手机开关机工作原理.doc

二、工作原理 （一） 整机供电及开关机过程 诺基亚3210型手机的整机供电主要由升压模块V1054及电源模块N100提供。升压模块N100以片内稳压器为核心，并与外围电路组成升压电路，而且在其内部集成了A/D和D/A转换器、SIM卡接口电路，它在中央处理器D300控制下，完成对整机供电的功能。 1. 直流电源升压电路 直流电源升压电路主要由升压模块V105、二级管V101、升压线线圈L102以及滤波电容：C109、 C110、C112、C113，电感L103等组成。 电池电压经过升压电路升夺，产生3.3的VDC电压，该电压从升压模块V105的第1、16脚送出，送给功率放大器、振铃、振子、照明灯、低电检测电路等使用。该升压电路所产生的3.3V电压是受到中央处理器D300控制的。V105的第15脚为电压调整端，控制V105的FB端，令其产生稳定的3.3V电压。 2、电池电量检测电路 电池电量检测电路主要由V109及其电阻组成，由电阻R131、R132、R143、R144等组成分压电路，VCDOUT为稳定的3.3V电压，电池电压的取样由电阻R131、R132进行，该取样电压送给V1092的基极，当电池电压VBATT比较高时，取样电压则令V1092导通，让中央处理器D300的LOWBATT端保持为低电平，如果电池电压偏低，取样电压也会变低，当该取样电压不能导通V1902时，中央处理器D300的LOWBAAT端会经过电阻R128得到一个高电平，这时D300会发出低电告警音，当电池电压VBATT低于1.5V时，V1092则完全截止，升压模块V105的第3脚会经过电阻R128得到一个高电，此高电平会令升压模块V105停止工作，则不能产生3.3V的VCD电压。 3. 电源模块供电电路 （1） 逻辑供电 诺基亚3210型手机的逻辑供电由电源模块N100提供两组电压，供逻辑部分使用。 VBB关出2。8V的电压，主在供多模转换器N200、中央处理器D300、闪速存储器D301、随机存储器D302、电可擦可写存储器（EEPOM）D303及驱动接口模块N400使用； VCORE送出2。0V的电压，供中央处理器D300使用。 （2） 射频供电 手机射频部分的供电，主要由电源模块N100及V103提供8组电压，其中VXO电压受到中央处理器D300的VXOPWR信号的控制；VTX电压受到D300的TXP信号的控制。 VXO送出2.8V的电压，主要供13MHz时钟电路使用； VRX1送出2.8V的电压,主要供前端模块N600内的接收电路使用； VRX2送出2.8V的电压,主要供中频模块N700内的接收电路使用； VSYN2送出2.8V的电压，主要供前端模块N600使用； VTX送出2.8V的电压，主要供前端模块N600、中频模块N700、预放管N502及发射控制模块N503使用； VCP送出5.0V的电压,主要供中频模块N700内的频率合成电路使用； VCOBBA送出2.8V的电压，主要供多模转换器N200及中频模块N700使用； VREF送出1.5V的电压，主要供多模转换器N200及中频模块N700使用。 4、开关机过程 手机的开关机过程主要受到电源模块N100、中央处理器D300及闪速存储器D301的控制。 当给手机加电后，由升压模块V105、二级管V101、升压线圈L102等组成的升压电路，把电池电压上升为3.3V的VCD电压，该电压送到电源模块N100，所以当给手机加电后，3.3V的VCD电压立即产生，而且电源模块N100的开机触发脚E4为高电平，按下开关键时，会把此电压拉低，此触发信号令电源模块N100送出2.8V的VXO电压到13MHz晶体G701及MHz时钟放大电路,令13MHz晶体起振,产生13MHz的时钟。此时钟经过V702放大后，作为系统时钟送到中央处理器D300，同时电源模块N100送出VBB及VCORE等逻辑电压，送到逻辑部分的D300、D301、D302等模块，并且N100送出2.8V的复位信号（PURX）到中央处理器D300。当系统时钟、复位信号、逻辑供电均送到中央处理器D300后，D300从其F1脚送出2.8伏的开机请求信号，此电压马上经过开关键下拉为低电平，当时间超过64ms时，D300会判断为开机请求，它从闪速存储器D301内调出开机程序，送到随机存储器D302内运行，当运行通过后，中央处理器D300送出开机维持信号，此信号送到电源模块N100，令其维持送出各项电压，以达到维持开机的目的。 开机后，中央处理器D300的F1脚回复为高电平，此时作为关机请求检测脚。按下关键时，通过开关机二极管V418把D300的F1脚的2.8伏高电平拉低，当进间超过64ms时，D300判断为关机请求，它从存储器D301内调出关机程序，当运行通过后，D300把送到电源模块N100的开机维持信号撤掉，使N100停止供电，则实现关机。当时间小于64ms时，中央处理器D300判断为退出当前菜单操作。由以上分析可知，当出现不能开机时，应检查： 升压电路能否产生3.3伏的VDC电压； 电源模块N100的E4脚外接的电阻R413两端是否均为高电平； 电源模块N100是否损坏或虚焊； 13MHz晶体G701能否产生13MHz的时钟信号； 开关机二极管V418是否损坏； 中央处理器D300是否损坏或存在虚焊； 软件是否出错。 （二） 射频电路 诺基亚3210型手机的射频电路主要由天线开关电路、前端模块N600、中频模块N700、发射信号放大电路、频率合成电路等组成。在接收的时候，对接收高频率进行入大，然后产生接收中频，是后送到多模块转换器N200解调出接收I、Q信号；发射时，先产生发射中频信号，然后调制到发射频率上，并对发射信号进行放大，最后经天线送到基站。 1、 天线开关切换电路 天线开关的线路主要由定向耦合器Z503、900MHz合路器Z500、1800MHz天线开关Z504以及天线接口X500、X501等组成。其主要作用是使手机的天线在不同的频段之间，接收和发射状态之间进行切换。 当手机工作在900MHz频段时，从基站送来的953960MHz信号经过定向耦合器Z503后，送到900MHz合格器Z500进行滤波，然后送到前端模块N600。发射时，从900MHz功率放大器送来的890915MHz的发射信号也送到合路器Z500进行滤波。Z500内部为两个带通滤波器，一个对接收信号进行滤波，另一个则对发射信号进行滤波。经过滤波后的发射信号送到定向耦合器Z503，最后经过天线发射出去。由以上分析可知，当手机工作在900MHz频段时，其天线的接收、发射准状态由合路器Z500进行切换的，无需外加控制信号。 当手机工作在1800MHz频段时，中央处理器D300送来的BANDSEL信号为低电平。接收时，由电源模块N100送来的VRX1信号导通N503内的一个三极管，从而令1800MHz的天线开磁的VC端处于接收状态。此时从基站送来的18051880MHz信号经过定向耦合器Z503后，送到天线开磁Z504，然后经Z501滤波，再送到前端模块N600。发射时，由V103提供的2.8伏VTX电压送到N503的第1脚,令其从第6脚送出2.8伏的高电平到天线开关Z504的VC端，令其处于发射状态。此时，从1800MHz功率放大器送来的17101785MHz发射信号经过Z504后送定向耦合器Z503，最后经天线发射出去。 2、 接收电路 （1） 前端模块接收电路 当中央处理器D300送到前端模块N600第24脚的频段选择（BANDSEL）信号为2.8伏的高电平时，N600则工作在900MHz频段。这时，由基站送来的935960MHz信号经过900MHz的合路器Z500滤波后，送到前端模块N600的27脚。此信号在N600内进行放大，其增益是受到中央处理器D300送来的FRACTRL信号控制，其增益大概为-20dBm。经过放大后的接收信号从23脚送出，送到900MHz的接收波波器Z600进行滤波，以滤除来自天线的杂散信号，及抑制本机振荡器的泄漏信号。此信号从前端模块N600的18、19脚返回。 同时，在一本振VCO G700送来的20122016MHz的一本振信号，从第4脚进入N600，经过其内部的一个二分频器进行分频后，产生10061031MHz的信号。该信号与935960MHz的接收信号进行混频，产生71MHz的接收一中频信号，71MHz的接收中频信号再送到声表面波滤器Z700进行滤波，以滤波除其它杂散信号。 当由中央处理器D300送来的BANDSEL信号为代电平时，前端模块N600则工作在1800MHz频段。帽基站送来的18501880MHz的信号，经定向耦合器Z503送到1800MHz的天线开关Z504，然后经接收高频滤波器Z501进行滤波，再从前端模N600的士34脚送人。该接收信号也送到N600内的低噪声放大器进行放大，而且其曾益也是受到中央处理器D300送来的FRACTRL信号控制，其增益为-20dBm左右。经过放大后的信号从N600的38脚送出去，经过另一个1800MHJz的接收高频滤波器Z602进行滤波，然后从42、43脚返回前端模块N600。同时，一本振VCO G700产生19922067MHz的接收信号进行混频，产生187MHz的接收中频信号。此信号由45、46脚送出，经过由分立元件组成的滤波电路进行滤波，然后从容不迫1、12脚返回前端模块N600。由中频模块N700的48脚提供232MHz的信号，送进N600后，经过其内部的分频器进行二分频，产生116MHz信号，此信号再与187MHz的接收中频信号进行混频，产生71MHz的接收中频信号。71MHz的接收中频信号从N600的15、16脚送出，送到声表面波滤波器Z700进行滤波。 由上可知，前端模块N600既能工作在900MHz频段，又可以工作在1800MHz频段上，其工作状态是受到中央处理器D300送来的BANDSEL信号控制，而且，900MHz和1800MHz接收信号的处理过程的区别，只是在前端模块N600的电路里，1800MHz的接收信号比900MHz的接收信号多了一个187MHz的接收中频信号。但不管手机工作在900MHz频段，还是工作在1800MHz频段最后从胶端模块N600的15、16脚送出的同样是71MHz的接收中频信号。可见后面电路对接收信号的处理，不再分是1800MHz还是900MHz的接收信号。 （2） 中频模块接收电路 经过声表面波滤器Z700滤波后的71MHz接收中频信号，从37、38脚进入中频模块N700，在其内部进行放大，再增益是受到由多模转换器N200提供的RXC信号进行控制。经过放大后的71MHz送到混频器内。同时，二本振VCO G702产生464MHz的二本振信号，此信号也送到中频模块N700，经过其内部的分频器进行8分频，产生58MHz的信号，此信号再与71MHz的接收中频信号进行混频最终产生13MHz的接收中频信号。此信号从N700R 30脚送出，经过陶瓷滤波器Z701进行滤波，然后从25、26脚返回中频模块N700。在其内部进行放大，然后从23、24送出13MHz的接收中频信号，送到多模转换器N200作进一步的处理。 3、 发射电路 （1） 发射调制电路 发射时，由多模转换器N200送来的TXIP、TXIN、TXQN、TXQP等信号，从中频模块N700的1、2、3、4脚送进，送到其内部的调制器。同进，由二本振VCO G702送来的464MHz二本振信号，在N700内进行分频。当手机工作在900MHz频段时，该分频器进行四分频，产生116MHz的信号，该信号调制发射I、Q信号，即产生116MHz的发射中频信号。该信号首先在中频模块N700内进行放大，然后从其44、45脚送出，送到前端模块N600。 如果手机工作在1800MHz频段上，464MHz的二本振信号在中频模块N700内进行二分频，产生232MHz的信号，该信号用于调制发射I、Q信号，即产生232MHz的发射中频信号。该主号经过放在后，然后从46脚送出，送到发射中频滤波器Z702进行滤波，最后送到前端模块N600作进一步处理。 由此可知，当手机工作在不同的频段时，其发射中频不一样。中频模块N700内对二本振信号进行分频的分频器，是受到由中央处理器送来的SCLK、SDATA、SENAL等信号的控制。 （2） 发射混频电路 当中央处理器D300送来的BANDSEL信号为高电平时，前端模块则工作在900MHz频段。此进由中频模块N700送来的116MHz发射中频信号从其实脚送进。同进，一本振VCO G700产生20122062MHz的信号，该信号送进N600后，经其内部的分频器进行二分频，产生10061031MHz的信号，此信号再与116MHz的发射中频信号进行混频，产生890915MHz的发射信号。该信号进行放大后，从22脚送出，经过发射滤波器Z601滤波，再送到900MHz的功率放大器N500。 当中央处理器D300送来的BANDSEL信号为低电平时，前端模块则工作在900MHz频段。此时由中模块N700送来的116MHz发射中频信号从其25、26脚送进。同时，一本振VCO G700产生2012 2062MHz的信号，该信号送进N600后，经其内部的分频器进行二分频，产生10061031MHz的信号，此信号再与116MHz的发射中频信号进行混频，产生890915MHz的发射信号。该信号进行放大后，从22脚送出，经过发射滤波器Z601滤波，再送到900MHz的功率放大器N500。 当中央处理器D300送来的BANDSEL信号为低电平时，前端模块N600则工作在1800MHz频段。此时经过Z702滤波后的232MHz发射中频信号，从N600的35、37脚送入。同时，一本振VCO G700产生19422017MHz的信号，盯信号送进N600后，与232MHz的发射中频信号进行混频，产生17101785MHz的发射信号，此信号经过放大后，从40脚送出，经过Z603滤波后，再送到入大电路。 （3） 发射功率放大电路 当手机工作在900MHz频段时，由900MHz发射滤器Z601送来的890915MHz的发射信号送到功率放大器N500的第1脚。N500的第2脚为功率控制端；第3脚为供电端，由V105的第1、16脚提供3.3伏的VDC电压。900MHz的发射信号经过放大后，从N500的第4脚送出，经过定向耦合器L500后，送到900MHz合路器Z500，经过它滤波后，再经过定向耦合器Z503，送到天线发射出去。 当后机工作在1800MHz频段时，由发射滤波器Z603送来的17101785MHz的发射信号送到预放管N502，经过其放大后，送到另一个1800MHz的发射滤波器进行滤波，然后再送到1800MHz的发射功率放大器N501进行放大。N501第1脚为信号输入端；第2脚为功率控制端；第3脚为供电端，由V105提供3.3伏的VDC电压。1800MHz的发射信号经过N501放大后，从其第4脚输出，经过定向耦合器L503后，送到1800MHz的开线开关Z504。发射时，由V103提供2.8伏的VTX电压送到天线开关控制模块N503的1脚,令其从6脚送出2.8伏的高电平到天线开关Z504的VC端,此时Z504则处于发射状态。发射信号由Z504送到定向耦合器Z503，最后经天线发射出去4） 发射功率控制电路 发射时，不管手机工作在900MHz频段，还是工作在1800MHz频段，其发射功率都是受到控制的。发射时，基站接收到手机送来的信号后，对其进行检测、判断，然后送出基准功率到手机，以控制手机发射功率的大小。防止因手机的发射功率过大而影响其它手机，或由于手机的发射功率太小而造成手机与基站不能建立通信。由基站送来的基准功率送到手机后，最后中央处理器D300解析出来，D300把数字形式的基准功率送到多模转换器N200，进行D/A转换，产生模拟的基准功率。此信号再送到中频模块N700内的功率控制器。同时，900MHz和1800MHz发射功率取样信号分别在定向耦合器L500、503产生，然后都送到Z505，最后经V500送到中频模块N700内的功率控制器，与基准功率进行比较。当手机工作在900MHz频段时，功率控制信号由中频模块N700第31脚送出，送到900MHz功率放大器N500的2脚，以控制其增益。当手机工作在1800MHz功率放大器N501的2脚，以控制其增益。 4频率合成电路 一本振频率合成电路主要由压控振荡器G700、中频模块N700、中央处理器D300、稳压模块N702及13MHz晶体G701组成。 一本振压控振荡器G700的供电由稳压器N702提供。ZN702的6脚由V105提供3.3伏的VDC电压,第1脚由电源模块N100提供2.8伏的VSYN2启动电压，第4脚送出2.8伏的VSYN1电压给中频模块N700及一、二本振VCO G700、G702。当2.8伏的VSYN1送到一本振VCO G700后,它会产生19422067MHz的本振信号（当手机工作在900MHz频段时，产生20122062MHz的信号；当手机工作在1800MHz频段上，发射时产生19422017MHz，接收时产生19922067MHz的信号）。本振信号产生后，送到前端模块N600的第4脚。在其内部分成几路信号，接收时与接收记频信号混频，产生71MHz或187MHz的接收中频信号；发射时与116MHz功232MHz的发射中频混频，产生890915MHz或17101785MHz的发射信号。最后一路经过二分频后，从N600的第1脚送出，送到中频模块N700的18脚，在其内部进行分频，然后送到鉴相器（PHD）。同时，由13MHz晶体G701产生的13MHz时钟信号，有一路作为基准频率，从N700的15脚送入，经过分频后也送到鉴相器，与经过分频后的本振信号进行相位比较，其相位差转换成控制电压，从N700的21脚送出，经过由分立元件组成的低通滤波电路滤波后，送到一本振VCO G700，以控制它在不同的工作状态产生相应的一本振信号。 （2）二本振频率合成电路 二本振频率合成电路主要由压控振荡器G702、中频模块N700、中央处理器D300、稳压模块N702及13MHz晶体G701等组成。 二本振压控振荡器G702的供电也是由稳压模块N702的第8脚送入，然后在其内部分成几路。第一路经过二分频产生232MHz的信号，此信号从N700的48脚出，送到前端模块N600的第9脚，用于与187MHz的接收中频信号混频，产生71MHz的接收中频信号；第二路在N700内经过八分频，产生58MHz的信号，此信号用于与71MHz的接收中频混频，产生13MHz的接收中频信号；第三路在N700内经过二分频，产生232MHz的信号，此信调制发射I、Q信号，产生232MHz发射中频（1800MHz频段）；第四路在N700内经过四分频，产生116MHz的信号，此信号调制发射I、Q信号，产生116MHz发射中频（900MHz频段；最后一路在N700内进行分频，然后与经过分频后的13MHz基准频率进行鉴相比较，其相位差转换成控制电压，从N700的12脚送出，经过由分立元件组成的滤波电路滤波，然后控制二本振VCO G702，令其产生稳定的464MHz二本振信号。 （三） 音频及逻辑控制电路 1 音频电路 接收时，从中频模块N700的23、24脚送来的13MHz接收中频信号，在多模转换器N200内与13MHz时钟信号混频，把接收I、Q信号调解出来，然后进行放大，接着进行GMSK解调，产生数据流后，再送到中央处理器D300内，进行交织、解密、自适应均衡等处理，形成22.8Kb/s的数据流。接着进行信道解码，去掉9.8Kb/s的纠错码元,得到13Kb/s的数字话音信号。最在中央处理器D300内进行语音解码（RPELTP），还原为64Kb/s的数字话音信号。此信号由D300返回多模转换器N200内，在其内部进行PCM解码，把64Kb/s的数字话音信号还原成模拟的话音信号，最后经N200内的音频放大器进行放大后，其D1、D2脚送出，驱动听筒发出声音。 发射时，话音信号经过话筒的声电转换，然后送到多模转换器N200进行音频放大。话筒的供电由N200提供，N200对模拟音频信号进行PCM编码，把模拟的话音信号变成64Kb/s的数字话音信号。再把此话音数据流送到中央处理器D300，在其内部进行语音编码（RPELTP），把64Kb/s的数字话音信号压缩成13Kb/s的数据流，然后加上9.8Kb/s的纠错码元，最后进行加密、交织，形成270.833Kb/s的数据流，送到多模转换器N200内进行调制。N200对其进行GMSK调制，最后产生TXIP、TXIN、TXQN、TXQP信号，送到中频率模块进行发射调制。2逻辑控制电路 诺基亚3210型手机的逻辑控制部分由中央处理器D300、闪速存储器（FLASH）D301、随机存储（SRAM）D302、电可擦可写存储器（EEPROM）D303、多模块基本功能为： （1）处理器D300 D300的主要功能是进行系统控制、通信控制、键盘扫描、确定GSM系统对用户是否有使用本系统权利；监视信号场强；电池电压监视；本机充电监视；控制本机供电的开关状态；手机的睡眠状态控制。 （2）闪速存储器（FLASH）D301 D301的功能是存储手机出厂设转置的整体运行系统程序数据，如开关机程序数据，LCD字符调出程序数据，与系统网络通信控制以及检测程序数据。其存贮量为1Mbyte。它与CPU D300之间的数据交换是十六位（D0D15），地址线有二十条（A1A20）。CE端为片选信号输入端为输出允许信号控制端，WE端为写数据允许信号控制端，WP端为写程序控制端，RP端为读程序控制端，以上几个控制信号均来自中央处理器D300。 （3） 随机存储器（SRAM）D302 随机存储器D302用于存储一些在程序运行中所产生的数据，而且当断电后，它所有储的数据会消失。（D0-D7），地址线有17条（A0-A16），其存储量为128Kbyte。D302内部分成两个RAM区，CS1和CS2分别为这两个RAM区的片选信号，OE为输出允许端，WE为写允许端，这四个控制信号均来自中央处理器D300。 （4） 电可擦可写存储器（EEPROM）D303 D303的功能是存储手