Motorola 目前生产的GSM手机可以按照内部的主要芯片的类型大致分为以下几类: 1 由GCAP Lite - Codec - Speech Coder - Modem - BIC - Call Processor - GIFSYN 等一组芯片构成的手机主要有8700 系列,D668/628 系列,StarTAC 308/318/328 等系列手机。 2 由GCAP Lite - SMOC - BIC - Call Processor - GIFSYN 等一组芯片构成的手机主要有d160,d560,AMIO,StarTAC 338,ZAP 等系列手机。 3 由GCAP II - **CAP - MAGIC 等一组芯片构成的手机主要有Modulus II,Kramer,Leap/Asialite,Kool99,Dao,Shark,Angel 等系列的手机。 4 由GCAPIII - PATRIOT -MAGIC 等一组芯片构成的主要为P2K产品 相同芯片类型的手机的电路结构与工作原理都类似。 Motorola 的GSM手机可以看成是一台能够进行射频发射、接收通信,能够处理语音信号并带有独立供电电源的计算机。所以我们对手机电路主要是按照功能模块来介绍的。
射频部分
手机射频部分即接收发射原理框图如下所示
(一) 接收通路
一、接收通路简介:
手机的接收通路主要由RF Switch,低噪声放大器LHA,混频器Mixer,接收本振RX VCO,隔离放大器ISO Amplifier以及调制芯片等组成。
接收信号在62信号为947.4MHz,首先经过RF Switch电路。RF Switch电路是一个开关选择电路,它能区分手机信号接收自天线还是尾插,切换发射与接收两种状态,通过GSM_SEL和DCS_SEL的选通,使信号进入GSM或DCS通道。
信号经过LNA滤波与RX_VCO信号一起进入混频电路Mixer.
Modem IC 产生SF_OUT信号为RX VCO提供工作电压,控制信RVCO_250控制RX_VCO信号是否进到混频器。RX VCO由此产生RX_VCO信号与接收信号一起进入到混频电路Mixer RF接收信号和RX VCO信号由Mixer混频产生中频信号,经过中频滤波器滤波,再经放大器放大,输出到Modem IC.
RF 信号进入Modem IC 后,在芯片内部和一个芯片产生的同频信号进行二次混频,然后产生基带I、Q信号,这两个信号分别进行滤波、放大后得到RxI和RxQ信号,然后再进行解调,并把串行数据经过Rx SPI总线将这数字信号送到CPU。
CPU对接收信号进行解码,纠错并从中抽取控制数据,将话音信息通过Audio SPI总线送到Audio Process IC,话音信号在Audio Process IC中进行D/A转换再放大后送出到输出设备,例如Sperker, Vibrater等
二、接受通路解析和常见故障分析:
MOTOROLA GSM手机在射频结构上大同小异,下面讲解一下在接收电路中容易产生的故障和一般解决方案。
无接收故障的手机,应该先测量中频信号是否正常,从而判断是接收前端的故障还是接收后端的故障,这样可以简化问题。
1.测量接收中频信号正常 400MHz的接收中频信号进入MAGIC IC后,在芯片内与接收中频VCO信号的2分频信号进行第二次混频,然后产生基带I/Q信号。这两个分别进行滤波、放大,得到RXI和RXQ信号,然后再在MAGIC IC内进行解调,串行数据经过RXSPI总线将这数字信号送到U700电路。串行数据总线包括SDFS、SDRX和SCLK-OUT,当RX-ACQ信号电平变高后,MAGIC IC开始通过串行数据总线发送数据到U700。U700对接收信号进行解码、纠错,并从中读取控制数据。U700通过AUDIO SPI总线把话音信号送到U900模块,在U900内进行D/A转换(PCM解码),并对其放大后送到受话器或蜂鸣器,使之发出声音。
对于此处电路故障导致不找网的手机可先测量13MHz,26Mhz信号是否正常,如不正常可以更换晶体,MAGIC。另外MAGIC IC虚焊或损坏,CPU虚焊或损坏也可导致不找网故障
2.测量接收中频信号正常
检查接收前端通路
(二) 发射通路
一、发射通路简介:
手机的发射通路主要由RF Switch,发射本振TX VCO,功率放大器Power Amplifier以及调制芯片等组成
声音通过MIC输入,从MIC来的声音信号进入Audio Process IC, Audio Process IC对输入的音频信号进行放大,A/D转换成数字音频信号由Audio SPI接口输出
CPU是一个多功能芯片,它集成了Speech Coder, Call Processer和一部分Modem.数字信号通过Audio SPI总线串行输入到CPU内部的Speech Coder中,用一些编码器对这些数据进行编码,并且完成分间插入。之后,数据进入Call Processer,在此所有的控制bit被加入,并且由串行接口输出BDX,BCLKX数字信号。由串行总线把信号BDX和BCLKX串行输入到MODEM IC中,在此数据BDX被GMSK数字调制,送往TX VCO。
MODEM IC产生CP_TX电压控制TX VCO振荡出高频信号,于是发射基带信号被加载到高频载波上。再经过PA放大后发送到RF Switch,最后通过天线或尾插发送出去。
二、接受通路解析和常见故障分析:
话音信号经J910送入发射机电路。话音信号首先进入U900模块,在U900内,经PCM编码,将模拟的话音电信号转换为数字的话音信号从U900的AUDIO SPI接口输出。
数字语音信号通过AUDIO SPI总线输送到U700模块,在U700内,对这个数字语音进行处理(信道编码、加密、分间插入等)从U700的串行接口输出。
U700输出的信号到MAGIC IC电路,数据信号在MAGIC IC内完成GMSK调制,同时这个数据被并行输入到一个合成器,由这个频率合成器输出TXVCO信号。然后到MAGIC IC模块内的TIC中的鉴相器,与发射已调中频进行处理,产生一个控制电压由CP-TX线输出。
MAGIC IC模块输出的CP-TX信号经LPF(环路滤波器)电路后,控制TXVCO电路输出最终发射信号,,进入功率放大器。经功率放大器放大,由天线发射出去。
逻辑部分
一、逻辑单元功能芯片功能介绍
逻辑单元电路包括无线通信呼叫处理器U700,SRAM ,Flash 和U900。
U700包括以下功能:
执行程序,与外部的SRAM、EEPROM及EPROM之间进行数据交换。
输出射频控制信号,控制射频部分的接收与发射。
处理键盘、输出驱动液晶显示、驱动背景灯等驱动信号。
控制与SIM卡之间的通信。
通过一系列串行外设接口,输出控制MAGIC芯片的工作信号以及传送接收和发射的数据信号。
进行数字语音编码(DSC)。 进行数字信号处理(DSP)。
通过串行外设接口与U900之间进行数据交换;通过串行外设接口对U900进行编程。
控制与外部设备之间的通信。 提供其他控制信号。
执行程序,与外部SRAM、EPROM及EEPROM之间进行数据交换
U700是逻辑电路部分的核心部分,它控制着整个逻辑部分的正常运行。执行程序,保证各部分电路的正常运行。
U700通过地址总线和数据总线与SRAM、EPROM及EEPROM之间进行数据通信。U700可以对不同的存储器发出片选信号(CS)和R-W(读写信号)。
输出RF控制信号,控制RF部分的接收和发射
输出接收控制信号:
RX-EN:接收使能信号。当该信号处于有效状态,并送到接收机电路后,RF电路中的接收机电路才能正常工作。
RX-ACQ:接收获得信号。此信号高电平有效,U700发出此信号后,MAGIC IC芯片才能通过串行总线,输出接收到的数据信号。
输出发射控制信号:
TX-EN:发射使能信号。该信号有效时,RF电路中的发射机电路才能正常工作。
TX-KEY和DM-CS信号。这两个信号共同控制发射部分的工作时序。
处理键盘,输出驱动液晶显示、驱动背景灯等驱动信号
键盘编码信号和通电开关中断信号输入:KBR0、KBR1、KBR2和KBC0、KBC1、KBC2、KBC3以及通电开关中断信号HS-INT。
驱动液晶显示:A0和数据总线D0-D7,以及显示驱动信号DP-EN。
背景灯驱动信号BKLT-EN:背景灯驱动控制信号。
其他信号:
HEAD-INT, 耳机中断输入信号;
VIB-EN, 振动器驱动信号;
LED-GRN, 绿灯驱动信号;
LED-RED, 红灯控制信号。
SIM卡接口
通过SIM卡接口与SIM卡之间进行通信。通信信号分别为LS1-IN、LS2-IN、LS3-TX、LS3RX。
系列串行外设接口,输出控制MAGIC IC芯片的工作信号,以及传送接收和发射的数据信号
对MAGIC IC进行编程:包括对频率合成器、AFC、AGC,电池省电模式,TX功率控制等进行控制,输出相应的 数据控制信号。通过串行通信接口DX1、MQSPI-CLK1和MQSPI-CS1,输出到MAGIC IC。
接收数据信号通过串行通信接口BDR、BFSR和BCLKR,输入给U700。
发射数据信号通过串行通信接口BDX和BCLKX,输出给MAGIC IC。 进行数字语言编码(DSC) 对U900输出给U700的音频数字信号进行编码(由数字语音DSC完成),然后经调制后发射出去,以及完成MAGIC IC输入给U700的数字信号的解码。
进行数字信号处理(DSP)
MAGIC IC将接收到的数据信号输至U700,由U700内部的数字信号处理器(DSP)进行解码,并将解码后的数据传送给U900,完成编码和解码后的数字信号的进一步处理。
通过串行外设接口与U900之间进行数据交换;通过串行外设接口对U900进行编程
通过串行通信接口GCAP SPI对U900进行编程。
通过串行通信接口AUDIO SPI与U900之间进行音频数据交换。
给U900输出一个13MHz的时钟信号。
控制与外部设备之间的通信 通信方式有两种:
①与计算机之间进行通信。通过RS232串行通信口与计算机之间进行通信。
②通过DSC BUS,与外部测试设备之间进行通信。这时需与连接设备EMMI相连接,再与测试设备相连接。
DSC BUS包括DSC-EN、UPLINK和DOWNLINK 3个信号。
其他控制信号
CLK-SELCECT,输出此信号用于选择主时钟信号,时钟频率为13MHz。
MAGIC-13 MHz,由MAGIC IC输出至U700的主时钟信号,时钟频率为13MHz。
RESET,复位信号,对U700进行复位,同时对FLASH ROM和显示部分进行复位。
U700模块还提供背景灯控制。背景灯控制信号来自U700的K3端口。Q939构成控制开关电路,它们的工作电流恒定,以防止电流过大损坏器件。R960、961是限流电阻。
U700模块还输出其他控制信号:
①输出-5-EN控制信号,控制负压电路产生-5V的电压;
②输出LED-GRN,控制绿色信号灯工作;
③输出LED-RED,控制红色信号灯工作。
SRAM:随机存储器,存储容量为64K*16bit。主要用于存储U700在执行程序时的临时数据。
Flash:该芯片集成了一个EPROM和EEPROM,EPROM内存储着手机的软件,EEPROM中存储着各种控制信息,例如功率控制数字信息,RF部分的频率控制,AGC控制等。
U900 模块
主电源电路以音频模块U900为基础。U900模块是一个复合电源管理模块,主要完成音频处理及电源调节等功能。
1. 电源管理模块
电源管理模块产生5个电压:V1、V2、V3、VERF和VSIM1。
V1电压为5V,给MAGIC供电。
V2电压为2.75V,给整个逻辑电路供电。
V3电压为2V,给** Cap电路模块供电。
VREF电压为2.75V,给MAGIC供电。
VSIM1电压为5V,给SIM卡供电。
P2K
2. A/D和D/A电路
A/D电路:将送话器接收的语音模拟信号转换为语音数字信号,然后再传送给** CAP。
D/A电路:将** CAP输出给GCAP II的语音数字信号转换为语音模拟信号,然后将信号送至喇叭。
3. 逻辑控制电路
开机时产生一个复位信号,复位整个逻辑部分电路。
开机和关机控制电路,用于整个电路的工作模块。输出PW-SW信号和输入STDBY信号。
4. 晶振电路 晶振电路产生一个32.768kHz的时钟信号,供实时时钟电路使用,用作睡眠状态下的工作时钟。
5. 充电控制电路
6. DSC BUS接口电路 Uplink和Downlink信号。
7.SIM卡接口信号
CLK: 时钟信号,3.25MHz,SIM卡与GCAP II之间的通信时钟。
SIM-Reset:复位信号。
SIM I/O: 与GCAP II之间的通信输入/输出线。
Vsim1: SIM可的供电电压,为5.0V。
8.其他功能
对听筒、振铃的音频信号放大以及送话器和外部送话器的音频信号的放大。产生一个ALRT Vcc电压用于驱动振铃和背景灯。
二、逻辑部分主要电路及故障分析
1. 不开机
1.) 测量B+电压,VBOOST电压,V1 V2 V3 电压,如不正常检查U900及外围电路
2.) 测量13MHz,26MHz振荡,如不正常检查13MHzVCO,26MHz晶振电路,MAGIC电路
3.) 测量CPU,U900各通讯信号,CE CS信号,如不正常检查CPU U900 FLASH RAM 电路
2. 不读卡
中央处理器通过串行数据线、和U900与SIM卡进行通信。
1) 如果手机出现SIM卡故障,那么则需检查V-SIM1电源是否正常。若V-SIM1电源不正常,则检查SIM卡座,检查与SIM卡座相连的电阻及检查U900有否损坏。
2) 检查SIM I/O SIM CLOCK 信号,如不正常检查CPU U900
3. 不充电
U900提供一个BATTEY端口作电池信息检测端,以监测电池电压信息.逻辑电路通过对U900提供的电池容量信息,决定是否启动充电电路.外接电源送到U900的EXT-B+端,并送到充电管Q932与 U900的ISENSE端口。U900通过对EXT-B+端及ISENSE端电压的监测来判断充电电流的大小。逻辑电路通过对U900的电池信息与存储器内相关数据的比较,控制充电电路工作在适当的状况。
当U900的BATTERY端检测到电池电压不饱和,且手机加上了外接电源时,U900的充电控制端口CHARGE输出一个低电平去控制Q932,启动充电电路。外接电源给电池充电。
当U900的BATTERY端口检测到电池电压足够高时,其充电控制GHARGE输出一个高电平,关闭Q932,外接电源停止给手机充电。但外接电源继续向手机提供工作电源,直到手接与外接电源断开,外接/内接电源切换电路接通电池供电通道。
当手机出现无电池电量显示故障时,除考虑软件原因外,还要检查U900的电池检测电路及电池的数据信号线路。
998手机 MAGIC IC简介
Kramer射频部分的主要芯片是MAGIC(Multiple Accumulator GSMIC)。MAGIC IC是用来支持GSM/DCS1800移动电话产品的需要的。对于Kramer,MAGIC为接收板提供第一本振(RXVCO ),对具有400MHz高边频的EGSM 频率为1325.2~1359.8MHz 。对具有400MHz低边频的DCS1800 频率为1405.2~1479.8MHz 。
外部的射频混频器将接收到的信号转换到400MHz,然后该400MHz信号通过一个外部SAW滤波器,滤波后的信号进入到芯片。在芯片中,它会与一个内部产生的400MHz信号混合,产生基带I和Q信号,这些基带信号经滤波和放大以提供RXI和RXQ。RXI和Q信号被转换为数字输出,并通过串行总线传送信号。
参考晶体振荡器是为MAGIC工作的一个自由运转的26MHz晶体。AFC由SPI总线提供,作为对分数N分频系统的编程补偿。分辨率大约为3Hz(Pass2为6Hz),相应的精确度小于1Hz(Pass2为2Hz)。由于26MHz晶振不能被锁定,所以就必须使用第二分频系统来获取精确的200KHz参考频率.这个参考频率将在锁相环中被倍频到13MHz,用作手机逻辑电路中的精确时钟。两个跟踪调压器来为芯片供电。一个超级滤波器来为外部主VCO供电。最后,一个数/模转换器接口系统控制PACIC。使手机的逻辑部分通过SPI来传送数据,并激活发送器,将一路单独的数据线反接到当前数/模输出。
一、射频部分
1、参考频率振荡器
对MAGIC,参考频率振荡器使用26MHz的晶振。对GSM温度稳定度为±20ppm,对DCS1800温度稳定度为±11ppm,覆盖了Kramer所要求的接入范围。通过设置分数N分频器提供SPI控制的AFC。由于手机的逻辑部分需要精确的时钟,使用第二分数N分频系统来获取一个精确的低频时钟。这个低频时钟在参考频率振荡器生级环路中被倍频。输出的频率为13MHz。当REG_REF输入提升到2.775V后的100ms之内,参考频率振荡器的输出将变为26MHz,温度稳定度在150ppm之内。13MHz参考频率将被用于外部的逻辑部分,在CLK_OUT处其输出为一个电压为1Vp-p的CMOS信号。手机开机时,26MHz晶振被2分频,并通过拉低CLK_SEL使13MHz由CLK_OUT输出。一个SPI比特被用来激活数字AFC。开机结束后,CLK_OUT被置高,由200KHz在锁相环中被倍频后产生的13MHz从CLK_OUT输出。
2、RX
第二本地振荡器在具有MAGICIC的Kramer手机中,对GSM和DCS1800,第二本振都是800MHz。注意编程中忽略了第二个系数,以如果需要400MHz的射频频率,则即使实际的本地频率为800MHz.程序计算中也只出现400MHz。
3、功率控制
MAGIC中的D/A转换器将由**CAP通过SPI总线来中的D/A转换器将由**CAP通过SPI总线来的数字功率控制信号转换为模拟的电压值,来控制输出功率。同时,MAGIC中的这个接口对输出脉冲波形进行整型。功率级的控制是通过PACIC来完成的。在MAGIC内部的功率控制如TX_KEY:启动/停止PA控制时序。
TX_KEY_OUT:TX_KEY的输出,与PAC相连。
DET_SWetector_Switch,输出到PACIC,确定功率范围。
AOC_DRIVE:AutoOutputControl,输出到PACIC,驱动AOC,启动侦测器。
SAT_DET:Saturation,来自PACIC,目的是进行功率的饱和侦测,以便输出合适的功率。
DM_CSigitalModulation启动发射调制。
4、供电
MAGICIC包括2个跟踪调压器(外部PNP或PMOS传递晶体管),它们为整个芯片前端及主VCO供电。必须为REG_REF输入提供2.775V的电压,这个引脚的下拉电流最大为200μA。用于IC的参考电压要经过滤波和缓存,缓存后的电压应在±50mv的范围内跟踪参考频率。未经处理的供电电压供给IC跟踪调压器,这个电压至少要比参考电压(50mA输出)高100mv,它最高可为6.5Vdc。外部VCO的供电需要一个超级滤波器。这个与MAGIC前的标准调压器和滤波器级联的超级滤波器,要将未经处理的电压(电池)的80dB变为0.1V(提升时间=20μs)。该超级滤波器使用一个内部传递晶体管,它能驱动一个45mA的负载,而此时的电压下降值应小于30mv,下降值与SF_OUT引脚的V2_OUT有关。SF_OUT需要一个0.1μF的外部电容。在10ms之后,IC中所有的供压必须在它们最终值的5%之内。晶体参考频率振荡器中清零电路中的电压可被用于实现此功能。
5、RXI/RXQ数字基带输出
MAGIC包含8比特的A/D转换器,以1X或2X的抽样速率把基带I、Q信号转换成数字基带RXI和RXQ信号。当DA_EN被置高时,A/D转换器启动,RXI和RXQ数字基带信号将通过SPI总线的SDFS(BFSR)和SDRX(BDR)传递。SCLK_OUT(BCLKR)为RXSPI总线的时钟,它是晶体参考振荡器分频成13MHz的CMOS标准,由MAGIC送到WCP,用于发送数据。串行总线由SDFS、SDRX和SCLK_OUT组成。其中,SDFS为选通信号,在其为高时WCP才从SDRX上读取数据。首先,RX_ACQ变高,在其后参考时钟两个周期后,MAGIC申请RXI和RXQ采样。从SDFS跳高后的下一个时钟周期起,SCLK_OUT的下降沿触发,开始数据传输。RX_ACQ变高之后,传送数据总线上将开始一个SDFS周期,下一个周期将出现于参考时钟(13MHz)的第48个周期之后或相对于2X速采样速率的第24个参考时钟之后。另外,SCLK_OUT口只有在需要数据传输时才接到SCLK_OUT管脚上。RX_ACQ:Acquire,接收使能信号,当该信号有效时,要求传递RXI和RXQ到WCP,与SDFS和SDRX一起使用。GP05(Test2):GeneralPurpose,该信号高时,在RX_EN有效之前打开RXVCO电路。RX_EN和RX_ACQ变低后,关闭RXVCO电路。SCLK_OUT:CLK_OUT(13MHz)的CMOS标准,由MAGIC送到WCP。SDFS:SerialDataFramingSignal,帧信号,保持接收串行总线上的数字基带信号。SDRX:串行数据(及RXI和RXQ数字基带信号)。
6、AGC
AGC由一个30dB到120dB的线性衰减器和一个25dB的步进衰减器组成,这个衰减器都由SPI总线控制。
7、AFC
AFC控制是通过WCP对SPI总线编程完成的。26MHz晶振的误差不能由AFC调整,但MAGIC内部合成器输出的基准频率(200KHz)是通过AFC来调整的。
二、接口部分
1、MAGIC/**CAP接口
下面是Kramer中MAGIC和**CAP之间的相互连接:
TX_KEY:从WCP传输至MAGIC的信号,启动/停止PA控制时序,这个信号应在TX_EN后上升114μs,DM_CS之后39μs,并在713μs的TX_EN之前下降36μs。
DM_CS:数字输出由WCP至MAGIC,启动TX调制。该信号应在TX_EN之后上升75μs,并在TX_EN下降之前下降17μs。
BDX(SDTX):发射时,来自WCP内DSP的串行数据。
BCLKX(TX_CLK):当WCP向MAGIC传递数据时的位时钟,用于SDTX数据传送。
BCLKR(SCLK_OUT):由MAGIC送到WCP的CLK_OUT的CMOS标准。CLK_OUT是手机中输出至数字电路的13MHz时钟。
SCK_OUT是CMOS电平,只在数据传输时使用。
RX_ACQ:接收使能信号,当该信号有效时,要求传递RXI和RXQ到WCP,与SDFS和SDRX一起使用。
BFSR(SDFS):帧信号,保持接收串行总线上的数字基带信号。
BDR(SDRX):MAGIC输出的串行数据(即RXI和RXQ数字基带信号)。
2、MAGIC/PAC接口
下面是Kramer中MAGIC和PACIC的相互连接:
TX_KEY_OUT:TX_KEY的输出,与PAC相连。TX_KEY启动/停止PA控制时序。
DET_SW:输出到PACIC,确定功率范围。
SAT_DET:来自PACIC,检测PA的饱和。
AOC_DRIVE:输出到PACIC,启动探测器。
3、MAGIC/TXVCO接口
TXVCO的频段选择是在DCS_SEL(GP02)和PAC_EN共同作用下产生的。
PAC_EN用SF_OUT作为参考。在发射模式下,PAC_EN被选通,然后通过DCS_SEL和GSM_SEL送至TXVCO。选择GSMTX模式,DCS_SEL置低,从而打开GSMTXVCO,同时GSM_SEL关掉DCSTXVCO;选择DCS1800TX模式DCS_SEL被拉高,关闭GSMTXVCO,同时GSM_SEL打开DCSTXVCO。
DCS_SEL(GP02,ballC4):该管脚在TX或RX中,GSM模式下为低,DCS模式下为高。SF_OUT(ballC1):超级滤波器的输出(最大电流45mA),为TXVCO电路提供纯净的工作电压。
CP_TX:电子泵输出,调整TXVCO的频率。
PRSC_IN(ballA3):主VCO和TXVCO的预定标器输入,输入标准是-10dBm到0dBm,2GHz之内。
4、MAGIC/RXVCO接口
RXVCO有一个SF_OUT集电极偏置。在接收模式下通过GP05(Test2)管脚在基极被打开。它从CE下降沿开始有一个160μs延迟。频段选择是在DCS1800模式下减少VCO中的电感值,从而转换压控二极管来实现的。完成转换的控制线叫RX_DCS_GSM,它是从GP05和DCS_SEL得到的。在GSMRX模式下,RX_DCS_GSM为-5V,在DCSRX模式下为2.75V。
DCS_SEL(GP02,PinC4):GSM模式下为低,DCS1800模式下为高。
GP05(Test2,Pin55):该脚在RX_EN之前被拉高,开启RXVCO;在RX_EN和RX_ACQ变低之后被置低,关闭RXVCO。
SF_OUT(Pin21):超级滤波器的输出。
CP_RX(Pin17):RXVCO电子泵的输出。
PRSC_IN(Pin15):RXVCO和TXVCO的预定标器输入,输入标准是-10dBm到0dBm,2GHz之内。
5、MAGIC/IsolationAmp接口
隔离放大器是MAGIC外部最后的接收部分,它输入到MAGIC的频率为400MHz。
SW_VCC(Pin2):输出到隔离放大器的工作电压,保持隔离放大器和前置放大器之间有一稳定的输入阻抗。
PRE_IN(Pin4):中频前置放大输入。隔离放大的输出是输入至MAGIC的PRE_IN的匹配阻抗。
第二部分 998手机RF原理简介
一.接收电路
从RFSwitch到LNA(低噪声放大器)
Rx_EN为高时,RF信号从天线或外插口进入手机,由于v998为双频手机,可自动切换于GSM900/DCs1800频段,通过GSM_SEL和DCS1800的选通,使信号经U101选择进入GSM或DCS通道.
RF信号经过RF_SWITCH切换后进入GSM通道的声表面波带通滤波器FL460(DCS为FL450),滤波后到Q461(DCS为Q451)进行放大,在经过第二级声表面波滤波器FL470(DCS为FL465)滤波后与MAIN_VCO信号一起进入混频电路.
RX_VCO
对于GSM,RXVCO振荡在1325.2MHZ–135938MHZ
对于DCS,TXVCO振荡在1405.2MHZ–1479.8MHZ
由MAGIC产生的SF_OUT信号为RXVCO电路提供工作电压,控制信号RVCO250控制RXVCO信号是否进到混频器.DCS_VCD信号通过使CR251导通或断开来使RXVCO振荡在GSM/DCS频段上.
混频器输出到MAGICICU913
RF接收信号和RXVCO信号由Q1254混频,产生400MHZ中频信号,经过中频滤波器FL457滤波,再经Q490放大,Q490的供电有MAGICIC的SW-VCC提供,由Q490的C极送到MAGICIC。
MAGIC到U700(WCP)
RF信号进入MAGIC后,在芯片内和一个产生的400MHZ信号进行第二次混频,然后产生基带I,Q通道信号,这两个信号分别进行滤波,方大后得到RXI,RXQ信号,然后再进行解调,并把串行数据经过RXSPI总线将这数字信号送到WCPU700。串行数据总线包括SDFS,SDRX和SCLK-OUT,当RX-ACQ信号变高后,开始通过串行数据总线发送数据。
WCP
WCP对接收信号进行解码,纠错并从中抽取控制数据。
WCPU700到GCAPIIU900
WCP将话音信息通过AUDIOSPI总线送到GCAPII,话音信号在GCAPII中进行D/A转换,在放大后送出到SPEAKER和ALERT。
二.发射电路
从MICROPHONE到GCAPII
声音通过MIC输入,从MIC来的声音信号进入GCAPII
GCAPII对输入的音频信号进行放大,A/D转换成数字音频信号由AUDIOSPI接口输出。
从GCAPII到**CAP
数字信号通过AUDIOSPI总线串行输入到U700。
U700是一个多功能芯片。他集成了SPEECHCODER,CALLPROCESSOR和一部分MODEM。
数字音频信号由AUDIOSPI总线输入到U700内部的SPEECHCODER中,用一编码器对这些数据进行编码,并且完成分间插入。之后,数据进入CALLPROCESSOR,在此,所有的控制BIT被加入,并有串行接口输出BDX,BCLKX。
CPU是中央处理器,对U700的内部,其它芯片和电路进行控制。有控制U700内部的MODEM发出接收和发射的控制信号(RX-EN,RX-ACQ,TX-EN,TX-KEY,DMCS)。通过串行外设接口对GCAPII和MAGIC进行编程,同时它也对键盘,液晶显示,背景灯,振子进行控制,规定数据流的方向。
从**CAO到MAGICIC
由串行总线把信号BDX和BCLKX串行输入到MAGIC(U913)中的MODEM中,在此数据BDX被GMSK数字调制,同时这个数据被并行输入到一个合成器,由合成器输出880.2MHZTO914.8MHZ(FOREGAM)或1710.2MHZTO1784.58MHZ(FORDCS).然后送到TIC锁相环,再到鉴相器产生一电压由CP-TX送出。
MAGIC(U913),他控制着四个不同的振荡器,26MHZ参考振荡器,13MHZ振荡器,800MHZ振荡器,TXVCO芯片。同时AFC,AGC的控制也在该芯片中完成。
从MAGIC(U913)到LOOPFILTER
LOOPFILTER电路是为了滤掉CP-TX中的噪音和交流声,满足ORFS(输出射频特性),为TXVCOIC(U250)提供电压。
从LOOPFILTER到TXVCO(U250)
TXVCOIC是一个带有两个振荡器(GSM和DCS)的集成芯片。他受PAC275,G-TX-VCO,D-TX-VCO三个信号控制,以选择是工作在GSM状态还是在DCS状态。
由LOOPFILTER产生的电压经电阻R201,R206,R207输入到TXVCOIC(U250)的6脚。
由TXVCOIC(U250)的2脚输出880.2MHZTO914.8MHZ(FOREGSM)或1710.2MHZTO1784.8MHZ(FORDCS)。
从TXVCO(U250)到EXCITER(Q455)
由U250输出的高频信号输入到激励器(Q455)的基极,射极输出的信号根据是GSM频率还是DCS频率来选择两条路径中的一条。
EXCITER(Q455)可以被视为PA和TXVDO(U250)之间的缓冲器,以保持TXVCO(U250)有一稳定的负载。
从EXCITER(Q455)到PA(U300ORU400)
由Q455输出的信号如果是GSM频率,将通过CR301Q400输入到GSMPA(U400)的7脚,输出的信号如果是DCS频率,将通过CR300,Q300输入道DCSPA(U300)的2脚。在PA里进行功率放大后由10脚-15脚输出。
PA是一个N沟道的场效应管,需要负的门电压。负压由LEVELSHIFTER电路提供。该管是由PA-B+来供电,DM-CS信号控制U341产生PA-B+
PACIC(U340)和LEVELSHIFTER
AOC是由MAGIC输入到PACIC(U340)的一个控制电压,他为PA的RAMPUP和RAMPDOWN提供一线性控制电压。在正常的工作情况下,由U340的7脚输出控制电压VCTRL。VCTRL的电压变化是0V到2V,通过LEVELOSHIFTER电路可线性地把VCTRL的电压改变成-4V到-1V之间变化,并输入到PA的2脚和7脚已改变功率极。
通过DET-SW,SAT-DET和AOC-DRIVER三个信号与MAGIC进行通讯。
从PA(U300或U400)到MCIC(FL300)
由U300或U400输出的RF信号输入到MAGIC(FL300)的1脚或4脚,在MCIC(FL300)中进行带通滤波和泛音滤波后,由MCIC(FL300)的PIN5输出。
从MCIC(FL300)到ANTENNA
RF信号由MCIC(FL300)的5脚输出,经射频开关(U101)的10脚输出到天线。
第三部分 KOOL99手机发射电路分析
综述:
打开发射以后,来自MAGIC的CP信号送入TX-VCO,此信号电压控制TX-VCO的振荡频率。TX-VCO输出信号的一路进入MAGIC后分频与参考信号比较,调整CP电压从而调整发射频率即为要求的频率。TX-VCO信号经过EXCITER的预放,达到一定幅度,送给IPA电路,发达后经过FILTER衰减,进入PAC电路。PAC提供一个合适的电压控制PA-BIAS电路,使其能给IPA提供正确的电压,保证射频信号的增益符合标准,然后送往开关电路。以下对各部分电路进行具体分析。
TX-VCO
TX-VCO的缓冲器电源由PAC-275提供,VCO电源由MAGIC产生的纯净电压SF-OUT提供,要得到一个标准的频率输出,由MAGIC提供一个CP电压给TX-VCO,由G-TX-VCO后D-TX-VCO提供GSM频段或DCS频段选择。TX-VCO产生的频率信号一路进入MAGIC,分频后与参考频率比较,滤波后产生CP电压,调整发射频率,直到符合要求为止。
EXCITER
TX-VCO输出的信号幅度非常小,无法直接进入IPA电路,一次先经EXCITER方大,同时EXCITER也起到了缓冲和阻抗匹配的作用。
IPA
KOOL99为双频手机,使用双PA结构,而且各有一套BIAS电路,提供所需的负压,由G-TX-VCD和D-TX-VCO分别选通,每一个PA之前都有一个前级放大器,即起放大作用,也作为选通GSM和DCS频段的开关。
两个IPA结构相似,外围电路也相同。
U300是一个功率放大器件,内含两级放大器,射频信号经过EXCITER和前级放大器后,进入IPA,同时,PA-BIAS电路提供一个负压信号给U300的PIN1和PIN7。以控制IPA的放大幅度,在PIN10将输出一个符合功率级要求的射频信号。
FILTER
经IPA放大后的信号进入FILTER滤波,一路输出进入SEITCH,另一路衰减后进入PAC。FILTER外接阻抗匹配电路,当选择GSM频段时,GSM-PINDIODE电平为高电平,则C302,C303全部接入。当选择DCS频段时,GSM-PINDIODE为低电平,匹配电路不接入,从而实现两个频段的信号在传输时,获得同等的增益。
PAC电路
PAC内部由一个射频检波器,一个缓冲放大器,一个合成器和一个饱和检测器构成。
开发射以后,从IPA输出的射频功率信号通过FILTER衰减后进入PAC。当PAC内部检波器检测到射频功率信号时,内部比较器将在PAC的PIN9输出一个低电平的ACT信号。AOC环路是用来保证发射信号位于标准时间框内的。此时PAC,PIN10的TX_KEY_PAC变为高电平进入MAGIC,告知电路正在发射。
PAC的内部缓冲放大器有两种增益设置,增益的大小由PAC的DET_SW信号控制。DET_SW电平由MAGIC的PA_DAC值限定,当DET_SW为低电平时,增益为一;当DET_SW为高电平时,增益为三。PAC的PIN8的AOC信号来自于MAGIC。该值由PA_DAC值决定。PAC内部的饱和检测器将缓冲放大器的输出和AOC的值进行比较和检测,输出一个可变电压SAT_DET信号进入MAGIC,一旦MAGIC得知放大器已饱和,将会降低AOC的值。MAGIC通过控制AOC信号的值,控制各级发射功率,使其在标准范围之内。正常工作时,PAC产生一个EXC激励电压,来驱动PA_BIAS电路工作,以达到PAC控制IPA发射的目的。
PA_BIAS电路
电路的双PA结构使BIAS电路也是双套的,GSM部分与DCS部分相似,仅以DCS部分为例。
Q301为一射随器,EXC电压经D_TX_VCO选通供给Q302一个放大管的基级,Q303起温度补偿作用。EXC电压和-5V偏压由复合管Q302混合放大后,输出一个可变控制电压进入IPA,从而起到控制IPA放大幅度的目的。
经过精确的功率控制,IPA输出一个正确的射频功率信号,该信号经FILTER,进入SWITCH,通过选择RF信号可由天线发射出去,也可接入外接插座J600以便于生产测试。
第四部分 998手机不开机故障维修的简单介绍 不开机故障一
故障现象:手机不开机。加上直流稳压电源,按开关键,在电阻R804处没有检测到有高低电平的变化,在Q942的5、6、7、8脚处没有测到3.6V的电池电压,且电流表指针无任何摆动。
故障原因:这种现象主要由于开机信号断路、电池供电线路开路或电源IC不工作引起。
维修方法:
1.手机的电池电压供给大致原理
电池电压从Q942的5、6、7、8脚送入,当4脚为低电平时,Q942导通,从1、2、3脚输出3.6V的电压,送给电源ICU900。手机的开机请求信号经电阻R804送入U900,U900受到触发开始工作,输出各种稳定的直流电压供手机使用。
2.首先考虑开机信号线是否断路。
给手机加上电池,不按开关键时,测电阻R804处应有2.75V的高电平;按下开关键时,测电阻R804处应有1.5V以下的低电平。如电压不正常,就检查开关键到键盘接口J800)间是否有断路,键盘接口J800本身是否有虚焊和接触不良。一般被水浸过的手机极易产生此类故障。
3.其次检查电池电压是否送到Q942。
给手机加上电池,测Q942的5、6、7、8应有3.6V的电池电压。若无,检查Q942与电池间的连接是否断路。
4.再检查Q942送出的电压是否加到了U900上。
按下手机的开关键,测U900的电池电压输入脚应有3.6V的电压。若无,检查Q942的输出端与U900的电池电压输入脚间的连线是否断路。
不开机故障二
故障现象:手机不开机。按开关键,在Q942处测不到正常的电压输出,在C929处没有测到5.0V电压,C928处没有测到3.0V或5.0V电压。
故障原因:电源切换管Q942和V998的升压电路工作不正常或损坏所致。
维修方法:
1.检查电源切换管Q942是否损坏。用万用表测量Q942的5、6、7、8脚是否有4.8V的电池电压输入,4脚是否有控制信号输入。若有,检测到Q942的1、2、3脚没有3.6V电压输出,则Q942损坏,需更换。
2.检查升压电路元器件是否有损坏。摩托罗拉V998的升压电路由升压线圈L901、滤波电容C934、整流二极管CR901组成。L901脱焊或开路、C934断裂或短路、整流二极管CR901断裂或短路,均能使5.6V电压无输出而引起不开机故障。用万用表即可准确判断其好坏。
不开机故障三
故障现象:手机不开机。加上直流稳压电源,按开关键,电流表指针有漏电流指示,或一加上直流稳压电源不按开关键电流表指针就有漏电流指示。
故障原因:这种现象表明电源ICU900、电池直接给电的元器件或功放有短路或损坏。因为电源ICU900要给逻辑电路提供电源,一旦U900损坏手机逻辑电路就不会工作,手机的开机条件得不到满足,会造成手机不开机并时常伴有漏电流现象。
维修方法:
1.手机的直流稳压供电原理
其电路主要由电源ICU900构成,按开关机键给手机加上直流稳压电源。U900正常工作应分别送出6组稳定电压,供手机逻辑电路、总线、负压产生电路、SIM卡电路等部分使用。
2.给手机加电2分钟左右后,用手触摸电路板上的元器件,将明显发热的元器件更换。若仍不能排除,查找其发热元器件的负载电路和其它供电电路是否有元器件损坏。
3.检查电源ICU900是否损坏。电源ICU900为多功能微处理器,具有电源、数字处理、音频放大等功能,使用的频率高,损坏的可能性大。但U900采用BGA封装,不能对其进行直接测量,只有在如下元件处对其输出的值进行测量,来判断其好坏。
在C932处应有2.75V电压,C926处应有1.8V的电压,C923处应有2.75V的电压,C930、C931处应有32.768kHz的时钟信号,R400处应有2.75V的RESET信号。如发现某一处或某几处电压不正常,则说明U900损坏.若U900没有损坏,则说明由电池直接供电的其它元器件有损坏的或其通电线路自身有短路现象(被水浸过的手机易引起此故障现象)。根据手机供电原理查找线路或元器件,一般电源滤波电容、电源保护二极管有时会出现短路故障。
4.取掉功放U400、U300,若不漏电,说明功放已被击穿,用一个好的功放来替换即可。同时U400、U300的好坏判断也可用仪器进行测量。测每个脚对地电阻并与好手机的对地电阻值比较也能判断其好坏。
不开机故障四
故障现象:手机不开机。加上直流稳压电源,按开关键,电流表指针有电流指示,且电流表指针马上又回到0mA。
故障原因:这种现象说明电源部分基本正常,由于时钟电路没有正常工作或者CPU没有正常工作引起。
维修方法:
1.13MHz时钟电路大致工作原理
13MHz时钟电路主要由13MHz晶体Y230、振荡管CR230、U913及外围元件构成。Y230产生的时钟在U913内经二分频后与由CR230产生的13MHz时钟信号进行比较,选出稳定的13MHz时钟信号提供给手机逻辑电路和射频电路使用。
2.从原理图中可以看出CR230、Y230是产生13MHz时钟的主要元件,若加强Y230、CR230及其相关的元器件的焊接后仍未测到13MHz时钟信号,则说明Y230晶体损坏,则只有更换Y230(一般被摔过的手机Y230易坏)。
3.判断电阻R231、R230、R226及电容C236、C238、C226、C227、C232,电感L230是否有损坏或虚焊,若有,加强焊接或更换即可。
4.逻辑电路中CPUU700、暂存器SRAMU702、U701)等的损坏或虚焊也会引起此类故障。
不开机故障五
电流上升至几十mA后立刻掉电。
此时因手机掉电无法进行直接测量,应首先将Watchdog短路至2.75V,再进行以下测量。
(一)检测电源
1.EXT_B+:由J600_14加入。
2.B+:由EXT_B+经过CR940后产生,如没有或过低,更换CR940。
3.V_Boost1:由B+经L901和U900内部的开关电源模块产生,正常值为5.6V直流电压,如没有更换L901U900CR901C934。(测试点在CR901)
4.LS_V1:V_Boost1送入U900后产生LS_V1,正常为5V,如没有更换U900(测试点在C929R909R910)。
5.V1:LS_V1在U700发出的STDBY信号控制下经Q921,Q920产生,正常为5V,进入DeepSleepMode后,STDBY变高,Q921,Q920关闭,V1变为0,此电压过低应检查Q921Q920及周围元件(测试点在R911R912)。
6.V2:B+送入U900后产生,正常为2.75V,如没有更换U900(测试点在C923C924)。
7.V3:B+送入U900后产生,正常为2V,如没有更换U900(测试点在C926C927)。
8.Vref:B+送入U900后产生,正常为2.75V,如没有更换U900(测试点在C939)。
二)检查时钟
1.测量RF_V1,RF_V2
B+和VREF送入U913,产生两个驱动电压V1_DRV和V2_DRV分别驱动Q240和Q242产生出RF_V1和RF_V2,正常值都为2.75V(测试点在Q240和Q242的漏极)。
2.26MHZ时钟参考振荡
由U913内部振荡管和外部晶振Y230及电容C236,C237C238共同产生,可以用频谱仪从R238处测得,如没有逐次更换Y230,C236,C237,C238,U913。
3.13MHz时钟
(1)26MHZ信号产生后送入U913,直接分频产生13MHZ时钟,开机瞬间U700发出的CLK_SEL为低,分频出的13MHZ经U913_CLK_OUT送入U700,如没有13MHZ更换U913。
(2)分频产生的13MHZ送入U700后,U700运行程序发出AFC信息给U913,控制U913内部的锁相振荡器产生精确的13MHZ。然后U700将CLK_SEL拉高至2.75V,使振荡出的13MHz通过CLK_OUT送入U700,如果CLK_SEL为高,但13MHz没有,应更换CR230,L230,C227,C232,U913。
(三)检查BGA芯片
1.检查U700,U701,U702是否歪斜,错位。
2.使用JTAG(针对U701已写过程序的手机)。
(1)对于不能擦除的手机,应检查所有与地址线,数据线相连的元件,U700,U701,U702,J700是否有连焊,再更换U700,U702,U701。
(2)擦除后EMMI灯仍不亮,更换U700,U702。
二.大电流
此种情况是由于某个电源负载对地短路造成。
1.一般电流几百mA多是由于V1,V2,V3等对地短路所致,用万用表量出短路电源,逐个摘除其负载以最终确定故障所在。
2.当电流在2A左右时,一种情况是B+或EXT_B+有短路情况,检查与它们相连的元件;另一种可能是由于Q330,PA_B+加到了功放上导致大电流,此时Q330会很烫手,测量时首先摘除Q330,如果手机没有其它问题,一般会正常开机,此时再检查Q330_4对地电阻以及与DM_CS相连的元件是否有连悍,损坏。
3.另外有时手机按音量键时会大电流关机,这种情况是由于按音量键后,由于VS945CD造成V2通过信号KBC1接地造成,更换VS945即可。
三.电流维持在几十到一百mA左右不掉电。
此类现象一般是手机与EMMI无法通讯造成。
1.量V1。如V1为2.75V,则按第一种情况处理。
2.如V1小于1V,则应检查LS-V1产生V1的电路。
3.V1为5V。
(1)测量13MHz时钟:如果CLK_SEL为高,但13MHz偏,应检查振荡产生13MHz的电路。
(2)检查DSC-EN,UP_LINK,DOWN_LINK路径上的元件。
(3)使用JTAG擦除后再FLASH。
(4)更换U900,CPU,FLASHROM。
四.其它
(一)EMMI绿灯闪烁
1.JTAG擦一遍再FLASH。
2.顺便更换U701,U700,U702。
(二)电流维持一会儿后关机
1.测32.768KHZ,若没有更换Y900,C930,C931,U900。
2.更换CPU。