GSM手机电路原理知识培训.ppt

1、GSM手机电路原理知识培训,前言,本培训主要帮助产线技术员、维修工和工程师们对手机的基本电路进行了解，主要用MTK平台的手机电路进行讲解，教材由从网上收集的手机电路原理资料进行整理，结合个人实践理解和经验总结进行编写，编写这个资料的目的是为了扩展 大家的思维，起到抛砖引玉的作用。由于时间仓促，有些资料难以找到，加上我的知识水平有限，因此其中可能有所缺漏，如有错误和不足之处欢迎指正。,大纲,手机的电路构成 基带部分 射频处理部分 手机的故障诊断,手机的电路构成,GSM 手机的电路结构,手机的电路结构可分为三部分，即射频处理部分，逻辑/音频部分以及输入输出接口部分. 1. 射频部分一般指手机电路的

2、模拟射频，中频处理部分，包括天线系统，发射通路，接收通路，模拟调制，解调以及进行信道调谐用的频率合成器等。射频部分包含发送部分、接收部分与频率合成器。 2.逻辑/音频部分可分为两个子部分：音频信号处理和系统逻辑控制。音频信号处理子部分对数字信号进行一系列处理：发送通道的脉码调制，话音编码，信道编码，交织，加密，TDMA帧形成，接收通道的自适应信道均衡，信道分离，解密，信道解码和语音解码，音频放大等。 基带信号处理控制对整个手机的工作进行控制和管理，包括开机操作，定时控制，数字系统控制射频部分控制以及外部接口，键盘，显示器控制等。 3.输入输出接口部分由模拟接口、数字接口、人机接口三部分 话音模

3、拟接口：包括A/D、D/A变换等。 数字接口：主要是数字终端适配器。 人机接口：包括显示器、键盘、振铃器、听筒、话筒。,手机的结构框图,MKT平台功能模块架构图,1,2,3,4,8,7,6,5,9,12,11,10,外部存储器,照相模块,显示模块,按键,多媒体卡,麦克风,扬声器,受话器,SIM卡,子屏LCD,USB接口,UART接口,射频模块,基带部分,基带完成的功能,基带部分可分为五个子块：CPU处理器、信道编码器、数字信号处理器、调制解调器和接口模块。CPU处理器对整个移动台进行控制和管理，包括定时控制、数字系统控制、射频控制、省电控制和人机接口控制等。若采用跳频，还应包括对跳频的控制。同

4、时，CPU处理器完成GSM终端所有的软件功能，即GSM通信协议的layer 1(物理层)、layer 2(数据链路层)、layer 3(网络层)、MMI(人机接口)和应用层软件。信道编码器主要完成业务信息和控制信息的信道编码、加密等，其中信道编码包括卷积 编码、FIRE码、奇偶校验码、交织、突发脉冲格式化。 数字信号处理器主要完成采用Viterbi算法的信道均衡和基于规则脉冲激励长期预测技术(RPELPC)的语音编码解码。 调制解调器主要完成GSM系统所要求的高斯最小移频键控(GMSK)调制解调方式。接口部分包括模拟接口、数字接口以及人机接口三个子块。,中央处理器 ： 相当于单片机的处理核心，

5、作用是射频部分控制， 键盘控制，其他集成电路的控制及相互之间的数据传送。 RAM ： 随机存储器，作用是存储手机工作时的数据。 ROM ：（1）EPROM 存放手机主程序和监控程序 （2）EEPROM 存放功率控制表，数模转换表， 自动频率控制表，自动增益控制表等。 （3）短消息业务 存放码表，显示控制程序。 接口：（1）总线接口 负责同外部设备的通信，包括A/D，D/A。 （2）射频接口 负责将模拟信号（I/Q）转换成数字信号 和将数字信号转换成模拟信号（I/Q）。 I/O设备： 键盘输入、功能翻盖开关输入、话筒输入、液晶显示屏输出、 听筒输出、振铃输出手机状态指示灯输出这些都是人与手机 之

6、间的I/O.射频部分的 接收通路（RX）和发送通路（TX）使 手机与基站间联系的I/O。 其他的集成电路都是为这五大类服务。有电源、同步时钟等。,逻辑音频部分包括,逻辑音频部分,一、FLASH电路,一、FLASH电路,FLASH信号作用描述 数据总线：ED0ED15，共16根数据线，用于传输数据。 地址总线：EA00EA23，共24根地址线，用于存储单元寻址。 控制总线： /ERD：写控制信号； /EWR：读控制信号； /WATCHODG：复位信号，用于FLASH的软件复位； /CE_F1、/CE_F2：FLASH存储区域选择信号； /ECS1_PSRAM：PSRAM片选信号； /ELB、/E

7、UB：PSRAM存取区域选择信号； 电源供电信号：VMEM。,存储器简单介绍,EEPROM，FLASH等均是非易失性器件，非易失性存储器最大的特色是在当电源关闭后，原先储存在内的资料，仍能够持续被保存，且可以被重复抹除修改（一）、电可擦可写可编程存储器（EEPROM electrically erasable programmable） EEPROM是一块存储器，俗称“码片”，二进制代码的形式存储着手机的资料，它存储的是： 1)、手机的机身码； 2)、检测程序，如：电池电压检测等； 3)、各种表格，如：自动频率控制表（AFC）、自动功率控制表（APC），数模转换表（DAC）、自动增益控制表（A

8、GC）等； 4)、手机的随机资料，可随时存取和更改，如电话号码菜单设定等。,存储器简单介绍,字库在手机的作用很大，地位非常重要，具体作用如下： 1 储存主机主程序 2 储存字库信息 3 储存网络信息 4 储存录音 5 存储加密信息 6 存储序列号（IMEI码） 7 储存操作系统 字库的工作流程比较复杂：当手机开机时，CPU便传出一个复位信号REST经字库，使系统复位。再待CPU把字库的读写端 ，片选端选端后，CPU就可以从字库内取出指令，在CPU里运算，译码，输出各部分协调的工作命令，从而完成各自功能。,二、照相电路,二、照相电路,照相功能的图像数据处理是由独立的摄像处理IC来完成，在CPU的

9、控制下，完成图像预览、拍照存储、及图像处理等功能。 主要信号作用描述： 1、CPU图像处理IC之间信号： NLD0NLD7:数据信号； LRDB:数据读控制信号； LRWB:数据写控制信号； LPA0:地址选择信号； CAMERA_MCLK:时钟信号； GPIO20_CAMERA_CS2:图像处理IC片选信号； GPIO2_CAMERA_READY:图像存储控制信号； GPIO3_CAMERA_RST:复位信号；,二、照相电路,2、图像处理IC与摄像头之间的信号： SEN_D0SEN_D7：数据信号； SEN_SDA：数据与地址选择信号； SEN_CLK:时钟信号； SEN_CSB:片选信号；

10、 SEN_SCL:I2C总线中时钟信号； SEN_SDA:I2C总线中数据信号； SEN_VSYNC:垂直方向同步信号； SEN_HSYNC:水平方向同步信号； SEN_PXCLK:采样时钟信号； GPIO3_CAMERA_RST:复位信号；,二、照相电路,摄像头供电电路,1、摄像头的供电由U2（稳压器）提供，包括数字电源（DVDD1.8V）和模拟电源AVCC （2.5V）；为避免数字信号与模拟信号之间的干扰，中间加磁珠L4； 2、U2的供电电源为VBAT，控制信号为：GPIO4_CAMERA_PWR_EN；,三、主屏LCD显示电路,CPU,三、主屏LCD显示电路,主屏LCD显示电路接口一般都

11、是采用并联方式。 各信号描述如下： NLD0NLD7:数据信号； LRDB:数据读控制信号，电路中已通过上拉电阻置为高电平； LRWB：数据写控制信号； LPA0:数据线作用选择信号，即选择NLD0NLD7线路上传输的是显示数据还是控制数据。 LPCE0B_MAIN_LCM：主屏LCD片选控制信号； LRSTB:复位信号； VDD:供电电源；,四、SIM卡电路,CPU,SIM卡供电电源,MT6305,MT6305完成电平的转换作用,四、SIM卡电路,SIM卡信号描述： SIM与MT6305之间的信号： SIO:数据信号； SRST:SIM卡复位信号； SCLK:SIM卡时钟信号； VSIM:S

12、IM卡供电电源； CPU与MT6305之间的信号： SIMDATA:数据信号； SIMRST:复位信号； SIMCLK:时钟信号； SIMVCC:SIM卡供电使能信号； SIMSEL:SIM卡供电电压选择信号； 开机过程中VSIM供电通过SIM卡I/O口由CPU检测SIM卡，如没有检测到卡，软件很快将VSIM关闭 。也就是说，在不插卡的状态下，仅能在开机的瞬间可测试到供电电压；而在插卡开机的状态下，此供电电压将一直存在。,五、USB接口电路,USB中断检测信号,3,1,2,R606、R607:分压电阻,CPU,IO800,五、USB接口电路,主要信号作用描述： D-、D+：USB数据信号； U

13、SB_PWR:USB外部供电电源，电压为5.1V左右； VUSB：提供CPU内部USB驱动电路供电电源，电压为3.3V左右； ENIT3_USB:USB检测信号； USB电路工作原理： 1、手机通过USB线与电脑连接，充电信号触发手机进入充电开机方式； 2、外部电源供电（USB_PWR）加至手机，EINT3_USB信号电压将由低电平跳变到高电平，触发产生中断信号； 3、CPU执行USB中断程序，将输出USB电源供电驱动信号：GPIO2_USB_EN，开启电压转换器U402工作，输出USB供电电源VUSB（3.3V左右）； 4、CPU与主机通过USB 接口进行数据传输。,六、UART接口电路,开

14、机信号,软件下载、板测、IMEI写入共用信号线,七、多媒体卡接口电路,多媒体卡主要是用来扩充存储数据容量，接口电路较为简单，包括电源信号、时钟信号及数据信号。 维修时主要检查引脚的焊接是否存在焊接不良以及接触脚是否存在下陷； 测量时可用万用表测量正向阻抗，判断线路是否存在断线，排除了以上问题后再采取更换CPU 的措施。,八、按键电路,主按键：“0-9“、”*“、”#“,拍照键,音量调节键,应注意ESD保护器件易被击穿导致对地短路，造成按键无效,八、按键电路,手机键盘电路一般采用行列式键盘，按键铜箔的外圈一般为行，里圈一般为列。 在键盘接口电路中，行键被作为扫描输出端，列线作为输入端。在待机状态

15、下，行键置为低电平，列键置为高电平，当按键按下时，行键将有低电平变为高电平，并触发产生按键中断信号，转而执行按键检测程序，判断是哪一个按键被按下。,CPU,九、麦克风电路,为MIC提供正偏置电压：2.2V,滤波器,为MIC提供负偏置电压：0.3V,CPU,十、主板铃声、受话电路,1、U201供电为VBAT，启动使能信号为GPO1_OP_ON； 2、R213、R215为输入电阻与反馈电阻，用来设定放大器的增益（即放大倍数） ，为R215/R213=1；,信号流向,十、主板铃声、受话电路,铃声信号与话音信号汇接到一起,铃声信号,话音信号,主板连接器,LCD板上的铃声、受话电路,十一、耳机电路,1、

16、偏置电压：MICBIASP（2.2V）； 2、耳机检测信号：EINT0_HEADSET：当耳机插入后，由于XMP3_R端接扬声 器，EINI0_HEADSET信号被下拉到地，触发中断给CPU，将显示”插入耳机“； 3、耳机挂断信号检测：ADC5_HF_MIC：此信号是用来检测耳机的挂机键是否 按下，当耳机挂机键按下时，XMICP信号将被短接到地，ADC5_HF_MIC也将下拉 到地。 4、FL201、C204、C212等组成滤波电路； 5、MP3_OUTL、MP3_OUTR为立体声耳机输出；,十二、充电电路,1 CHRIN,MT6305,2 GATEDRV,4 ISENSE,CPU,EINT2

17、_CHARGE,GPIO31_CHR_CTL,软件中作为温度检测,电池电压检测及充电电流检测,充电输入信号,PMOS驱动信号,十二、充电电路,1、ADC2_TBAT:电池温度检测信号 该信号连接电池端为一ID电阻，并非温敏电阻，因此显示测量值不是实际的电池温度，仅是软件方面的检测判断。 2、ADC0_I-、ADC1_I+： ADC0_I-:电池电压检测信号； ADC1_I+:与ADC0I-共同作为充电电流的检测； 3、充电的基本原理： 手机处于开机状态时： 1）、当充电器插入充电I/O 口后，VCHG信号送到电源管理IC MT6305，该信号触发产生充电中断信号CHRDET； 2）、CPU接受

18、中断请求，转而执行充电程序，显示充电图标，输出充电控制信号CHRCNTL给MT6305； 3）、MT6305输出控制信号GATEDRY，开启U405，使其对电池进行充电； 4）、CPU通过ADC0_I-、ADC1_I+检测充电电流ISENSE和及电池电压，来对充电的状态进行控制。,十三、按键灯、马达驱动电路,1、按键灯驱动电路与马达驱动电路都是有VBAT供电，驱动信号LED、 VIB由U400（MT6305）输出，低电平时将驱动相应电路工作，这两个 信号的输出受CPU的控制，即： GPIO23_KP_BL_PWM、GPIO5_VIB_EN，这两个信号为高电平时将 驱动U400的LED、VIB信

19、号为高电平； 2、R404等为限流作用，D3为起反向保护作用；,十四、主屏背光驱动电路,1、主屏背光驱动电路的供电为VBAT，背光驱动使能信号为PWM1_MAIN_ SUB_LCM_BL，内部下拉到低，因此待机时为低电平。 2、PWM1_MAIN_SUB_LCM_BL的波形如右图，通过调节波形的占空比来 调节主屏的亮度； 3、L1为升压电感，D1为续流二极管，R10为反馈电阻，通过检测FB端的电 压来调节输出电压；OV端为电压输出端，最高输出电压为30V左右。,射频处理部分,射频部分包含发送部分，接收部分与频率合成器。 一、 发送部分 发送部分包括带通滤波器，GMSK调制器，射频功率放大器，天

20、线开关等。 具体的调制方式大致分为两种： 1） 调制音频信号先调制到某一中频，再经过一次上变频，变换到GSM射频 信道上。 2） 调制音频信号直接上变频到GSM射频信道上。 二、接收部分 包括天线开关，射频滤波，射频放大，混频，中频滤波和中频放 大等，其接收的频率对应900MHz GSM规定频点，经过下边频道中频， 中频多为100MHz附近的某个固定值。之所以采用中频为射频信号处理 的过渡环节，是为了得到更好的灵敏度和稳定性。解调大都在中频处 理集成电路内完成，解调后得到频率为67.71KHz的同相正交信号，然后 进入逻辑/音频处理部分进行后级的处理。 三、频率合成器 频率合成器主要由PLL（

21、锁相环电路）构成，包括鉴相器、环路低通滤波 器、VCO（压控振荡器）、分频器等，通过频率合成器可以将基准频率信号 变换为另一个或多个所需频率信号，为手机提供有足够精度、稳定性好的工作 频率 。,射频部分,信号发射流程,话音采集放大ADC滤波语音编码交织加密信道均衡GMSK调制（进入射频部分）IQ调制（IQ调制器）滤波鉴相鉴频（鉴相鉴频器）滤波TX_VCO混频（混频器Mixer）功率放大（PA）双工器天线匹配电路天线发射。,信号接收流程,天线接收天线匹配电路双工器滤波（声表面滤波器SAWfilter）放大（低噪声放大器LNA）RX_VCO混频（混频器Mixer）放大（可编程增益放大器PGA）滤波

22、IQ解调（IQ调制器）（进入基带部分）GMSK解调信道均衡解密去交织语音解码滤波DAC放大话音输出。,一、 发送部分,GSM的发射机包括天线、天线开关、功率检测、功率控制、功率放大器、低通、预放、带通滤波器、上变频和发射混频器等。实际上很多发射机采用二次变频，其原理和一次变频一样，但性能更好一些；由音频电路传送过来的模拟同相正交基带TX I/Q信号在发射时隙期间双端送到中频TX I/Q正交调解器，经调制所得TX I/Q已调波送到发射声表面波（SAM）中频滤波器，经过窄带滤波器滤波，再送到上变频电路，转换为射频发射已调波，在微处理器控制下决定是进入900MHZ射频发射电路还是进入1800MHZ射

23、频电路若进入900MHZ射频发射电路时，利用上变频电路可将中频已调波转换为900MHZ射频已调波，再经过35MHZ带宽的900MHZ发射滤波器，经滤波后先送到功率放大功率电路进行放大，再送到高频功放进行功率放大，最后射频信号经过收发隔离器和天线把射频已调波发射出去在发射电路上设置了APC控制器电路，他确保高频功率电平等级满足5-33dB的变化要求。,鉴相器（PD）,鉴相器（PD）：是英文Phase Detector 的缩写。它是一个相位比较器，是一个相差电压转换装置，可将VCO 振荡信号的相位变化变换为电压的变化。鉴相器输出的是脉动直流信号，这一脉动直流信号经LPF 滤除高频成分后去控制VCO

24、 电路。 在鉴相器中，参考信号与VCO 分频后的信号进行比较。显然，这是一个比较器。,低通滤波器（LPF）,低通滤波器（LPF）：是英文Low Pass Filter 的缩写。低通滤波器又被称为环路滤波器，它是一个RC 电路，位于鉴相器与VCO 电路之间。因鉴相器的输出不仅有控制信号，还有一些高频谐波成分，这些谐波将影响VCO 电路的工作，低通滤波器就是要把这些高频成分滤除。,压控振荡器简称（VCO）：是英文Voltage Control Oscillator 的缩写。压控振荡器是一个电压频率转换装置，可将鉴相器PD 输出的相差电压信号的变化转化成频率的变化。 压控振荡器一般是由变容二极管为主

25、构成的谐振回路： 谐振回路的中心频率由其回路的等效L、C特性决定： 变容二极管的等效电容量由加在其两端的电压控制，这样通过电压的变化就能转换成回路谐振频率的变化，就构成了压控振荡器VCO。,压控振荡器简称（VCO）,VCO的设计,GSM手机的调制方式是最小频移键控(GMSK)。我们知道，最小频移键控能最大限度的利用频率资源，当然，随之而来的问题是，这种信号对相位干扰非常敏感。所以，在GSM手机的VCO的设计中，VCO的相位噪声特性是设计的关键。较大的相位噪声的直接后果就是BER的的恶化。 一个性能良好的VCO应具备以下特性：正确的起振特性、足够的频率范围、无需微调、严格控制的电流消耗,以及不受

26、温度和电源电压波动的影响等。,VCO的相位噪声特性,在VCO的设计中，有两个方面的噪声源必须考虑： 1）固有相位噪声：虽不可消除，但可减小。因为VCO的锁定就建立在有相位差异的基础上；它是一种动态的或者说是平均的锁定。一般情况下，振荡器对控制电压越灵敏，固有相位越小。但是，如果对控制电压太灵敏则会导致控制环路振荡。所以在实际设计中，往往要在二者之间求得一个平衡。固有噪声的另一个来源是，参考时钟。因为参考时钟也有相位噪声，这种噪声必然会反映到VCO环路中。 2）散射噪声，这是载流子在导体中或半导体中做布朗运动产生的。散射噪声与电流有着密切的关系。散射噪声会引入频率调制的边带噪声。散射噪声也会随着

27、调节范围的增加而增加。热噪声的增加有可能超过振荡器的固有相位噪声。所以在实际设计中要严格控制环路电流，以达到控制散射噪声的目的。,功率检测器,功率检测器是用来将发射机输出的信号耦合一部分并转换成电平。将此电平信号送到功放的输出功率控制模块作为输出功率控制的参考。功率检测器的特性没有统一的标准，但是为了降低软件的计算难度和提高控制精度，功率检测器的功率电平响应特性最好是线性或能用简单函数表示的函数。原因是在做整机功率矫正时并不是逐个信道进行的，而是只做一些特定信道的矫正，其余信道的矫正参数是根据功率检测器的响应函数推算出来的，如果功率检测器的曲线很复杂，就会导致很多频道的输出功率不准确。功率检测

28、器有现成的器件可以采用。但是一般情况下，为了降低成本都采用微带耦合线来做。微带耦合线的线性度虽然不是很好，但它的可预测性是可以接受的，而且成本较低，板级处理比较灵活，因而得到了广泛的应用。,功率控制环路设计,GSM系统为时分多址(TDMA)系统，不同的用户在时间轴上被分隔开，每个用户在特定的一个时间间隔(时隙)内接收或发送信息。TDMA系统的该特性极大地提高了频谱利用率，同时也对移动台射频前端的设计提出了极大的挑战。GSM系统要求移动台的发射机以突发方式工作，即只在规定的时隙内开机发送信息，而在其它时隙则处于关闭状态。这种开关工作状态会使发射频谱内含有大量的杂散分量，严重影响其他用户。为保证系

29、统容量和互操作性，必须对移动台发射机的指标提出要求，GSM系统规范对手机发射功率的精度、平坦度、发射频谱纯度以及带外杂散信号进行了严格的规定，对手机射频功率放大器功率控制环路的设计提出了很高的要求。,反馈控制环路,实现功率控制的方法较多，比较常用的为输出功率检测反馈控制法，该方法直接检测射频输出功率，通过反馈环路实现闭环功率控制。另外一种方法为电流检测反馈控制法，它检测末级功放管的电流，再通过反馈环路实现对输出功率的控制。 在整个环路的设计中，耦合器的选择及积分器时间常数的确定比较关键，前者选择不当会使耦合信号的幅度超出检波器工作的动态范围，而后者决定了环路是否能在规定的时间内完成开机锁定。

30、电流检测反馈控制法的好处是可以节省元器件(耦合器，检波器及相关外围器件)，并简化系统设计。但由于该方法不是直接检测输出功率，射频功放的电流与输出功率的关系比较复杂，与很多时变因素有关，因此控制精度不及功率检测法高。 目前，采用耦合器-检波器的功率检测法，是最常用也是性能最好、适用范围最广的一种功率控制方法。为了保证回路的性能，必须仔细考虑检波器的动态范围和热稳定性、耦合器的选择、积分器时间常数的选择，以及加入“粗调”电压等。,功率控制环路（APC）,功率控制环路构成： 功率放大器（Power Amplifier） 功率耦合器（Power Coupler） 功率检波器（Power Detecto

31、r） 功率比较、控制器（Power Comparator2.保证系统具有正确传输特性;3.提高信噪比(降低噪声系数);4.减少由于反射引起的信号失真;5.确保电路稳定;6.为各模块之间提供方便、可靠的连接。,天线开关,天线开关：作用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。 由于GSM手机使用TDMA的技术，接收机与发射机间歇工作，天线开关在逻辑电路的控制下，在适当的时隙内接向接收机或发射机通道。,通用滤波网络,滤波器是抑制除特定带宽以外信号及噪声的装置。 主要有两点作用： .筛选有用信号，抑制干扰，即信号分离作用。 .实现阻抗匹配，以获得较大的传输功率，即阻抗 变

32、换作用。 按照不同标准它可分为： 低通、高通、带通、带阻滤波器； 一阶、二阶、高阶滤波器； 无源滤波器、有源滤波器 以下我们以单阶无源滤波器为例做一些简介,3dB,3dB,R,R,L,L,C,C,U,U,f,f,fH,fL,单阶无源低通（LP）,单阶无源高通（HP）,高频截止频率fH 与L、C参数有关,低频截止频率fL 与L、C参数有关,单阶无源滤波器,滤波特性,低通滤波器的3dB衰减点的频率为高频截止频率fH，它截止的斜率与其阶数相关 高通滤波器的3dB衰减点的频率为低频截止频率fL ，它截止的斜率与其阶数相关 如果将低通滤波器和高通滤波器串联，而且 fH fL 就能构成带通滤波器，其通频带

33、为 fL fH。 如果将低通滤波器和高通滤波器并联，而且 fH fL 就能构成带阻滤波器，其阻频带为 fH fL。,电源滤波去耦网络,对于射频电路而言，电源稳定有特别重要的意义，不仅它自身不稳定会影响电路性能，而且各用电单元也会以电源为途径互相传递干扰造成很大的不稳定因数，去耦即去除电源与用电单元之间的交流耦合。 实际电路中电源去耦电路无论在电源输出端还是在用电输入端都需要，而且去耦电路离用电模块越近达到的去耦效果越好。 我们一般希望电源供电除了开/关时间以外是直流稳定的，不希望它的端电压出现纹波、抖动、跳变等不稳定因数存在，电源去耦网络正是为这些交流成分提供了短路到地的通路。 去耦电阻、去耦

34、电容及去耦电感构成的低通网络为电源的交流成分提供一个到地的通路，它们的参数与电源提供的电流量、需要特别滤除的频率成分等相关。,电源滤波去耦网络基本构成,电源去耦低通滤波网络如右图： 图上元件不要求全部具备，去耦电阻 及去耦电感有时就可不用。 去耦电阻R在电路中将缓和电源上升、下 降沿的速度，从而抑制高频噪声的形成； 去耦电感L在回路中必然阻碍高频交流成分 达到隔离效果；有时，我们还使用扼流磁珠 来获得更强的隔离效果。 去耦电容由C1、C2并联分别承担低频、高频 交流成分滤波的任务。电解电容C1一般容量 较大在低频时能提供好的通路，而在高频时由于其寄生电感的存在阻抗将变大无法提供滤波通路； 陶瓷

35、电容C2由于其容量一般较小，所以在低频时阻抗较大无法提供滤波通路，而在高频时阻抗变小则会有很好的滤波特性； 这样可以看出C1、C2的滤波特性是互补的，需要同时利用才能得到较宽频的有效滤波范围。当然，如果需要更宽的滤波频段还可用更多不同类型的电容并联得到。,声表面滤波器（SAW）,在手机中，接受信号从天线开关到接收处理电路之间采用声表面滤波器（SAW） 声表面滤波器（SAW）可以提供较宽的通频带、较低的损耗，此外有的SAW器件还集成有将非平衡信号转换为平衡信号的功能。 声表面滤波器是一个带通滤波器，只允许接收频段的射频信号进入接收机电路，其它频段的信号将会得到抑制。,低噪声放大器(LNA),低噪

36、声放大器(LNA): 作用是将天线接收到的微弱的射频信号进行放大，以满足混频器对输入信号幅度的需要，提高接收机的信噪比。 低噪声放大器通常又称前置射频放大器，是移动通信接收机最常用的一种小信号放大器，由于此类放大器常用低噪声器件来实现，故又称为低噪声放大器。如果低噪声放大器损坏，通常会造成手机接收信号差的故障；维修时如果手机在信号强度-60dBm以上RX电平合格，而在-60dBm以下却不合格的情况下，则先查LNA电路。,混频器(MIX),混频器(MIX):是一个频谱搬移电路，它将包含接收信息的射频信号转化为一个固定频率的包含接收信息的中频信号。它是接收机的核心电路。混频电路又叫混频器（MIX）

37、是利用半导体器件的非线性特性，将两个或多个信号混合，取其差频或和频，得到所需要的频率信号。在手机电路中，混频器有两个输入信号(一个为输入信号，另一个为本机振荡)，一个输出信号（其输出被称为中频IF）。当混频器的输出为射频信号频率与本振信号之和，且比信号频率高时，所用的混频器被称为上边带上变频；当混频器的输出信号为信号频率与本振信号之差，且比信号频率高时，所用的变频器被称为下边带上变频。 在接收机电路中的混频器是下变频器，即混频器输出的信号频率比输入信号频率低；在发射机电路中的混频器通常用于发射上变频，它将发射中频信号与UHFVCO(或RXVCO)信号进行混频，得到最终发射信号。,中频放大器,接

38、收机的中频放大器主要是将混频器输出的信号进行大幅度提升,以满足解调电路的需要。接收机的主要增益也来自中频放大器，中频放大器损坏常会造成手机接收差的故障。 中频放大器最主要的作用是： 获取高增益：与射频放大部分相比,由于中频频率固定,并且频率较低,可以很容易地得到较高的增益,因而可以为下一级提供足够大的输人。 提高选择性：接收机的邻近频率选择性一般由中频放大器的通频带宽度决定。 对于中频放大器,不仅需要得到高的增益、好的选择性,还要有足够宽的通频带和良好的频率响应、大的动态范围等。 中频放大器的电路形式与低噪声放大器的电路形式差别不大，但它们工作的频段不同，低噪声放大器是一个宽带放大器，而中频放

39、大器是一个窄带放大器。,射频校准原理和设置RXLEV校准,接收机RXLEV校准主要是校准Transceiver内部中频放大器PGA的增益设置，以抵消接收机 前端无源器件（包括天线开关和Saw filter）的路径损耗，让手机向基站汇报的接收电平为 手机天线端实际接收到的RXLEV，MTK平台对接收电平RXLEV的校准叫做 RX PATH LOSS 校准。校准时对整个频段分成若干频率区间段进行，如下： GSM900 Sub band, RX loss Max ARFCN=15,30,45,60,75,90,105,124,975,1000,1023,-1 RX loss=1.500,1.375,

40、1.625,1.875,1.875,1.875,2.000,2.000,2.250,1.625,1.500,0.0000 DCS1800 Sub band, RX loss Max ARFCN=550,590,620,650,680,710,740,770,810,850,885,-1 RX loss=0.750,0.750,0.625,0.500,0.500,0.625,0.875,1.000,1.375,1.875,1.625,0.0000,指定每个校准频率区间的最高信道号,每各频率区间对应的 RX loss,三、频率合成器（Frequency Synthesizer）,将一个或多个基准频

41、率信号变换为另一个或多个所需频率信号的技术称为频率合成，或频率综合技术。移动电话通常使用的是带锁相环（PLL）的频率合成器，原理框图见下：,频率合成器,频率合成器的基本功能是产生精度非常高的频率。在手机电路中,一个频率合成系统通常包含几个频率合成环路：接收VCO频率合成环路、接收中频VCO频率合成环路、发射中频VCO频率合成环路等。 频率合成环路包含5个基本的功能电路：参考振荡；鉴相器；低通滤波器；压控振荡器；分频器。 在移动电话的频率合成器中,其三个控制信号SYNDAT(频率合成器数据信号)、SYNCLK(频率合成器时钟信号)及SYN EN(频率合成器允许/禁止)均来自于逻辑电路。,参考振荡

42、器,参考振荡器：在频率合成乃至在整个手机电路中都是很重要的。在手机电路中，特别是GSM 手机中，这个参考振荡器被称为基准频率时钟电路，它不但给频率合成环路提供参考信号，还给手机的逻辑电路提供信号，如该电路出现故障，手机将不能开机。 手机电路中的参考振荡都使用晶体振荡电路，而且，大多数手机中使用的是一个基准频率时钟VCO 组件。,基准频率时钟电路,在GSM手机中,这个组件输出频率是13 MHz/26MHz,有时它被称为13MHz/26MHz晶体。事实上它是一个VCO组件, 13MHz/26MHz晶体及VCO电路中的晶体管及变容二极管等器件被封装在一个频率罩内。 13MHz/26MHz振荡电路受逻

43、辑电路提供的AFC(自动频率控制)信号控制。由于GSM手机采用时分多址(TDMA)技术,以不同的时间段(Slot,时隙)来区分用户,故手机与系统保持时间同步就显得非常重要。若手机时钟与系统时钟不同步,则会导致手机不能与系统进行正常的通信。 在GSM系统中,有一个公共的广播控制信道(BCCH),它包含频率校正信息与同步信息等。手机一开机,就会在逻辑电路的控制下扫描这个信道,从中获取同步与频率校正信息，如手机系统检测到手机的时钟与系统不同步,手机逻辑电路就会输出AFC信号。AFC信号改变13MHz/26MHz电路中变容二极管两端的反偏压,使变容二极管的结电容变化，从而使该VCO电路的输出频率发生变

44、化,进而保证手机与系统同步。,锁相环（PLL）,锁相环是一个相位负反馈控制系统 锁相环应用于滤波、频率综合、调制解调、信号与检测等多个方面。 锁相环的特性 :1.调制跟踪特性 2.载波跟踪特性 3.低门限特性 锁相环四个基本构成元素 基本构成电路分析 锁相环在手机中应用举例,锁相环四个基本构成元素,鉴相器（PD）鉴频器（FD）鉴相鉴频（PFD）： PD/FD/PFD是一个相位/频率比较装置，用来检测输入信 号与反馈信号之间的相位/频率差 环路滤波器Loop Filter（LP）： LP一般为N阶低通滤波器 电压控制振荡器（VCO）： VCO是一个电压-频率变换装置 ，输出振荡频率应随输 入控制

45、电压线性地变化 参考信号源（Reference signal source）： 参考信号源提供与反馈信号鉴相鉴频用的对比输入信号,基本构成电路分析,鉴相器（Phase Detector） 鉴相器的主要作用:检测输入信号与反馈信号之间的相位差。 电荷泵环路低通滤波器 电荷泵的的作用主要是：给锁相环路提供理想恒定的电流源，保持良好的线性关系，使得频率范围易于控制 ；环路低通滤波器（LPF）由PFD的输出信号需经过低通滤波器再去控制VCO。一般采用电阻、电容构成积分形式的低通滤波器，它可以为单阶或多阶滤波器。它的通频带由电阻、电容参数决定，它的截止速度取决于其阶数。 压控振荡器（Voltage Co

46、ntrolled Oscillator） 压控振荡器一般是由变容二极管为主构成的谐振回路： 谐振回路的中心频率由其回路的等效L、C特性决定： 变容二极管的等效电容量由加在其两端的电压控制，这样通过电压的变化就能转换成回路谐振频率的变化，就构成了压控振荡器VCO。 分频器（DIV） 分频器的作用:在保持分辨力的条件下提高了频率合成器的工作频率。 锁相环通常用于N倍参考频率的发生器：f0=N*fr 其中N为分频比，它由环路中分频器DIV提供,由锁相环的原理知道，在锁相环锁定以后RF VCO的输出频率：Fvco26M/N ，即RFVCO的频率稳定度和频率精度由26MHz晶体振荡器的频率精度决定，所以

47、校准射频频率合成器的频率精度就等于是校准26MHz晶体振荡器的频率精度。GSM规范要求手机的发射和接收信道频率精确度要在0.1ppm之内，手机通过接收基站的频率校准信道的信息，然后通过AFC去控制射频的VCTCXO可以将射频的频率误差控制在0.1ppm之内。可是每个TCXO之间存在着硬件偏差，所以需要校准。AFC校准参数有两个：Initial DAC value; Slope; 1.AFC初始DAC值Initial value ，该值的范围从08191，对应AFC控制电压02.8V，校准完以后该值应该对应常温频率误差等于0的值，如三星TCXO校准完以后Initial value 为4750；

48、2.压控灵敏度slope，AFC slope 为单位DAC值能改变的射频频率误差，比如三星TCXO slope为2.7代表AFC DAC值每增加/减少1，对应的射频频率将增加/减少2.7Hz，手机通过比较本身产生的射频频率跟基站广播信道频率的误差计算出应该增加或者减少的AFC DAC值，从而保持跟基站频率同步，跟基站的频率误差控制在0.1ppm之内。 频率合成器校准（即AFC校准），手机的频率合成器由PLL锁相环构成，如下图：,EN DA CLK,RF本振频率Fvco输出,RF锁相环PLL & CP,RFVCO,可编程分频 器 /M,LF环路滤波器,VCTCXO 26MHz,RFVCOEN,A

49、FC,/N,锁相环在手机中应用举例,RX（接收）频率合成器,锁相环在手机中应用举例,TX-VCO锁相环路,手机的故障诊断,从手机机芯来看其故障，可分为三大类型 1第一种为供电充电及电源部分故障。 2第二种为手机软件故障。 3第三种为收发通路部分故障。 修手机要按先查电源部分，再查收发通路。 根据信号流程来进行故障定位。,诊断的一般流程,在接到故障机时，应该按照下列流程去做 1） 先了解后动手 拿到一部待修手机后，先不要急于动手，而是要首先询问故障现象，发生时间以及有什么异常症状。观察手机的外观，又无明显的裂痕，缺损，若是翻盖没有了，天线折了，键盘秃了，就可以大致判断机器的故障。对一名优秀的维修

50、技术人员来说，在询问了解故障的过程中，可以大致判断故障的范围和可能出现的故障的部件，从而为高效、快捷地检修故障奠定基础。 2） 先简后繁先易后难 3） 先电源后整机 4） 先通病后特殊 5） 先末级后前级 6） 纪录维修日志 当然没有必要每个机都做纪录，对那些不常见的坏项或是新的故障原因做纪录是一种良好的习惯，可以丰富我们的经验，无形中得到提高。,诊 断 步 骤,手机无论发生和种故障，都必须经过 问，看，听，摸 ，思，修 这六个阶段只不过对于不同的机型，不同的故障，不同的维修方法，用这六个阶段的时间不同而已。 1 问 如同医生问诊一样，首先要向用户了解一些基本情况。如产生故障的过程和原因，手机

51、的使用年限及新旧程度等有关情况。这种询问应该成为进一步观察所要注意和加以思考的线索。 2 看 顾名思义 即就是用眼睛看，借此发现问题，也就是我们通常要做的一个步骤： 目检 通过目检 我们可以发现 诸如：多料，漏料，错料，移位 锡桥 反相，虚焊 ，冷焊，少锡，锡珠，断线还有机械损伤等故障。方法 ：看要怎么看 PCBA上有380多个料再加一个8层的PCB 盲目地看既精神疲惫，浪费时间又发现不了问题。我们应该根据坏项带着问题去看：沿着信号流程看， 看与工作条件相关的器件。,诊 断 步 骤,3 听 可以从待修手机的话音质量，音量情况，声音是否断续等现象做初步判断。 4 摸 主要针对功率放大器，晶体管，

52、电源管理模块的等器件。用手摸可以感触到表面温度的高低，如烫手，可联想到是否电流过大或负载过重，即可根据经验粗略地判断出故障部位。 5 思 即分析思考。根据以前观察，收集到的资料，运用自己的维修经验，结合具体电路的工作原理，运用必要的测试手段，综合地进行分析，思考，判断做出诊断方案。运用访问手机的5种方式 （电压，阻抗，波形，量PN结，写FLASH）确定故障所在。 6 修 对已经失效的元器件进行调换，焊接，清洁。 维修时按部、级、线、点进行维修。 通过使用各种仪器设备工具，采用三用表测量法、代换法、断路法、对照法、信号输入法、波形观察法、分区处理法、目测法、逻辑推理法、并联电容法、测温法等方法进

53、行维修。,手 机 故 障诊 断,读图 读图是进行高效手机维修的前提。 只有对手机的电路原理 ，工作原理及器件特性有了深入的了解 ,才能做到快速而准确的判断. 对于射频电路： 了解用途: 开始读图之前，首先要了解该部件使用在什么地方，起什么作用，有什么特点，以及能够达到什么样的技术指标。对于用途了解得比较清楚，可以帮助维修人员理解电路原理图的指导思想，总体安排以及各种具体的实现技术。 化整为零: 将总原理图分解成若干基本部分，弄清各部分的主要功能以及每一部分由哪些基本单元电路组成。有时可以用简单的模块图来表示每一部分的作用以及各部分之间的相互关系。在分解过程中，如果有个别元件或某些细节一时不能理

54、解，可以留待后面仔细研究，这一部,只要求搞清楚总图大致包括哪些主要的模块。,找出通路: 对每个基本单元电路，找出其中的直流通路，交流通路以及反馈通路等。以及判断电路的静态偏置是否合适，交流信号能否正常放大和传递，引出的信号经过什么样的滤波器等等。 抓住联系: 在前面的几个步骤基础上，将各个组成部分总和，从总电路的输入端一直到输出端联系起来，观察信号在电路中如何逐级放大和传递，从而得到一个完整的认识。 估算指标: 如果要求对电路图有更加深入的了解，则可对某些主要技术指标进行一定的估算，以便对电路的技术性能获得定量概念。 对于逻辑/音频板部分. 1） 明确主要集成电路在电路板上的位置，如 MCU，

55、EEPROM ，FLASH， ROM，音频处理模块等。 2） 查电源连接线，电源是如何共给各个芯片，键盘及显示屏的。 3） 查时钟 （13M ,32K)供应，具体连接到集成电路的哪个脚。 4） 查复位（RESET)供应，具体连接到集成电路的那个脚。 5） 键盘，话筒，SIM卡插座等这样的输入通路是故障的多发区。 6） 听筒，显示屏，振铃/震动器，背景灯灯的输出通路的路径。 上述步骤不是固定不变的，有时各步骤之间并未划得很清楚，可以交叉进行， 次序也可以颠倒，应该根据具体情况灵活掌握。,手 机 故 障诊 断,了解元器件的特性,.电阻是线性元件，符合欧姆定律，电阻串联起分流作用，并联起分压作用。

56、.电容是惯性元件，特性：电容两端的电压不能突变，通交流，隔直流；通高 频，阻低频。容抗随信号频率的升高而减小，随信号频率的降低而增大。电容 并联总容量增大，并联总容量减小。 .电感是惯性元件，特性：电感线圈中的电流不能突变，通直流，阻交流；通 低频，阻高频。感抗随信号频率的升高而增大，随信号频率的变低而减小；与 电容相反。电感的主要物理特征是将电能转换为磁能并存储起来，电感是利用 电磁感应的原理进行工作的。电感并联总容量增大，并联总容量减小。 .二极管具有单向导电性，在手机中常用的有发光二极管、稳压二极管及变容 二极管。稳压二极管是利用二极管的反向击穿特性来工作的；变容二极管需要 反向偏压才能

57、正常工作，是电压控制元件。 .三极管是电流控制元件，具有三种工作状态：截止状态、放大状态和饱和状 态。在手机的中的作用主要是放大和开关，在手机中的晶体管放大器的基本电 路是共射极电路。放大器电路中的三极管工作的基本条件是：集电极反偏，发 射极正偏，这样三极管才能工作在放大区。 .场效应管是电压控制元件，特性：输入电阻高、噪声系数低、耐辐射能力强 、开关速度快、高频特性好、功率增益大、和热稳定性好。,的控制功能,有如下控制功能： .与基站中的交换信息，听命于基站指令使手机进入相应信道。 .对整机进行管理，如：自动测试功能、菜单功能等。 .管理键盘等，实现“人机对话”。 .控制锁相环扫描信道，向锁

58、相环提供数据。 .控制发射机的发射功率等级。 .控制显示屏显示信息。 .控制电源开关。 .检测信号场强、电池电压等。 .检测整机的运行情况，出现异常报警并自动关机。 .控制收发信机按时隙工作。,基带处理器对射频控制的信号包括: 射频前端的天线开关控制 LB_TX(当GSM发射突发脉冲来的时候为高电平），HB_TX（当DCS/PCS发射突发脉冲来的时候为高电平)，PCSRX(当PCS接收时隙到的时候为高电平使能），PA_EN（PA使能信号），BANDSW_DCS（PA GSM/DCS/PCS放大器频段选择信号），RFVCOEN（Transceiver RFVCO使能信号），以及跟射频Transceiver 通信的串行控制总线：LE，SDATA，SCLK。三线串行接口用于基带处理器控制transceiver的工作，包括PLL合成信道频率数据，接收PGA增益控制数据以及transceiver各单元电路的控制数据。,硬件电路原理 基带 数字逻辑控制射频控制,基带处理器对射频控制的信号,手机的关键控制信号,.开机维持信号 .频率合成器控制信号 .压控振荡器控制信号 .时钟信号 .复位信号 .功放电路控制信号 .收发频段切换控制信号 .发射开关控制信号 ./信号,频率误差的分析,频率误差可以检验发射机调制信号的质量和频率稳定度（手机的频率稳定要求达到0.1PP