复位信号将被释放,此时SLEEPX 由MAD 控制.如果64毫秒后PWRONX 不是低电平,PURX 将不会被释放,CCONT将进入关机程序(数字部 份送关机信号给模拟部份)。 2.连接充电器开机 手机通过检测VCHAR 电压检测到充电器后启动开机程序.当手机联上充电器且电池电压 超过 3.0伏时,手机会立刻打开数字电压,当工作电压稳定后(电压打开后50微秒)CCONT的数 字单元的复位信号将被释放,VCXO 的工作电压也被打开,CCONT 数字部份的计数器将使MAD 保持复位状态62毫秒(PURX)以保证由VCXO提供的时钟信号足够稳定。经过62毫秒延迟后MAD 复位信号被释放,此时VCXO将由MAD 控制(SLEEPX). 3.电池中断 智能电池具有给手机上电的功能,当电池通过BTEMP 引脚给CCONT 一个短的电压脉冲 (10毫秒)时,CCONT 将被击活而启动开机程序。 4.RTC(real time clock)中断 如果手机关机时已被设定了闹钟功能,则到所设定时间时手机的实时时钟会产生一个 中断信号,这个RTC 中断信号连接到PWRONX ,它和按下开关键一样会给CCONT一个开机信号 从而启动开机程序. 5.写Flash开机 一个完整的写FLASH的实现过程 n1、供电； n2、检测MBUS线（数据总线）的状态，将MBUS线置低，FLASH下载登录码； n3、MCU使FBUSTX线（写数据传送）(下简写为FTX)置低； n4、PROMMER 使MBUS三次为低，使MAD初始化； n5、PROMMER发信息给MCU，当FTX为高时，MAD的RAM从PROMMER下载第 n二登录码； n6、FTX为低时，MCU执行第二登录码； n7、MCU读FLASH的鉴定码并将其存到MAD的RAM； n8、PROMMER在FTX下降沿发虚拟字节给MCU，MCU使FTX置为高； n9、MCU开始外部RAM的测试； n10、在FTX上升沿时，PROMMER发虚拟字节给MCU，如果外部RAM OK的话， MCU使FTX为低； n11、在下降沿时PROMMER发虚拟字节给MCU，MCU使FTX为高； n12、FTX为高后，MCU发结构数字(包括系统类型、FLASH类型)给 PROMMER； n13、PROMMER发真正的下载程序给MCU，MCU将程序存到SRAM； n14、MCU要求PROMMER提供VPP，PROMMER擦写FLASH； n15、擦写完后，MCU发写完信息给PROMMER，PROMMER发记忆程序给 MCU； n16、MCU将FTX置为低，再置为高； n17、写程序开始； n18、程序写到MAD的RAM ，再通过RAM的引导存到FLASH。 手机关机的几种方式： n按开关键(s419) n电池电压过低 n移走充电器(在可激活式关断下) MAD2其他功能 n键盘部分： nROW(5:0):键盘行线的I/O线，其中，ROW(0)还是LCD并行驱动 数据线；ROW(4)还是LCD并行驱动选择控制线；ROW(5)还是 LCD串行驱动控制线/数据显示线；并行LCD驱动读/写选择线 。 nCOL(4:0):键盘列线I/O数据线 nCOL(4:0)常0，ROW(5:0)常1。 n当有一个键按下时，其对应的ROW线变成低电平，经过相应的ROW线送给 MAD，MAD根据ROW,COL的状态利用键盘扫描程序定位，确定是哪个键，然 后通过ROW(5)线送到LCD，在LCD上显示。 MAD2其他功能 MAD2其他功能 MAD2其他功能 CCONT结构 CCONT主要信号（重点） nVR1VR7:RF线性稳压器输出 nVref：参考电压 nV2v:Vcore nVBB nV5V:VCP nVR7base:VR7的基极电压 nV5V-2:VSRAM稳定VCP的作用 nPURX:MAD的开机复位信号 nCCONINT:CCONT的中断请求信 号 nSLEEPCLK:睡眠时钟输出 nCNTVR(4:0):线性稳压器控制 信号 nPOWERONX:电源开机控制 nSLEEPCLK:睡眠时钟输出 nCNTVR(4:0):线性稳压器控制 信号 nPOWERONX:电源开机控制 nEAD：外部附件检测 nIcharg:充电电流检测 nVcharg:充电电压检测 nBSI：电池类型检测 nBETMP:电池温度检测 nCARDDET:SIM卡检测信号 nSIMIF(4:0):SIM卡接口 CCONT的功能（重点） n7个2.8V线性稳压器位RF部分供电 （VR1-VR7) n基带稳压器为基带部分供电 (VBB) nV2V线性MAD核心电压稳压器 (Vcore) nPWM充电控制 nWatch dog关机 nSIM卡接口 n+5V开关模式稳压器 (VCP) n1.5V参考电压 (Vref) n8-channel A/D 转换 n32K睡眠时钟 n充电检测 n电池电压检测 n实时时钟 nRAM后备模式 CCONT结构功能及原理(1) CCONT有两种模式：正常模式和后备RAM模式。当PIN3脚MODE-SEL信号悬空时，为正常 模式，PIN4(VR3/RAM-BACK)输出VR3；当MODE-SEL信号为低时，为后备RAM模式，PIN4 输出RAM backup电压。 在RAM-BACK模式下，当有VBB和VR1(VXO)时，VR3/RAM-BACK为RAM提供2.8V的电压；当 RAM没有使用时，PIN3脚提供最小为2.0V的数据保持电压。 参考电压模块输出1.5V/1.25V的参考电压供给所有电路，参考电压的外部负载电路的 电流为200微安，它是由芯片生产时调节的。 MAD core线性稳压器为MAD core提供电压，其输出是可编程控制的，输出电压由1.3V 到2.65V，步进为225毫安。手机默认的值为1.975V。当该稳压器没有工作时，控制寄 存器为0，输出端悬空，为了不使晶体振荡器停止工作，必须要有保持电容。 VR1VR7线性稳压器：CCONT内部有7个独立的2.8V稳压器供给RF模块，它们是由RFreg 和Ctrl Reg1来控制的，所有的稳压器都是同一设计的，有着相同的属性,除了VR3。 VR3应用在低电流情况下，其输出受外部电路的影响。补偿电容大小的选择由输出电流 决定，如果一个稳压器没有使用，控制脚肯定接地，输出端悬空。所有稳压器的电流 总和不能超过330毫安。 睡眠模式下没有VR6(VCOBBA)输出的。 散热电路：散热电路用于保护电路不会过热，散热主要应用在激活或睡眠模式以减少 不必要的功耗。 电池电压检测：电池电压检测用于判断电池电压是否高于标准值。当电池电压低于关 断时的值，电池电压检测器将Vref和其他所有的稳压器关断，当VBB没有时，CCONT数 字部分复位，PURX为低。 CCONT结构功能及原理(2) n32K睡眠时钟用于CCONT内部和MAD的睡眠时钟。在睡眠时钟没有稳定之前，CCONT不会 n发复位信号给MAD。为了正常开机，必须仔细选择晶体的外围电路。 nPWM：Pulse Width Modulation PWM的频率为32.786KHZ，也可以用8192或256HZ，它们 n是由32KHZ分频后得到的。充电频率由PWM频率选择。 nWatch dog包含一个watch dog计数器和外围电路，用来控制CCONT开机和关机过程。 nWatch dog计数器和PWM使用相同的标准（PWM为32HZ时32分频），在开机状态下watch ndog 32s复位一次，通常情况下是由MAD复位的。 nA/D转换器：CCONT中有8路A/D转换器（VBAT,VCHAG,ICHAG, BSI, n BETMP,RSSI,EAD,VCXOTEMP)，将8路模拟信号转换成数字信号。MAD送A/D转换选择数 n据给CCONT，COONT的A/D转换数字部分将3bit的选择码解码。 nRTC-Real Time Clock实时时钟：RTC和CCONT的睡眠时钟一样使用32.768KHZ的时钟， n它有秒，分，时，天和定时功能，日历功能则是软件控制的。由于32.768KHZ不够精 n确，必须加上校准电路。RTC有辅助的后备电池，以便在主电池停止供电后依然可以支 n持RTC运行。 nRTC主要作用有： n1.将32.768KHZ时钟分频成秒，分，时，天 n2.校准电路使RTC比32.768KHZ的偏差更小 n3.当定时时间到时RTC提供中断信号使MCU中断 nRTC watch dog在12小时后切断后备电池供电 nMCU的接口 CCONT结构功能及原理(3) nAlarm:Alarm功能是当前时间和RTC时分寄存器内的时间吻合时，会送出一个中断 请求信号给MAD，MAD送出信号给BUZZER鸣叫告警。当RTC告警发生时，如果手机是 关断的，RTC将会通过RTCpwr送开机信号给CCONT的模拟部分，使其接通CCONT的数 字部分输出VCXO，就像按键开机一样。 nMCU的中断：CCONTIDR寄存器内存储秒，分，时，天，告警和充电中断状态。当充 电器连接或断开；秒，分，时更新时；当告警寄存器和当前时间吻合时， CCONTTDR寄存器将被激活，CCONTINT置“1”；当MCU收到中断请求信号时（反映 时间大约1毫秒），MCU读取CCONTIDR寄存器的内容，分辨出中断的类型，将相应 的中断ID置“1”，如果是ChargInt，则MCU将会根据charger情况判断时开始充电 还是结束充电；如果是RTC秒中断，MCU将会更新时间；如果是RTC分/时中断， MCU将会更新时间并在LCD上显示；如果是RTC天中断，则MCU将会更新DAY寄存器， 如果是Alarm中断，MCU将会采取相应的对策告警。当所有的中断同时发生时， CCONTINT置低，MCU分辨是否有两个或两个以上的中断请求信号发生，MCU会读取 多个CCONTIDR以判断有几个中断。 SIM卡电路及原理 COBBA结构 COBBA的主要信号 nCOBBAIF(3:0) nI/Qdata（1：0） nPCM(3:0) nAFC:自动频率控制 nCOBBA-RESET： nTXC:发射功率等级控制信号 nTXIN/TXIP/TXQN/TXQP nRXIP/RXQP nRXREF:接收通路内部参考缓冲信号 COBBA功能 nCOBBA是基带和RF单元之间一块特殊的电路控制的接口。 n COBBA进行同相和正交的接收和发射信号的A/D和D/A转换。也进行从 UI单元接收到的音频信号和发送到UI单元的音频信号的A/D和D/A转换。 n COBBA根据MAD的数字控制向RF单元发送模拟的TXC和AFC信号。以及 将模拟的AGC信号转换成DSP所需的数字信号，用于高速编码的声频信号 的传输(MAD电路完成数字语音信号处理)。 n COBBA是双电源电路,数字部分的电源由基带电源VBB提供,模拟部分 的电源由模拟电源VCOBBA提供。 n COBBA支持三个话筒输入和两个耳机输出。输入信号可来自内部的话 筒。头戴式耳机的话筒或外部的话筒。不同来源的话筒信号接到COBBA 的不同输入端。这些输入端各不相同。 n MIC1输入端用於可直接连到系统连接器的头戴式耳机的话筒。内部 话筒连到MIC2，外部前置放大的话筒连到MIC3， COBBA还 有三种声频信号输出,其中双端的EAR线用於内部耳机，HF用於附件的声 频输出，第三种声频输出端AUXOUT只用於头戴式耳机话筒的偏置供电， 内部耳机的输出为双端型输出，可驱动一个动态喇叭。 COBBA内部结构及功能(1) COBBA内部结构及功能(2) 音频处理过程 在说话时，话音模拟信号首先通过X200的MIC(机内话筒)的声电转换, 经L402阻抗匹配，C120耦合送到N100的A3、B3脚。(而使用机外话筒 是由XMICN、XMICP经L400、R105、C100送到N100的A1、A2) 。先在 COBBA内进行音频放大，然后在COBBA内进行PCM编码，从而对模拟信 号进行取样/量化，变成一个二进制数的64Kbit/S的话音数字信号， 然后把话音数字信号送到 MAD里，在MAD内部进行语音压缩编码 (RPE-LTP即规则脉冲激励-长期预测编码)，把64Kbit/S的数字话音信 号压缩成13Kbit/S的数据信号,再进行信道编码(即加上9.8Kbit/S的 检错、纠错码元，以防止传输过程中受到干扰而令话音失真)，变成 22.8Kbit/s的数据信号，最后进行交织, 加密，形成270.833Kbit/s 的数据流（TDMA帧信号），再回送到COBBA内进行GMSK调制，调频， 最后在COBBA内生成I/Q信号(TXIP、TXQP、TXIN、TXQN)再送到射频部 分（HAGAR）调制发射出去。 COBBA内部结构-音频通路 从MIC输入的信号先经过放大后送入一前置/低通滤波器， 然后送入13/14位的A/D转换器，将模拟信号转换成数字信号， 通过串行接口送给MAD进行调制。 COBBA内部结构-接收通路 RXIP/RXIN两路信号送入PGA（可编程的增益放大器）， 然后通过一个二次的sigma-delta调制器，经过三阶的正弦 滤波器后得到接收I/Q正弦波信号 Some knowledge of GSM nPCM编码：Pulse Code Modulation nGMSK:Gauss Minimum Shift Keying 高斯滤波最小移频键控 n交织：将GSM信息重新排列组合，比特扩展到不同的TCH脉冲中去 。 n加密：通过加密算法对交织重组的信息块加密。 nRPE-LTP编码：规则脉冲激励长期预测编码又是压缩编码,它是 在手机通话无说话声音时产生舒适噪音,把话音信号64Kbit/s压缩 成13Kbit/s产纯净的话音信息. n信道编码：实际上就是一个纠错的过程。 n均衡:进入信道前解码, 抵消信道自身产生的误码及其它. n信道解码:把多余码元去掉(纠错.控制.同步等码元),剩下纯净的 数字化. n语音解码:还原语音信息. 0.3GMSK调制方式 n0.3GMSK高斯滤波最小移频键控（0.3表示了高斯滤波 器的带宽和比特率之间的关系） 0.3GMSK（1） 0.3GMSK（2） nGMSK是一种特殊的数字调频方式，它通过在载波频率上增加或者减少67.708KHZ，表示或者0 n或1，利用两个不同的频率来表示0和1的调制方法称为FSK。在GSM中，数据的比特率被选择为 n正好是频偏的4倍，这样可以减少频谱的扩散，增加信道的有效性。比特率为频偏4倍的FSK， n称为MSK-最小频移键控，通过高斯预调制滤波器，可以进一步压缩调制频谱。高斯滤波器 n降低了频率变化的速度，防止信号能量扩散到邻近信道频谱。 n 0.3GMSK并不是一个相位调制，信息并不是象QPSK那样，由绝对的相位来表示。它是通过 n频率的偏移或者相位的变化来传送信息的。有时把GMSK画在I/Q平面图上是非常有用的。如果 n没有高斯滤波器，MSK将用一个比载波高67.708KHZ的信号来表示一个恒定的脉冲串1。如果载 n波的频率被作为一个静止的参考相位，我们就会看到一个67.708KHZ的信号在I/Q平面上稳定 n地增长相位，它每秒种将旋转67.708次，在每一个比特周期，相位将变化90。 n一个1将引起90的相位增长表示，两个1将引起180的相位增长，三个1将引起270的相位 增 n长，如此等等。同样的，连续的0也将引起相应的相位变化，只是方向相反而已。高斯滤波器 n的加入并没有影响0和1的90相位增减变化，因为它没有改变比特率和频偏之间的四倍关系 ， n所以不会影响平均相位相对关系，只是降低了相位变化时的速率。在使用高斯滤波器时，相 n位的方向变换将会变缓，但可以通过更高的峰值速度来进行相位补偿。如果没有高斯滤波 n器，将会有相位的突变，但相位的移动速度是一致的。 n 精确的相位轨迹需要严格的控制。GSM系统用数字滤波器和数字I/Q调制器去产生正确的相 n位轨迹。在GSM规范中，相位的峰值误差不得超过20。均方误差不得超过5 Speech Coder语音编码器 纠错 nGSM的空间接口的特性，决定了误码是不可避 免的。GSM的比特数据经过特殊处理后，使得 误码常常发生在那些次要比特上，重要比特对 话音的影响要比次要比特大的多。 nGSM比特分为三个等级：Ia，Ib，和II类。 n最重要的Ia比特将受到大量的纠错和检错的保 护（ 可以由CRC比特来进行检错），这些保护 比特也将在TCH脉冲中传送。Ia比特和次重要 的Ib比特都有卷积到错码的保护。II类比特在 TCH信道中占用较少的空间，没有检错和纠错 的能力。 Diagonal Interleaving交织 交织 n交织的目的是为了将GSM比特扩展到不同的TCH脉冲中 。如果有一个脉冲因为干扰而丢失了它的信息比特， 仍然可以通过纠错编码机制得到足够的比特数，来保 持一个可以接受的语音质量。 n语音数据的456bits划分为8块，每块57bits。每个TCH 传送2个不同的20ms中的数据，每组各传送57bits的一 个小块，即每个TCH传送114bits语音数据。在120ms时 间内，语音编码器将处理6个20ms的语音块，每块将产 生456bits，120ms共产生2736bits，则需要 2736/114=24个TCH脉冲传送。一个120ms的TCH复帧有 26帧，所以多出两个脉冲不需要传送话音。其中一个 传送SACCH，另一个作为闲置保留脉冲。 CHAPS内部结构 CHAPS 主要功能(1) nCHAPS是手机的充电模块。 n充电有两种方式：一种为标准方式即座充。标准充电方式就是将两线 充电器充电电压转化成全波整流输出电压。这种方式不损害手机寿命 ，充电时间较长。另一种为快充即旅充，它是三线的，其输出为持续 的限流输出电压，受PWM控制。 nCHAPS的结构及功能： n可控的低功耗电源开关 n输入瞬时电压保护 n散热保护 n输出过压保护 n受限的充电电流启动稳压器 n软件切换（需要外部电容） n充电类型的控制 n后备电池充电电路 CHAPS 主要功能(2) CHAPS 主要功能(3) n启动电路：启动电路包含一个线性启动稳压器，有限流的作用。启动电 路调节电池电压足够的高，当Vpwm信号送达时，手机可以开机，充电器 可以拿走，充电已完成；或者等到Vstart信号到达时关闭开机模式。 n充电泵：主要作用是提供高压 n输出过压保护：输出过压保护电路用来保护手机免于损坏，并且会定义 不同的电池类型在充电关断时的电压。当VBAT电压升高到VLIM1或VLIM2 时，开关立即关断。 n极限电压VLIM1和VLIM2是由LIM-input脚输入的逻辑低和逻辑高决定 的。LIM=LOW,选择LIM1，LIM=HIGH,选择LIM2。 n当输出过压保护电路的开关一旦关断，它将保持这种状态一直到输 入电压降落到标准值以下（VCHVBAT导致后备电池电流泄涌到 VB的情况是禁止的。 n温度保护：温度保护电路防止CHAPS不会过热，只在启动和PWM模式下使 用。在启动模式下，CHAPS温度引脚温度超过Thsd+，开关关断；当引脚 温度低于Thsd-，开关开启。在PWM模式下，开关的开启和关断是由PWM- input引脚为HIGH/LOW决定的。 CHAPS 主要功能(4) CHAPS 工作模式 nCHAPS的四种模式： nRESET 复位模式：这种模式下CHAPS没有工作，没有充电器连接，只有RTC后备电池充电 电路是激活的，在VCHVpor，VCHVBAT，CHAPS在经过短暂时延后进入开机模式或PWM模式 ，具体哪种模式由电池电压决定。当充电器断开后，VCHVPWM门限值，CHAPS进入PWM模 式。开关的状态由PWM控制。启动稳压器不再使用。 nPWM模式：PWM模式是电池电压足够高时的一种常见模式。在PWM模式下，电池充电是由 外部的软件控制的，逻辑高/低控制开关的连通/关断。当VBATVPWM时，就进入PWM模式 。 n保护模式：当VBATVLIM1/VLIM2；当VCHVCHprot；当TThsd+时，CHAPS进入保护模式 ，开关关断。 nCHAPS的主要信号 . VCH:输入充电电压 . RSENSE：电流输出，连接到电流感应电阻 . VBAT:电池电压，连接到CHAPS的电压检测部分 . VBACK:后备电池充电电压输出 . LIM:输出门限电压选择信号 . PWM:充电开关控制信号 . CTIM:软开关用的外部电容 充电电路 ADC值的计算 ADC值的计算 n1、电池电压ADC值的计算 电池电压是通过CCONT中Vbatadc测量出来的。在CCONT中电池通过 内置分压器分压出Vbat，然后与默认的最大值相比较，其adc值计算公式 如下： ADC-Value=1023*Vbat/Vbat-max,When Vref=1.5V. n 2、充电电流 ADC值的计算 充电电流是CCONT通过比较CHAPS输出的Vrsense和CCONT中的Vb后得出 压降Vichar,其adc值的计算公式如下： VIchar Vrsense Vb , Ichar Vichar/R204 ADC-Value=1023* k*Vichar/Vref, When Vref=1.5V. 3、充电电压ADC的计算 充电电压是CCONT测量Vchar取的电压电平，外界输入充电电压被 R209（47K）,R210（4K7）构成的分压电路分压出Vchar,其计算公式如下 ： Vchar-adc=V-charge-in*R210/(R209+R210) ADC-Value=1023*Vchar-adc/Vref,When Vref=1.5V ADC值的计算 n4、射频温度：（Hagar temper）ADC值的计算 射频温度电平是CCONT通过RSSIadc检测出来的，射频部分 的温度通过Hagar自身感应并产生出Vhagartemp，电平经R218（ 82K），R219（27K）分压电路分压后取得VRSSI电压送CCONT，再 经CCONT转换，其计算公式如下： Vrssi-adc=V-HGR-Temp*R218/(R219+R218) ADC-Value=1023* Vrssi-adc /Vref,When Vref=1.5V 5、电池的温度检测 电池的温度检测是通过电池内的一个温度敏感电阻R(t)来完 成的.在手机电路中,一个R222(100K)的上拉电阻连接电源 Vref,Vbtemp则通R222,Rt(NTC)分压电路从Rt(NTC)分出来的直流 电平经过R222给CCONT进行转换.如图(1),其计 算公式如下: Vbtemp-adc=Vref*Rt/(R222+Rt) ADC-Value=1023* Vbtemp-adc /Vref,When Vref=1.5V Rt(t)=Rref*exp(B*(1/-1/Tref) ADC值的计算 6、外部附件检测ADC值的计算 外部附件检测的充分条件是COBBA的Vcobba，Vbb, Vref提供 给COBBA工作电压,使其能正常工作。外部附件检测的必要条件外 部模拟音频电路必须参与工作，即Headdet 与Hookdet 先必须发 出有用信号MAD，在没有接免提头戴式耳机时，Headdet处于低电 平，Hoodkdet处于高电平；当接免提式头戴耳机并按下开关时 ,Headdet处于高电平，Hoodkdet处于低电平.在Headdet由低电平 变为高电平时,会发出一个中断指令给MAD,MAD启动COBBA与CCNOT 中EAD检测电路，COBBA中AUXOUT输出2.1V左右的直流电平经R112 （220R），R106（1K），R103(2100K）分压后,R103/2上分得的 直流电平送给CCONT。并AUXOUT输出电压在R103分得的直流电平经 过L400，XMICP,XMIC,L400，R100,V100使得Hookdet由高电平变为 低电平变为有效信号,而使MAD能顺利控制COBBA与CCONT完成EAD检 测.其计算公式如下： VEAD-adc=V-Auxout*R103-1/(R103+R106-1+R112) ADC-Value=1023* VEAD-adc /Vref, When Vref=1.5V R103-1=R103/2. ADC值的计算 n7、电池尺寸信息检测 不同种类的电池可通过电池内的一个下拉电阻Rs来区分,在手机中有 一个R221(150K)的上拉电阻连接至VBB.VBSI则通过R221,Rs构成的分压电 路从Rs分出来的直流电平经过R220给CCONT过行转换.如图(2)其计算 公 式如下: Vbsi-adc=Vref*Rt/(R221+Rs) ADC-Value=1023* Vbsi-adc /Vref,When Vref=1.5V BSI(Battery Style Identify)信号详解： BSI信号主要用于检测电池的类型以及电池是否取走与加上，以保护 SIM卡，防止数据丢失。 BSI信号连接到MAD的SIM卡监测器引SIMcarddetx，它是一个门限电 平监测器，其控制信号为一个上升沿为0.85V，下降沿为0.55V的开关电 平，相当于一个施密特触发器。因BSI在电池上片位较Vbat的短0.7mm， 当电池加于手机上时，此时并不能开机，而是当SIMcarddetx达到0.85V 的上门限电压，才给MAD开机指令，让手机开机（故若手机为可写不开机 ，也应检查BSI的阻值及电压）。当电池取下时，SIMcarddetx先达到 0.55V的下门限电平，产生触发信号使手机系统关闭SIM卡的所有操作， 从而有效防止了SIM卡数据的丢失。 射频部分 RF 部分- Block Diagram RX T X RX 900通路 接收/发射双工 (天线开)Z502 第一声表面高频 滤波器 Z501 线性低噪声放 大器 V501 平衡/不平衡信 号耦合器T501 射频信号处理IC N500 RXI RXQ 去基带 第二声表面高 频滤波器Z500 本振 VCO G500 RF接收部分(主要信号) nRXIN/RXIP,RXQN/RXQP nAFC nRFBUSEN1,RFBUSCLK,RFBUSDATA RESET PCN接收通路的信号流程图 接收/发射双工 (天线开关)Z502 第一声表面高频 滤波器Z501 线性低噪声放大 器 V500 平衡/不平衡信 号耦合器 T500 射频信号处理IC N500 RXI 去基带 第二声表面高频 滤波器Z500 本振VCO G500 天线及天线电路 天线电路原理(1) Hda12手机使用内置天线。天线感应到的天线信号被转化成高频电信号，这些信号 包含GSM900接收射频信号、DCS1800接收射频信号和其他的一些无用信号。这些信 号首先到达天线开关Z502，天线开关Z502是一个包含射频开关的双讯器。它实际 上和双工滤波器差不多，是由两个带通滤波器构成的，不同的是天线开关的工作 频带比双工滤波器的要宽，它将GSM900和DCS1800信号分开。而且它还将接收射频 信号和发射射频信号分离，以防止强的发射信号对接收机造成影响。 Z502的2脚和16脚分别是Vc1(DCS)和Vc2(GSM)，10脚和8脚分别是Tx2(DCS)和 Tx1(GSM),12脚和14脚分别是Rx2(DCS)Rx1(GSM)。其余各个管脚都是地端(GND)。 其中，Vc1和Vc2是两个控制信号，它们控制着天线通道的信号的接收和GSM、DCS 信号的发射。如果Vc2和Vc1欧都是低电平，天线开关工作在接收状态，发射通道 是关闭的。此时GSM和DCS信号都可以进人天线开关，经里面的带通滤波器分别进 入GSM和DCS信号通道，而带外的一些无用信号都被滤掉了。 如果Vc2是高电平，而Vc1是低电平，则天线开关Z502将天线连接至GSM发射通路， 此时GSM信号可以从天线发射出去；当Vc1是高电平，Vc2是低电平时，Z502将天线 连接至DCS发射通路，此时DCS信号可以从天线发射出去。 天线电路原理(2) n由于在GSM规范中采用了频分多址(FDMA)和时分多址(TDMA)技术， 接收机与发射机是间隙工作的。在发射时，一帧时间4.62ms，一 帧又分为8个时隙， n每个时隙宽度为577s 。所以在发射时可以看到控制天线开关发 射的控制信号不是一个连续信号，而是一个脉冲信号。 n 在图中我们量到的是在GSM900的发射时的Vc2信号的波形，它 的周期是4.615ms，脉冲宽度是0.57ms。 n 在实际电路中，Vc1和Vc2是通过TXDCS和TXGSM来控制的。 接Vc1和Vc2的C590和C591是隔直电容，可以滤掉一些使天线开 关产生误关断的杂波，R523和R524是限流电阻，L508和L509是 扼流电感。L510和C593一起组成了一个高通滤波器，电容C591 交流短路，而低频信号被电感L510短接到地。这可以看作是一个 天线开关的ESD静电保护电路，在这里电感值对天线电路的插入 损耗有很大影响。电感值越大，损耗越小。 低噪声放大器（LNA) 低噪声放大器（LNA)原理 n低噪声低噪声放大器将天线电路送来的微弱的射频信号进行放大，它是 一个高频小信号放大器，放大器中截止频率高，放大倍数大，同时噪声 系数小。由于它的放大信号很小，所以工作点通常设的很低。 n Hda12手机中的前端低噪声放大器V501是一个复合器件,它集成了一个 共射极三极管和一个带温度补偿的偏置电路。 n 该放大器有四个管脚，一个是地线(GND)，一个射频输入端(RFin),一 个是偏压控制端(CTRL)，一个既提供直流电源，又是射频输出(交流耦合 )(Vs+RF out)。 n低噪声放大器V501的工作状态是由N500控制的，N500的LNA_G端口输出 V501的偏压电源，N500的LNAB_D端口输出V501的工作电源，当LNAB_D和 LNA_G端都是2.8V时，LNA处于放大状态，此时增益大约是18dB；而当 LNAB_D端是0V而LNA_G端是2.8V时，LNA将对于信号有12dB的衰减。 n一般情况下，低噪声放大器工作在放大状态下，而当加在天线接收器的 信号大于45dBm时，这时低噪声放大器处于衰减状态。因为如果接收信 号过大的话，在后面混频时会出现非线性失真，影响性能。 n 图中的C537，L520和C534是匹配电路，使信号得到最大功率传输。 平衡-不平衡变换电路 平衡-不平衡变换电路原理 n为了降低串话干扰，减少噪声和相位误差，在混频时采用方法是 双端差分输入而不是单端输入，所以要将单端信号转换成为双端 差分信号。实际应用当中，用的是平衡不平衡转换变压器。它 将输入射频信号进行移相，得到两路相位相差180的信号(即差分 信号 ）。 n 在平衡不平衡转换变压器(T501)后面接有C520、C528和 L504，C520、C528和L504是一个匹配网络，当C520、C528取8.2pF 时，它的交流等效电阻只有几欧姆，一般射频等效电阻为50欧姆 ，两端相当于100欧姆。这样可以算出L的取值。 n LZL 2f100 / (23.14159942.5106)16.886 Nh n一般取的是18nH，最后这两路信号被送入射频集成芯片N500进行 混频。 HAGAR的内部结构图(接收部分) HAGAR的内部接收部分介绍 nHAGAR是一块双频(GSM和PCN)射频处理IC，整个手机的 信号发射和接收的射频处理均由其完成。HAGAR的接收 射频处理部分主要包括：低噪声放大器LNA2，直接变 频器，基带放大器DtoS和BB_Gain，信道选择滤波器 BIQUAD，直流补偿放大器DNC2，频率合成器，射频控 制等。 nLAN2 n 射频信号经平衡变压器变换为双平衡信号传输，难 免会引入各种噪声干扰，LNA2是一个差分式的低噪声 放大器，由于双端输入差分放大作用，任何两个相位 相同的噪声(共模噪声)皆被差分放大器(有高的共模抑 制比)所抑制，尽可能地减少了前端的噪声和干扰对后 级混频器和基带放大器的影响。 混频器原理框图 混频器原理-直接变频及I/Q分离 nMIXER对LNA2送来的射频信号进行直接变频，得到67.708KHz的基带模拟I和Q信号 的输出。MIXER通过两个双差分对模拟乘法器完成射频信号的频谱搬移和I/Q分离。 n天线接收到的GMSK信号为 n则S(t)= cosct+ (t)= cos(t)cosct-sin(t)sinct n设本振为cosLt，L=ct，在不计输入噪声和干扰的情况下，图中乘法器的输出 为: n S1(t)=S(t)cosLt n =cos(t)cosct-sin(t)sinctcosct n =cos(t)cos2ct-sin(t)sinctcosct n =cos(t)1+cos2ct/2-sin(t)sin2c/2 n经LPF后,得基带模拟I信号 n SI(t)=cos(t) n同理 n S2(t)=S(t)sinLt n =cos(t)cosct-sin(t)sinctsinct n =cos(t)cosctsinct -sin(t)sin2ct n =cos(t)sin2c/2-sin(t)1+cos2ct/2 n经LPF后,得基带模拟Q信号 n SQ(t)=-sin(t) n 从而实现了射频信号到基带模拟信号的直接变换。 HAGAR的内部接收部分介绍-基带放大器 HAGAR的内部接收部分介绍 n经过MIXER处理得到的模拟基带I/Q信号的电平幅度还比较小，还 不能满足I/Q解调器的输入门限电平要求，所以要经过基带放大器 作进一步的放大。基带放大器分为两级，DtoS及BB_Gain,通过AGC 电路进行增益控制，调节范围858dB。为了增强系统的邻道选择 性及带外抑制性能，在两级放大器间插入了一个BIQUAD滤波器。 nDtoS放大器 n 在前面PCN和GSM分别使用不同的通道，到了这里后PCN和GSM均 用相同相同的通道进行信号处理。Dtos是一个低频放大器，对