TCL6898手机基本电路原理.doc

TCL6898手机基本电路原理u 概述TCL6898是一款双频手机，根据网络情况，可以在GSM900M与DCS1800M之间自动切换，其电路主要由射频，基带及电源电路构成。射频部分可以分成接收电路，发射电路及频率合成电路，由U705（HD155131TF-EB），通过串行总线在基带MCU控制下，完成对信号的接收解调及调制发射过程。工作在GSM900频段时，接收频率范围为925.2MHz959.8MHz，发射频率范围为880.2MHz914.8MHz；工作在DCS1800频段时，接收频率为1805.21879.8M，发射频率为1710.2M1784.8M。由V801（VCTCXO）产生的13MHz作为整个系统工作的基准频率。基带电路主要包括中央处理器U101（AD6426AB，为手机电路的CPU），存储器U103（EEPROM），U121（32M FLASH MEMORY +4M SRAM），以及实现A/D，D/A变换的U102（AD6421AST）等组成，完成全速率语音编解码，信道编解码，GMSK调制等过程，并产生各种信令来控制其它各部分电路的工作。电源电路主要由电源管理模块U241，及充电电路构成。u 射频电路分析接收电路从天线接收到的信号（范围-15dBm-110dBm）经双工器Z701(HWXP207-1)滤波（从第14脚进入，GSM信号从13脚输出，经C532、C533和L530滤波后，到达中频IC（HD155131TF）的第6脚；DCS信号从15脚输出，经C516、C517和L508滤波后，到达中频IC（HD155131TF）的第10脚），经内部一LNA（低噪声放大器）放大输出，放大倍数由天线输入信号大小决定，当输入大于-48dBm信号时，输入信号太强，放大器停止工作，此时放大倍数约为-5dBm（即衰减）。当输入小于-48dBm信号时，放大器工作，放大倍数控制在15dBm以内，保证输入到后级的信号大小在一定范围内，与后级的PGC放大器一起，最终保证I/Q信号稳定在约4dBm。LNA输出信号经一中心频率为942.5MHz的宽带声表面滤波器，其中F505为925960MHZ的GSM接收滤波器,F503为18051880MHZ的DCS接收滤波器滤波，滤除带外杂波。滤波后信号分成平衡两路（相位相差180）.GSM信号从53，54脚送入U705内部第一混频器， DCS信号从2，3脚送入U705内部第一混频器，电路第一本振Y802(RF VCO)产生的信号从38，47脚送入U705，两者在U705内混频 （RF VCO的频率范围GSM：1150.21184.8MHz；DCS：1580.21654.8MHz；），将频率降到225MHz，混频过程大约有8dBm的增益。经混频后的中频信号从49，50脚输出，经一中心频率为225MHz的声表面波窄带滤波器（带宽约200KHZ，因为GSM的信道间隔是200KHz,要拟制邻道干扰，就须采用窄带滤波器，所以衰减较大，约为6dBm），滤波后信号由U705的40、41脚平衡输入，与270MHz的本振信号混频。本振信号由Y803（IF VCO）产生，频率为1080MHz,从30脚进入U705，一路经四分频，频率变为270MHz，与225 MHz的中频信号混频，将频率降到45MHz，经由C518和L509组成的中心频率为45MHz的滤波网络滤波后，由U705的43、44脚平衡输入一PGC放大器。PGC与LNA的增益均受基带信令控制，3线控制信号（数据，时钟，使能端）从1，56，55脚送入U705。当天线接收到的信号强弱不同时，CPU产生不同的控制信号，来控制LNA及PGC的增益，信号强时增益减小，信号弱时增益变大，保证送入基带部分的I/Q信号约为4dBm。另一路经24分频和90移相后与PGC的输出信号混频，混频的过程其实就是正交解调的过程。解调后产生四路I、Q信号，从U705的24，25，26，27脚输出，IRXN与IRXP、QRXN与QRXP相位均相差180，I、Q两路信号相位相差90。从U705输出的I/Q信号为GMSK信号。至此，接收到的射频信号已转换成基带信号发射电路从基带传输过来的语音信号，为GMSK调制信号，须由射频电路调制到880.2MHz914.8MHz（GSM）或1710.2M1784.8M（DCS）的发射载频上。工作在GSM900频段时，接收频率范围为925.2MHz959.8MHz，发射频率范围为880.2MHz914.8MHz；工作在DCS1800频段时，接收频率为1805.21879.8M，发射频率为1710.2M1784.8M。RF VCO产生的信号从U705（HD155131TF）的47脚输入，在发射时其频率为（RF VCO的频率范围GSM：1150.21184.8MHz；DCS：1580.21654.8MHz）。IF VCO产生的信号（GSM为1080MHZ；DCS：TX时为1040MHZ）从U705的30脚送入，经N分频（GSM：N=4；DCS：N=8）和90移相；从基带传输过来的ITXP-ITXN，QTXP-QTXN信号，从17，18，19，20脚进入U705，对两路载波信号进行调制，两路信号混合后，经U705的内部鉴相器，由15脚输出到V601（TX VCO），产生880.2914.8MHZ（GSM）或1710.2M1784.8M（DCS）的信号，从V601的6（GSM）、10（DCS）脚输出，分别经Z705（GSM）、Z706（DCS）滤波后输入到功率放大器U701的1、8脚。U701为增益可变的功率放大器，其放大倍数受第2脚输入的信号控制。发射信号共有15级功率等级，在不同的功率等级下，基带电路送出功率控制信号RAMP，与取样信号在U703内进行比较，输出信号用来控制U701的增益。整个功率控制模块的工作过程描述如下：U701输出的发射信号在Z702处取样，取样损耗约20dBm，例如在GSM第5等级时，Z702的第7脚信号约33dBm，第3脚的取样信号约13dBm，经R707、R708、R709匹配网络送到U703的第1脚；从U102的60脚送来的RAMP送到U703的第3脚，与取样信号比较后从7脚输出控制信号，送到U4的第2脚，控制其增益。由于U701的工作电流较大，属于较易损坏的元件。 发射信号经过Z701双工器滤波和J7O1，J7O1为天线转换开关，是在生产过程中作为测试用的，通常情况下3，4脚接通，发射信号经由L702、L723、C722组成的匹配网络由天线发射出去，当J701的EXT被顶住时，3，4脚断开，发射信号从测试点连接到测试设备，在功率等级5时，该点的峰值功率为332dBm。u 频率合成电路： 频率合成电路的核心部分是频率合成器HD155131TF-EB（U705）和四个频率源：13MHz的VCTCXO（V801）；频率范围为GSM：1150.21184.8MHz；DCS：2030.22104.8MHz的RFVCO（Y802）；1080MHz（GSM：RX，TX；DCS：RX）或1040 MHz（DCS：TX）的IFVCO（V803）和频率范围为GSM：880.2914.8MHz；DCS：1710.21784.8MHz的TX VCO（Y601）。手机工作时，信道有可能在跳变，手机的接收和发射频率也在变化，根据不同的接收频率，CPU发出控制信令AFC，来校准VCTCXO的振荡频率，将13MHZ基准信号送入U705的第35脚，经R分频，RFVCO信号送入U705的第47脚，在U705内经N次分频后与13M/R信号比较鉴相，产生的鉴相输出信号经R810、C815、C816、R811、C813、R812组成的低通滤波网后变成电压信号，来控制RFVCO的振荡频率，构成锁相环路，使之在不同信道时的频率也相应变化。举例说明：当接收频率为935.2MHz时，RF VCO频率为1160.2MHz，混频输出为1160.2MHz-935.2MHz=225MHz。V802（RF VCO）的第10脚为频段选择脚，当10脚为低电平时，V802工作在GSM频段，当10脚为高电平时，V802工作在DCS频段。IF VCO的工作原理与RF VCO相类似，也是以13M的频率作为基准源，其鉴相过程也在U705内完成，而且要求其振荡频率稳定在1080MHz或1040MHz两个频点，而不是象RFVCO那样在不同信道时频率都在变化。1080MHz或1040MHz的频率经U705的30脚输入，一路经四分频，转换成270MHZ信号，与225 MHz的中频信号混频，将频率降到45MHz，另一路经24分频和90移相后作为正交解调的基准频率，与PGC的输出信号混频，混频的过程其实就是正交解调的过程。解调后产生四路I、Q信号，从U705的24，25，26，27脚输出。还有一路经N分频（GSM：N=4；DCS：N=8）和90移相；从基带传输过来的ITXP-ITXN，QTXP-QTXN信号，从17，18，19，20脚进入U705，对两路载波信号进行调制。 TX VCO也是以13M的频率作为基准源，其鉴相过程也在U705内完成。其频率范围为GSM：880.2914.8MHz；DCS：1710.21784.8MHz；V601（TX VCO）的第7脚（DCS_SEL_INV）和第9脚（GSM_SEL_INV）为频段选择脚，当7脚为低电平、9脚为高电平时，V601工作在GSM频段，当7脚为高电平、9脚为低电平时，V601工作在DCS频段。第7脚（DCS_SEL_INV）和第9脚（GSM_SEL_INV）的信号受来自U101的DCSSEL的信号控制。当DCSSEL为低电平时，U901截止，DCS_SEL_INV为低电平，GSM_SEL_INV为高电平，TX VCO工作在GSM频段；当DCSSEL为高电平时，U901导通，DCS_SEL_INV为高电平，GSM_SEL_INV为低电平，TX VCO工作在DCS频段。u 基带电路分析如前所述,基带电路主要是完成信号的A/D,D/A转换,信源编解码,信道编解码,GMSK调制等过程,根据信号的流程,它也同样可以分为接收通道和发射通道。基带部分的工作原理极其复杂,但因为集成度高，电路看上去并不复杂，主要的工作都在集成块内部完成，下面我们对其工作原理进行简单的分析。发射通道 MIC送出的语音信号，通过匹配网络R229、R230、C221、C222从46，47脚进入AD6421AST（U102），在U102内完成A/D转换，全速率语音编码，信道编码，GMSK调制过程，调制后的信号从U102的6164脚输出，从1720脚送入U705。 接收通道： 从U705送来的信号，从5、6、7、8脚进入U102，在U102中经A/D变换，自适应均衡，信道解码，全速率语音解码，D/A变换，滤波，放大，然后从40、41脚输出至受话器。基带芯片介绍 基带电路除了U101，U102外，还有两个存储器：U103（EEPROM）、U121（FLASH MEMORY +SRAM）。U103主要用来存放控制指令集、校准参数和手机参数（如IMEI号，电话号码簿，总通话时间、语言选择等），U121把闪存和静态随机读写存储器合成在一起，用来存储CPU运算过程中的命令、变量、数据及应用程序。关机后，SRAM里的内容将全部消失。U103通过串口线与CPU通信，U121通过并口地址线、数据线与CPU进行通信。下载软件时，就是CPU送命令到SRAM，对FLASH MEMORY进行编程。如果这几块芯片存在假焊或其它问题，通常会导致下载软件失败或不开机。 X101为32.768KHZ的时钟晶振，手机显示的实时时钟信号即来源于此晶振。当钮扣电池（BT241）没电，假焊或X101损坏时，通常会导致时钟清零或时钟停止的现象。U222为时钟模块，U222的第1脚为闹钟请求功能。 SIM卡驱动模块集成在电源模块U241中，J241为SIM卡连接器。SIM卡放入连接器J241后，通过U241与CPU通信。其管脚功能如下： 1：2.8V电源脚，由U241的20脚提供； 2：复位脚； 3：时钟输入脚； 4：地； 5：悬空； 6：数据输入输出脚。 如果SIM卡与J241接触不良，或者U241存在假焊、短路，或周围元件存在问题时，都会引起不识SIM卡。u 电源电路 电源部分可以分成两部分：一为电源管理部分，为手机其它各部分电路提供所需工作电源；一为充电电路，手机装上电池，外接电源即通过此电路向电池充电。电源管理部分 电池电压范围一般在3.74.3V左右，但如果我们纵观四张电路图,可以发现除了部分IC是由电池直接供电（+VBAT）之外，其它还有各种不同的电源电压,如2.8V_D、2.8V_A、VTCXO、VSIM等，这些都是通过DC/DC变换模块来完成电压转换的。U241（ADP3401）为电源管理部分的核心模块，实现由电池电压到2.8V电压的转换，手机开、关机的过程亦由此模块来完成。下面我们来分析手机的开机过程：电池电压直接输入到U241的1、10脚， 2、24、27脚为2.8V电压输出脚；20脚为SIM卡供电，分为3V和5V输出，由SIM卡类型决定；25脚为复位信号输出脚,低电平有效（0.5V）。装上电池后，1、10脚有电压输入，但由于此时并未按下开机键，第3脚为高电平，此时U241不工作。按下开机键时，POWERON电平由高转低，U241第3脚电平也被拉低，此时U241启动，24脚输出2.8V电压，为13M晶振V801提供电源VTCXO，V801起振，13M时钟送至U101的A9脚，此时U241输出的复位信号使CPU完成复位工作，并从D10脚输出高电平信号PWRON。这样即使松开开机键后，U241的第5脚（PWRHOLD）维持高电平，使U241持续工作，从2、24、27脚输出2.8V电压，从20脚输出3V或5V电压，为逻辑和基带部分供电，此时便完成了开机过程。U241第27脚输出的为逻辑部分供电的电压:2.8V_A受第4脚的状态控制。当U241第4脚为低电平时，U241第27脚为关断状态；只有当U241第4脚为高电平时，U241第27脚才可以输出2.8V电压为逻辑部分供电。U241第20脚（VSIM）输出3V还是5V电压，由U241的第2脚（VCC）、第17脚（SIMPROG）、第18脚（SIMON）和第25脚（RESET）的状态决定，他们的关系见以下逻辑表： 由于GSM系统的时分复用原理，手机的接收和发射都是不连续的，而是等到特定时隙才有接收和发射。为了降低功耗，电源管理部分只在发射和接收时向其工作电路得供电源，而在空闲时隙上禁止电压输出。这一功能主要是通过CPU输出信号控制各电源模块的工作与否来实现。U902、U903、U905均为DC/DC变换模块，U902和U903的第1脚为电压输入脚，第5脚为电压输出脚，第3脚为电压控制脚，高电平有效；U905的第4脚为电压输入脚，第3脚为电压输出脚，第2脚为电压控制脚，高电平有效。VCC_TX、VCC_SYNTH和VCC_BRIGHT为射频部分的发射、接收电路提供电源.VCC_TX还为Y601（TX VCO）、U703提供电源；VCC_SYNTH为V802（RF VCO）提供电源；VCC_BRIGHT为U907、F504、V803（IF VCO）、U901提供电源；U902、U903的第3脚接CPU输出的控制信号RADIOON，RADIOON在接收和发射时都为高电平，所以在接收和发射时VCC_SYNTH和VCC_BRIGHT均正常输出。U905的第2脚接CPU输出的控制信号TXEN，只有在发射时隙上，TXEN才为高电平，U905的第3脚才有电压输出，为Y601（TX VCO）、U703提供电源。充电电路 U261（LTC17304）为充电电路的核心模块。来自U101的标准信号BATVOLTSMEAS和电池电压VBAT通过Q262作比较，在Q262的第1脚输出比较信号BATVOLTS到U102的52脚，U102根据比较信号BATVOLTS来判断电池的电压和容量。当电池电压小于2.45V时，U261处于滴流工作状态，由U261的内部恒流源提供40mA的充电电流。在这种充电模式下，U261内部的晶体管处于关闭状态；当电池电压大于2.45V时，U261变为快速充电方式，内部的晶体管变为导通状态，当电池电压大于最后漂浮电压4.2V时，内部的晶体管将关断至少100ms。100ms之后，如果电池电压回落到低于最后漂浮电压4.2V时，晶体管将恢复导通至少380ms；100ms之后，如果电池电压还大于4.2V时，晶体管将保持关断状态。 U261主要管脚的功能描述如下： #SENSE (第2脚) : 过流保护。在SENSE (第2脚)和VCC(第3脚)之间接有一个感应电阻R265，当R265的压降大于100mV 时，U261认为充电电流过大，此时将马上把内部的晶体管关闭。#VCC（第3脚） :充电电压输入脚。#NTC/SHDN（第11脚）:电池温度监测。当检测到电池温度过高时，将马上把充电电路断开。#CHRG（第11脚）:充电指示控制。刚充电时，U261内部的N-MOSFET 开关管导通，把#CHRG脚的电压拉低，驱动充电指示灯提示充电状态。当电池充满时，U