手機結(jié)構(gòu)原理2023/4/21第1頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六學習完此課程，您將會：熟悉手機模塊的組成結(jié)構(gòu)熟練手機內(nèi)部各功能模塊的工作原理對手機結(jié)構(gòu)有全面的認識，能夠形成一個基本的、系統(tǒng)的整體手機結(jié)構(gòu)理論框架目標第2頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page3第1節(jié)

手機組成模塊整體介紹第2節(jié)手機模塊－射頻模塊介紹第3節(jié)手機模塊－基帶模塊介紹第4節(jié)手機模塊－外圍電路模塊介紹內(nèi)容介紹第3頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page4第1節(jié)手機組成模塊整體介紹第4頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page5第1節(jié)手機組成模塊整體介紹射頻部分主要是把基帶送過來的低頻小功率的信號轉(zhuǎn)變成為適合在空間傳送的高頻大功率的信號，以及把從天線接收的高頻微弱信號轉(zhuǎn)變成為基帶能夠處理的具有一定幅度的低頻信號?；鶐Р糠种饕崖曇粜盘栟D(zhuǎn)變成為電信號，再進行處理，使得信號適合在信道中傳輸，并保證在接收端可以正確接收。外圍部分主要完成手機和人之間的接口功能，對手機的使用、操作全部通過此部分完成。整體介紹第5頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page6第1節(jié)手機組成模塊整體介紹第2節(jié)

手機模塊－射頻模塊介紹第3節(jié)手機模塊－基帶模塊介紹第4節(jié)手機模塊－外圍電路模塊介紹內(nèi)容介紹第6頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page7射頻電路結(jié)構(gòu)組成第2節(jié)手機模塊－射頻模塊介紹第7頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page8第2節(jié)手機模塊－射頻模塊介紹射頻模塊－接收通路第8頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page9接收機分類：第2節(jié)手機模塊－射頻模塊介紹第9頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page10超外差二次變頻和超外差一次變頻都屬于超外差變頻接收機，而超外差變頻接收機的核心電路就是混頻器，若接收機的混頻器出現(xiàn)故障則會導致無信號，不注冊等故障?；祛l電路又叫混頻器（MIX）是利用半導體器件的非線性特性,將兩個或多個信號混合,取其差頻或和頻,得到所需要的頻率信號。在手機電路中,混頻器有兩個輸入信號(一個為輸入信號,另一個為本機振蕩),一個輸出信號（其輸出被稱為中頻IF）。在接收機電路中的混頻器是下變頻器,即混頻器輸出的信號頻率比輸入信號頻率低；在發(fā)射機電路中的混頻器通常用于發(fā)射上變頻,它將發(fā)射中頻信號與UHFVCO(或RXVCO)信號進行混頻,得到最終發(fā)射信號?；祛l電路第2節(jié)手機模塊－射頻模塊介紹第10頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page11

超外差變頻接收機和直接變頻接收機的關(guān)系

（1）同：兩者都是信號是從天線到低噪聲放大器,再到頻率變換單元,最后到語音處理電路。（2）異：超外差變頻接收機首先需要將高頻信號轉(zhuǎn)換為中頻信號然后才傳輸給解調(diào)電路，RXI/Q信號都是需要解調(diào)電路輸出的,而在直接變換線形接收機混頻器輸出的就是RXI/Q信號。（3）優(yōu)缺點：超外差變頻接收機因為通過適當?shù)剡x擇中頻和濾波器可以獲得極佳的選擇性和靈敏度。但是卻必須使用成本昂貴而且體積龐大的中頻零件。

直接變頻（零中頻）接收機由于在下變頻過程中不需要經(jīng)過中頻，直接將高頻信號轉(zhuǎn)化成低頻信號，而且鏡像頻率即是射頻信號本身，不存在鏡像頻率干擾，這種采用直接轉(zhuǎn)換的方式，節(jié)省了昂貴的中頻器件及中頻至基帶轉(zhuǎn)換電路，集成度高。但實際應用中可能受“直流位移”的影響，降低接收靈敏度，基頻IC軟件上多采用直流濾波技術(shù)，生產(chǎn)廠家必須在生產(chǎn)時執(zhí)行額外的生產(chǎn)步驟：進行二階截取點校準，得到的修正值存儲在內(nèi)存，并在手機開機時用來校準手機。第2節(jié)手機模塊－射頻模塊介紹第11頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page12第2節(jié)手機模塊－射頻模塊介紹射頻模塊－發(fā)射通路第12頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page13第2節(jié)手機模塊－射頻模塊介紹發(fā)射機分類：第13頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page14發(fā)射機分類比較相同點兩者都是信號是從語音拾取到語音處理電路在經(jīng)過頻率變換單元,經(jīng)放大電路從天線發(fā)射出去.

差異點1.最終發(fā)射信號的產(chǎn)生方式不同：a.帶發(fā)射上變頻器發(fā)射機：TXI/Q信號首先需要通過發(fā)射中頻電路完成I/Q調(diào)制后,在過發(fā)射上變頻電路產(chǎn)生最終發(fā)射信號b.帶發(fā)射變換變換模塊發(fā)射機:TXI/Q信號同樣需要經(jīng)過發(fā)射中頻調(diào)制,經(jīng)過發(fā)射變換和TXVCO電路成最終發(fā)射信號c.直接調(diào)制發(fā)射機:發(fā)射基帶信號TXI/Q不再是調(diào)制發(fā)射中頻信號，而是直接調(diào)制在發(fā)射機射頻信號上。I/Q調(diào)制器直接輸出最終發(fā)射信號2.集成度不同所涉及電路越少,集成度將會越高,不論從成本和外觀上都是越適應發(fā)展需要的.第2節(jié)手機模塊－射頻模塊介紹第14頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page15第2節(jié)手機模塊－射頻模塊介紹射頻模塊－鎖相環(huán)部分第15頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page16在射頻電路中，鎖相環(huán)電路扮演著非常重要的角色,是頻率合成器的核心.主要作用是由頻穩(wěn)性很強的基準信號得到一個同樣頻率穩(wěn)定的信號工作原理：壓控振蕩器產(chǎn)生周期性的輸出信號，如果其輸出頻率低于參考信號的頻率，鑒相器通過電荷放大器改變控制電壓使壓控振蕩器就的輸出頻率提高。如果壓控振蕩器的輸出頻率高于參考信號的頻率，鑒相器通過電荷放大器改變控制電壓使壓控振蕩器就的輸出頻率降低。低通濾波器的作用是平滑電荷放大器的輸出，這樣在鑒相器進行微小調(diào)整的時候，系統(tǒng)趨向一個穩(wěn)態(tài)。第2節(jié)手機模塊－射頻模塊介紹鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)第16頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page17第1節(jié)手機組成模塊整體介紹第2節(jié)手機模塊－射頻模塊介紹第3節(jié)

手機模塊－基帶模塊介紹第4節(jié)手機模塊－外圍電路模塊介紹內(nèi)容介紹第17頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page18第3節(jié)手機模塊－基帶模塊介紹基帶模塊－基帶電源管理部分第18頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page19第3節(jié)手機模塊－基帶模塊介紹電源管理部分由于電池電壓的不穩(wěn)定和器件對電壓、電流要求的精確性與多樣性，最重要的是出于降低功耗的考慮，手機需要專門的電源管理單元。

對各種電壓的要求：內(nèi)核電壓：電壓較低，要求精確度高，穩(wěn)定性好。音頻電壓：模擬電壓，要求電源比較干凈，紋波小。

I/O電壓：要求在不需要時可以關(guān)閉或降低電壓，以減少功耗。功放電壓：由于電流要求較大，直接由電池供電。第19頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page20第3節(jié)手機模塊－基帶模塊介紹基帶模塊－基帶元件工作原理第20頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page21第3節(jié)手機模塊－基帶模塊介紹基帶元件工作原理CPU和存儲器之間通過數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線連接，這三類總線都采用并行方式，F(xiàn)LASH和SDRAM共用這三類總線，通過片選信號來區(qū)分是對哪個進行操作。FLASH存儲手機所有的數(shù)據(jù)，包括軟件代碼和資料，掉電后不會丟失。開機后，首先要從FLASH中把程序和需要的資料調(diào)入SDRAM，所有的軟件都是在SDRAM中運行，掉電后數(shù)據(jù)不會被保留。外部主時鐘的頻率一般較低，內(nèi)核的運行頻率一般較高，主時鐘進入基帶芯片倍頻后提供給CPU使用?；鶐е餍酒瑑?nèi)部一般有兩個處理器：一是ARM處理器，主要用做控制功能，對手機的運行進行管理，比如時鐘控制、電源管理、射頻控制、I/O控制等；二是DSP處理器，主要用來處理數(shù)據(jù)，完成信號處理的各種算法，比如音頻編解碼、信道編解碼、交織去交織、加解密等。第21頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page22第3節(jié)手機模塊－基帶模塊介紹信號處理部分

這部分完成音頻信號的轉(zhuǎn)換和處理，分為兩路，一路完成聲音信號到射頻信號的轉(zhuǎn)換：聲音信號經(jīng)過MIC轉(zhuǎn)變成模擬的電信號；經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換變?yōu)?4Kbit/s的PCM數(shù)字信號，再經(jīng)壓縮編碼，去除冗余度，變?yōu)?Kbit/s的數(shù)據(jù)流；然后通過信道編碼增加冗余度，保證傳輸?shù)目煽啃?；加密后送往射頻單元處理，最后由天線發(fā)射出去。另外一路完成射頻信號到聲音信號的轉(zhuǎn)換，處理過程相反。聲音MIC語音編碼信道編碼加密RF單元聲音SPK語音解碼信道解碼解密RF單元第22頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page23第3節(jié)手機模塊－基帶模塊介紹基帶模塊－時鐘部分第23頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page24第3節(jié)手機模塊－基帶模塊介紹主時鐘為手機工作提供基準的頻率源，在開機過程中起振，在關(guān)機后停振。它供向CPU，產(chǎn)生數(shù)據(jù)傳輸和控制時序所需的時鐘。睡眠時鐘為手機提供計時的基準頻率，不論是否開機，只要電池有電就可起振。它供向電源管理芯片和CPU，以維持手機的時間準確，并提供關(guān)機后的計時功能，從而支持關(guān)機鬧鐘。第24頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page25第1節(jié)手機組成模塊整體介紹第2節(jié)手機模塊－射頻模塊介紹第3節(jié)手機模塊－基帶模塊介紹第4節(jié)

手機模塊－外圍電路模塊介紹內(nèi)容介紹第25頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page26第4節(jié)手機模塊－外圍電路模塊介紹外圍電路模塊－開機部分第26頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page27第4節(jié)手機模塊－外圍電路模塊介紹外圍電路模塊－開機部分1、手機開機觸發(fā)信號有兩種：長按開機鍵；插入充電器。2、在手機電池在位的情況下睡眠時鐘是一直工作的，電源芯片有輸入但是沒有輸出。3、當長按手機開機鍵（或突然插上充電器）的一瞬間，（首先由硬件自動提供一個開機脈沖信號KBD_PWRON<低電平有效>給電源管理芯片）電源管理芯片輸出以下幾個信號：

A、給FLASH、19.2MHz、CPU供電。

B、同時還給FLASH芯片輸出復位信號。4、FLASH復位完成后立即給CPU輸出一個復位信號（為了維持電源管理芯片和CPU正常工作，需要及時拉高PS_HOLD信號）此時CPU開始調(diào)用程序（單板軟件）此程序運行中電流基本不變，以上處理放在BOOT中完成。5、單板運行中會驅(qū)動電源管理芯片輸出各路電源來供發(fā)射、接收、功放、LCD等器件工作。此時電流很大，已經(jīng)開機。6、開機后終端首先搜網(wǎng)，此時有射頻信號發(fā)出，電流處于較高值。7、搜到網(wǎng)絡(luò)后進入待機狀態(tài)，射頻芯片、19.2MHz間歇性工作，此過程由單板軟件來控制。第27頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page28第4節(jié)手機模塊－外圍電路模塊介紹外圍電路模塊－關(guān)機部分1、當長按關(guān)機鍵時觸發(fā)關(guān)機操作，CPU輸出信號給睡眠時鐘和電源管理芯片。2、睡眠時鐘工作，電源管理芯片停止輸出供電，手機振鈴電路、顯示電路、射頻電路停止工作完成關(guān)機操作。第28頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page29第4節(jié)手機模塊－外圍電路模塊介紹關(guān)于手機開關(guān)機問題的幾點說明：1、無論是上電還是復位后，軟件首先進行各個任務的初始化，最后判斷當前電源開關(guān)是處于開狀態(tài)還是關(guān)狀態(tài)，如果是處于開狀態(tài)，立即執(zhí)行正常的開機過程（如執(zhí)行小區(qū)搜索及開機注冊等），如果是處于關(guān)狀態(tài)，則判斷當前是否有外接電源，如果有，則一直等待直到開機；否則就立即發(fā)起關(guān)機。如果在等待開機過程中外接電源被拔掉，手機同樣也會發(fā)起關(guān)機。2、手機開機后，如果沒有外接電源，并且電池采樣電壓低于電池關(guān)機門限時，手機發(fā)起關(guān)機。如果只有外接電源，并且外接電源的采樣電壓低于了外接電源存在門限，手機同樣發(fā)起關(guān)機。3、關(guān)機時，軟件同樣也要判斷是否有外接電源，如果有外接電源，則實際上手機是進行了一次重啟操作，最終停在開機流程的等待開機狀態(tài)；如果沒有外接電源，則手機最終將斷電。

第29頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page30第4節(jié)手機模塊－外圍電路模塊介紹外圍電路模塊－送話部分第30頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page31第4節(jié)手機模塊－外圍電路模塊介紹外圍電路模塊－送話部分對于MIC的第2級放大器，是可以選擇并做適當配置的。不使用第2級放大時，MIC信號直接由第1級放大后，送到13bitADC中轉(zhuǎn)換，然后進入后面的通路。這1級放大通過設(shè)置寄存器可以選擇-2dB，+6dB，+8dB和+18dB的不同增益。此級輸出端口為MICOUTP和MICOUTN。使用第2級放大時，需要接外圍電路，用來增強Tx通路的音頻性能。由Tx通路得到的話音數(shù)字信號送到MDSP作后續(xù)的處理，進行調(diào)制放大，直到送至RF模塊發(fā)射出去。第31頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page32第4節(jié)手機模塊－外圍電路模塊介紹外圍電路模塊－鈴音/受話部分第32頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page33第4節(jié)手機模塊－外圍電路模塊介紹外圍電路模塊－鈴音/受話部分作為Tx通道的逆向過程，RF接收到的信號經(jīng)過一系列處理(如解調(diào)等)后，由MDSP送至Vocoder的解碼器，而后經(jīng)過PCM接口到達Codec的Rx部分，從耳機/聽筒送出。第33頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page34第4節(jié)手機模塊－外圍電路模塊介紹外圍電路模塊－振動部分第34頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page35外圍電路模塊－振動部分電池電壓CPU控制信號保護電路，抑制反向電壓對馬達的作用并聯(lián)一個電容，抑制高頻噪聲三極管起開關(guān)作用，由CPU控制信號控制關(guān)斷第4節(jié)手機模塊－外圍電路模塊介紹馬達兩端形成電勢差，馬達工作第35頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page36第4節(jié)手機模塊－外圍電路模塊介紹外圍電路模塊－顯示部分第36頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page37外圍電路模塊－顯示部分8位并行數(shù)據(jù)接口LCD邏輯控制信號LCD升壓電路，完成4倍升壓功能第4節(jié)手機模塊－外圍電路模塊介紹PM6610輸出電壓，2.85V第37頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page38第4節(jié)手機模塊－外圍電路模塊介紹外圍電路模塊－背景燈部分第38頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page39第4節(jié)手機模塊－外圍電路模塊介紹外圍電路模塊－背景燈部分供電控制信號限流電阻LCD兩端形成電勢差，LCD閃滅開關(guān)控制第39頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page40第4節(jié)手機模塊－外圍電路模塊介紹外圍電路模塊－鍵盤部分第40頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page41外圍電路模塊－鍵盤部分上圖的鍵盤是一個5×4的矩陣陣列，所有的鍵盤列掃描信號直接鏈接到CPU，通過一個數(shù)學組合關(guān)系，按鍵時，將其中的兩個掃描信號直接短接，觸發(fā)CPU輸出相應的信號。“END”（開機鍵）專門采用單獨掃描信號，信號直接鏈接到電源管理模塊，可以直接觸發(fā)電源管理模塊，完成整個系統(tǒng)的啟動。第4節(jié)手機模塊－外圍電路模塊介紹第41頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page42第4節(jié)手機模塊－外圍電路模塊介紹外圍電路模塊－翻蓋部分第42頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page43第4節(jié)手機模塊－外圍電路模塊介紹外圍電路模塊－翻蓋部分（霍爾電路）如上圖所示，霍爾器件通過與正上方的磁鐵配合完成開合蓋檢測功能?；魻柶骷袃煞N狀態(tài)：斷開狀態(tài)：磁鐵和霍爾器件分開，霍爾器件不導通，電壓為高。導通狀態(tài)：磁鐵和霍爾器件接觸，霍爾器件導通，電壓變低。第43頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page44第4節(jié)手機模塊－外圍電路模塊介紹外圍電路模塊－卡座部分第44頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page45第4節(jié)手機模塊－外圍電路模塊介紹外圍電路模塊－卡座部分-智能卡標準6PINSIM卡座引腳包括：VCC(供電)、RST（復位）、CLK（時鐘）、GND（接地）、VPP（電源）、I/O（接口數(shù)據(jù)），當這些信號與CPU不兼容時，會通過PM進行電平轉(zhuǎn)換，調(diào)整幅度為50mV左右，而接口電平也在1.8V~3.0V之間，另外各個信號由靜電與浪沖保護電路，由單獨的保護器件完成。識別原理：上電－>復位－>時鐘－>握手－>OK第45頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page46第4節(jié)手機模塊－外圍電路模塊介紹外圍電路模塊－卡座部分-存儲卡根據(jù)存儲方式分為：與非&或非兩種形式的存儲卡.主要信號為：MMC_CMD（命令）、MMC_DATA（數(shù)據(jù)）、MMC_CLK（時鐘）、MMC_DETECT（檢測）等根據(jù)CPU不同的識別方案，Detect信號可默認為高電平或低電平，接入存儲卡后，電平相反來檢測有卡接入。識別原理：上電－>檢測－>命令/應答－>時鐘－>數(shù)據(jù)第46頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page47第4節(jié)手機模塊－外圍電路模塊介紹外圍電路模塊－攝像部分第47頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Page48第4節(jié)手機模塊－外圍電路模塊介紹外圍電路模塊－攝像部分第48頁，共53頁，2023年，2月20日，星期六Pag