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发表于 2006-1-23 14:48:00
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TCL6898手机基本电路原理
?;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925.2MHz~959.8MHz，发射频率范围为880.2MHz~914.8MHz；工作在DCS1800频段时，接收频率为1805.2～1879.8M，发射频率为1710.2M～1784.8M。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。
?;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925~960MHZ的GSM接收滤波器,F503为1805~1880MHZ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：1150.2~1184.8MHz；DCS：1580.2~1654.8MHz；），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880.2MHz~914.8MHz（GSM）或1710.2M～1784.8M（DCS）的发射载频上。工作在GSM900频段时，接收频率范围为925.2MHz~959.8MHz，发射频率范围为880.2MHz~914.8MHz；工作在DCS1800频段时，接收频率为1805.2～1879.8M，发射频率为1710.2M～1784.8M。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：1150.2~1184.8MHz；DCS：1580.2~1654.8MHz）。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880.2～914.8MHZ（GSM）或1710.2M～1784.8M（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33±2dBm。
?;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：1150.2~1184.8MHz；DCS：2030.2~2104.8MHz的RFVCO（Y802）；1080MHz（GSM：RX，TX；DCS：RX）或1040 MHz（DCS：TX）的IFVCO（V803）和频率范围为GSM：880.2~914.8MHz；DCS：1710.2~1784.8MHz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：880.2~914.8MHz；DCS：1710.2~1784.8MHz；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。
?;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61~64脚输出，从17~20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。
?;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3.7～4.3V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，U261内部的N-MOSFET 开关管关断，#CHRG脚变为高电平。
#SEL（第12脚）:漂浮电压选择脚。此脚为低电平时，U261的漂浮电压为4.1V；此脚为高电平时，U261的漂浮电压为4.2V。
#GATE（第13脚）:脉宽控制脚。在快速充电方式，#GATE 脚为恒压输出；当电池电量快充满时，#GATE 脚变为脉冲输出。
#VBAT（第15脚）:电池电压脚。
振动驱动电路
该电路主要由驱动管Q101、续流二极管D101组成。当手机处于振动模式后，如果有来电，中央处理器（U101）的F10脚高电平，使Q101导通，驱动振动器工作。振动器正负极之间的续流二极管D101其保护振动器的作用。
键盘灯控制电路
灯控电路主要由发光二极管D401、D402、D403、D404、D405、D406、驱动管Q401组成。启动控制信号BACKLIGHTSON由中央处理器（U101）的B9脚送出键盘灯控制信号，发光二极管D401、D402、D403、D404、D405、D406的正极接VBAT电压，负极接控制管Q401的集电极。当U101送来的控制信号为高电平时，Q401导通，使其集电极变为低电平，发光二极管导通而发光。
信号灯控制电路
信号灯控制电路由发光二极管D102（绿色）、D103（红色）、驱动管Q102和驱动管Q103组成。启动控制信号G_LED、R_LED由中央处理器（U101）的A12、C10脚送出信号灯控制信号，发光二极管D102（绿色）、D103（红色）的正极接VBAT电压，负极分别接控制管Q102和Q103的集电极。当U101送来的控制信号G_LED为高电平，R_LED为低电平时，Q102导通，Q103截止，发光二极管D102导通，绿色信号灯亮。当U101送来的控制信号R_LED为高电平，G_LED为低电平时，Q103导通，Q102截止，发光二极管D103导通，红色信号灯亮。
[br]<p align=right><font color=red>+3 RD币</font></p>[br]<p align=right><font color=red>+3 RD币</font></p> |
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