第1章 手机电路结构分析

从计算机的角度看手机
1.4 手机电源电路分析
1.4.1 手机电源的基本电路 1. 电池供电电路
2. 开机信号电路 方式：一种是高电平开机 ， 一种是低电平开机 。 3. 直流稳压电源 手机电源设计的常见种类：有些机型常把电源集成为一片 电源集成块，或者电源电路与音频电路集成在一起，还有些 机型还把电源分解成若干个小电源块等。 无论是分立的、还是集成的电源电路都有如下共同的特 点：都有电源切换电路，既可使用主电，也可使用备电； 都能待机充电；都能提供各种供逻辑、射频、屏显和SIM卡 等各种供电电压；都能产生开机、关机信号；接受微处理 器复位(RST)、开机维持(WDOG)信号等。
（3）频率合成器包括接收本振锁相环和发射载频锁相环电 路。
（4）间隔工作的收发部分受控电源电路。
2. 逻辑/音频电路部分 （1）接口电路主要有语音的模/数（A/D）以及数/模（D/A） 转换，底部连接器，人机接口如听筒、话筒、手机状态指 示灯、振铃、显示屏和键盘等。 （2）音频处理电路由基带信号发送和基带信号接收组成， 其中，基带信号发送包括语音编码、数据率适配、信道编 码、加密、 TDMA 帧脉冲形成， GMSK 信号调制等。基带信号 接收包括自适应均衡、正交信号分离、解密、信道解码、 语音解码及数据率适配器。 （3）逻辑控制电路包括时基控制、数字处理系统控制、射 频部分控制、接口部分控制、电源部分控制等。 （4）电源电路包括射频部分电源和逻辑部分电源，两者各 自独立。
1.第一本机振荡器
2. 第二本机振荡器
1.3 手机逻辑/音频电路及输入/输出 （I/O） 接口电路分析
逻辑/音频电路的主要功能是以中央处理器为中心，完成对 话音等数字信号的处理、 传输以及对整机工作的管理和控制， 1.3.1 音频信号处理部分
1 . 接收音频信号处理
完成对接收话音等数字信号的处理、 传输以及放大等。
1.3.3 输入/输出（I/O）接口部分
包括模拟接口，数字接口以及人机接口三部分。 模拟接口包括A/D、D/A变换等。 数字接口主要是数字终端适配器（即尾插）、红外线接 口、蓝牙接口和摄像头接口等 。 人机接口有键盘输入、功能翻盖开关输入、话筒输入、 液晶显示屏（LCD）输出、听筒输出、振铃输出、手机状 态指示灯输出等。 从广义上讲，射频部分的接收通路（RX）和发送通路 （TX）是手机与基站进行无线通信的桥梁，是手机与基站 间的I/O接口。
3.直接变频线性接收电路
在直接变频线性接收机中，混频器输出不再是 中频信号了，而直接就是RX1／Q信号。
1.2.2 发射电路部分
发射电路部分一般包括带通滤波、调制器、射频功率放 大器，天线开关等，以I/Q（同相/正交）信号被调制为更高 的频率模块为起始点。
发射电路部分一般有三种电路结构：带偏移锁相环环路的 发射电路、带发射上变频器的发射电路、直接变频发射电路。
电源IC的基本模型
4. 升压电路
B+ 开机/关机请求 电池电量检测 开机维持(看门狗)
复位RESET
电 源 IC
多路 稳压 输出
…
L
D
电感升压
R K 电源IC C
振荡升压 5.机内充电电路
D
外部B+ 充电数据 充电检测
充 电 电 路
池手 机 电
6.非受控电源输出电路
7. 受控电源输出电路
1.4.2 手机开机的基本工作过程
具备供电、时钟和复位（三要素）
1.5 手机电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ结构综述
1.5.1手机电路板结构
直 板 式 手 机
折 叠 式 手 机
1.5.2 手机电路结构描述
手机电路结构也可大致分为两大部分---射频电路和逻 辑/音频电路。 1. 射频电路部分 （1）接收电路包括天线回路、高频放大、第一混频、第一 中频滤波、第一中放、第二混频、第二中频滤波和正交解 调等。 （2）发射电路包括发射调制、功率放大、功率检测和功率 控制等。
接收音频信号处理框图
2. 发送音频信号处理
发送音频信号处理框图
1.3.2 系统逻辑控制部分
以中央处理器为中心，对整个手机的工作进行控制和管理， 它是手机系统的心脏，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。
收信机 发射机 频率 合成器 译码驱动 显示 多 路 输 出
包括天线系统、发送通路、接收通路、模拟调制 解调以及进行GSM信道调谐用的频率合成器。射频电
路部分又可以分为接收部分、发射部分与频率合成器。
1.2.1 接收电路部分
任务：完成接收信号的下变频，得到模拟基带信号。 接收电路一般有三种基本的电路结构：一种是超外差一次 变频接收电路，另一种是超外差二次变频接收电路，第三种 是直接变频线性接收电路。
1.超外差一次变频接收电路
本机振荡电路产生的RXVCO信号用于射频接收信 号的下变频，得到接收中频信号。中频VCO电路产 生的IFVCO信号，作为参考信号送入中频处理模块用 于中频信号的解调，得到67.707kHz的RXI／Q信号。
2.超外差二次变频接收电路
第一中频信号与第二接收本机振荡信号（IFVCO信号）混频， 得到接收第二中频信号。IFVCO电路产生的IFVCO信号经过n次 分频，作为参考信号送入中频处理模块用于第二中频信号的解 调，得到67.707kHz的RXI／Q信号。
• 一般来说，对数据进行传输时，在发端先对数据进行 FEC编码，然后再进行交积处理。在收端次序和发端 相反，先做去交积处理完成误差分散，再FEC解码实 现数据纠错。另外，从上图可看出，交积不会增加信 道的数据码元。
1.1.2 手机整机工作过程
开机
不正常
显示“手机坏、请送修”、“软 件坏”、“请联系服务商”等
键盘
控制输出
音频 处理 电路
检测输入
中央处理器 CPU 电源 存储器 主时钟
1.中央处理器（CPU）
系统逻辑电路是整部手机的指挥中心，CPU就是总指挥， 它相当于人的大脑。
2.存储器
数据存储器即SRAM--静态随机存储器,又称暂存器。 程序存储器包括EEPROM---电可擦写只读存储器（俗称码 片） 和FLASHROM---闪速只读存储器（俗称字库或版本） 手机的软件故障主要是程序存储器数据丢失或者出现逻辑 混乱。各种各样的软件维修仪都是通过向程序存储器内部重 新写入资料来达到修复手机的目的。 对手机软件故障维修时，要注意CPU版本号、手机的机板 号与版本（FLASHROM）及码片（EEPROM）资料的一致性。
自检
正常 检 查 SIM卡 不正常
“请插入SIM卡”、 “请检查SIM卡”
1. GSM手机开机 初始工作流程
正常 搜索扫描专用控制信道
是否成功
接收不到 信息
接 收到 信号
２．GSM手机通 话过程
向GSM网 登记
否 是否成功 成功 显示 运 营 商 、场 强 信号
进入待机状态
1.2 手机射频电路分析
21世纪高职高专规划教材
手机原理及维修教程
第1章 手机电路结构分析
1.1 手机整机电路结构分析
1.1.1 手机整机电路结构 GSM手机电路一般可分为四个部分——射频部分、逻辑 /音频部分、输入输出接口部分、电源部分，四个部分相 互联系，是一个有机的整体。
GSM手机电路原理基本组成框图
交织技术对已编码的信号按一定规则重新排列，解交 织后突发性错误在时间上被分散，使其类似于独立发生 的随机错误，从而前向纠错编码可以有效的进行纠错， 前向纠错码加交积的作用可以理解为扩展了前向纠错的 可抗长度字节。纠错能力强的编码一般要求的交织深度 相对较低。纠错能力弱的则要求更深的交织深度。 下图是交织的原理图：
1.带偏移锁相环的发射电路
由逻辑电路分离后的TXI／Q信号送到发射机中频电路完成I ／Q调制，该信号再在发射变频电路中与发射参考信号(RXVCO与 TXVCO的差频)进行比较，得到一个包含发送数据的脉动直流信 号，该信号去控制TXVCO的工作 ，得到最终发射信号经功率放 大器放大后，由天线发送出去。
3. 总线（BUS）
地址总线 、数据总线、控制总线
总线结构示意图
4. 时钟
作用是：A、供给逻辑部分，为CPU提供时钟信号等； B、供给射频部分，为频率合成器提供参考频率。 整个手机系统在时钟的同步下完成各种操作。系统时钟频 率一般13MHz，电路中多采用13MHz晶体或13MHzVCO电路 产生，也有像摩托罗拉V998手机，26MHzVCO电路产生的 26MHz信号再分频得到13MHz信号；有时可以见到其他频率 的系统时钟，如三星手机A188采用的是19.50MHz再分频得到 3.90MHz，作为主时钟信号；CDMA手机常采用19.68 MHz， 如三星A399手机；小灵通手机采用19.20 MHz，如斯达康 700U＋型手机。 手机电路还有实时时钟晶体，它的频率一般为32.768kHz.
2.带发射上变频器的发射电路
TXI/Q调制后的发射已调信号在一个发射混频器中 与RXVCO(或UHFVCO、RFVCO)混频，得到最终发射信号。
3.直接变频发射电路
发射基带信号TX I/Q不再调制发射中频信号，而是直接对
RXVCO信号进行调制，得到最终发射频率的信号。
1.2.3 频率合成器
频率合成器提供接收通路、发送通路工作需要的频率，是 受逻辑/音频部分的中央处理器（CPU）控制的自动完成频率 变换。手机中普遍采用了锁相环（PLL）频率合成器。
现在手机内通常采用复合结构的芯片，就存储器而言，复合 结构的存储芯片形式上有以下几种：
版本 ＋ 暂存形式 ：如三星 系列手机 N628、A188、A388、 A408、……、T408、T508等，摩托罗拉V70等。 版本＋码片形式：如摩托罗拉手机 V998＋＋、L2000、V60， 诺基亚手机3310，西门子手机2588等。 版本＋码片＋暂存形式：如三星手机 S308、V208，诺基亚 8310、8910、6500、3510等。这种结构应用愈来愈广泛，但由 于程序的繁杂及程序设计的不完善，往往很容易引起各种软件 故障，特别是软件设计基础薄弱的国产机。 CPU＋暂存形式：如西门子手机1118、摩托罗拉T190、诺基 亚手机8310等。 CPU＋码片形式：如摩托罗拉手机V998＋等。