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诺基亚NOKIA 3210手机的工作原理分析

作者:dolphin时间:2013-01-24

诺基亚NOKIA 3210手机的工作原理分析
诺基亚NOKIA 3210手机的工作原理分析

工作原理 (一) 整机供电及开关机过程 诺基亚3210型手机的整机供电主要由升压模块V1054及电源模块N100提供。升压模块N100以片内稳压器为核心,并与外围电路组成升压电路,而且在其内部集成了A/D和D/A转换器、SIM卡接口电路,它在中央处理器D300控制下,完成对整机供电的功能。 1. 直流电源升压电路 直流电源升压电路主要由升压模块V105、二级管V101、升压线线圈L102以及滤波电容:C109、C110、C112、C113,电感L103等组成。 电池电压经过升压电路升夺,产生3.3的VDC电压,该电压从升压模块V105的第1、16脚送出,送给功率放大器、振铃、振子、照明灯、低电检测电路等使用。该升压电路所产生的3.3V电压是受到中央处理器D300控制的。V105的第15脚为电压调整端,控制V105的FB端,令其产生稳定的3.3V电压。 2、电池电量检测电路 电池电量检测电路主要由V109及其电阻组成,由电阻R131、R132、R143、R144等组成分压电路,VCD—OUT为稳定的3.3V电压,电池电压的取样由电阻R131、R132进行,该取样电压送给V109—2的基极,当电池电压VBATT比较高时,取样电压则令V109—2导通,让中央处理器D300的LOW—BATT端保持为低电平,如果电池电压偏低,取样电压也会变低,当该取样电压不能导通V190—2时,中央处理器D300的LOW—BAAT端会经过电阻R128得到一个高电平,这时D300会发出低电告警音,当电池电压VBATT低于1.5V时,V109—2则完全截止,升压模块V105的第3脚会经过电阻R128得到一个高电,此高电平会令升压模块V105停止工作,则不能产生3.3V的VCD电压。 3. 电源模块供电电路 (1) 逻辑供电诺基亚3210型手机的逻辑供电由电源模块N100提供两组电压,供逻辑部分使用。 ① VBB关出2。8V的电压,主在供多模转换器N200、中央处理器D300、闪速存储器D301、随机存储器D302、电可擦可写存储器(EEPOM)D303及驱动接口模块N400使用;② VCORE送出2。0V的电压,供中央处理器D300使用。 (2) 射频供电手机射频部分的供电,主要由电源模块N100及V103提供8组电压,其中VXO电压受到中央处理器D300的VXOPWR信号的控制;VTX电压受到D300的TXP信号的控制。 ① VXO送出2.8V的电压,主要供13MHz时钟电路使用;② VRX—1送出2.8V的电压,主要供前端模块N600内的接收电路使用;③ VRX—2送出2.8V的电压,主要供中频模块N700内的接收电路使用;④ VSYN—2送出2.8V的电压,主要供前端模块N600使用;⑤ VTX送出2.8V的电压,主要供前端模块N600、中频模块N700、预放管N502及发射控制模块N503使用;⑥ VCP送出5.0V的电压,主要供中频模块N700内的频率合成电路使用;⑦ VCOBBA送出2.8V的电压,主要供多模转换器N200及中频模块N700使用;⑧ VREF送出1.5V的电压,主要供多模转换器N200及中频模块N700使用。 4、开关机过程 手机的开关机过程主要受到电源模块N100、中央处理器D300及闪速存储器D301的控制。 当给手机加电后,由升压模块V105、二级管V101、升压线圈L102等组成的升压电路,把电池电压上升为3.3V的VCD电压,该电压送到电源模块N100,所以当给手机加电后,3.3V的VCD电压立即产生,而且电源模块N100的开机触发脚E4为高电平,按下开关键时,会把此电压拉低,此触发信号令电源模块N100送出2.8V的VXO电压到13MHz晶体G701及MHz时钟放大电路,令13MHz晶体起振,产生13MHz的时钟。此时钟经过V702放大后,作为系统时钟送到中央处理器D300,同时电源模块N100送出VBB及VCORE等逻辑电压,送到逻辑部分的D300、D301、D302等模块,并且N100送出2.8V的复位信号(PURX)到中央处理器D300。当系统时钟、复位信号、逻辑供电均送到中央处理器D300后,D300从其F1脚送出2.8伏的开机请求信号,此电压马上经过开关键下拉为低电平,当时间超过64ms时,D300会判断为开机请求,它从闪速存储器D301内调出开机程序,送到随机存储器D302内运行,当运行通过后,中央处理器D300送出开机维持信号,此信号送到电源模块N100,令其维持送出各项电压,以达到维持开机的目的。 开机后,中央处理器D300的F1脚回复为高电平,此时作为关机请求检测脚。按下关键时,通过开关机二极管V418把D300的F1脚的2.8伏高电平拉低,当进间超过64ms时,D300判断为关机请求,它从存储器D301内调出关机程序,当运行通过后,D300把送到电源模块N100的开机维持信号撤掉,使N100停止供电,则实现关机。当时间小于64ms时,中央处理器D300判断为退出当前菜单操作。 由以上分析可知,当出现不能开机时,应检查:  ① 升压电路能否产生3.3伏的VDC电压;② 电源模块N100的E4脚外接的电阻R413两端是否均为高电平;③ 电源模块N100是否损坏或虚焊;④ 13MHz晶体G701能否产生13MHz的时钟信号;⑤ 开关机二极管V418是否损坏;⑥ 中央处理器D300是否损坏或存在虚焊;⑦ 软件是否出错。 (二) 射频电路 诺基亚3210型手机的射频电路主要由天线开关电路、前端模块N600、中频模块N700、发射信号放大电路、频率合成电路等组成。在接收的时候,对接收高频率进行入大,然后产生接收中频,是后送到多模块转换器N200解调出接收I、Q信号;发射时,先产生发射中频信号,然后调制到发射频率上,并对发射信号进行放大,最后经天线送到基站。 1、 天线开关切换电路 天线开关的线路主要由定向耦合器Z503、900MHz合路器Z500、1800MHz天线开关Z504以及天线接口X500、X501等组成。其主要作用是使手机的天线在不同的频段之间,接收和发射状态之间进行切换。 当手机工作在900MHz频段时,从基站送来的953~960MHz信号经过定向耦合器Z503后,送到900MHz合格器Z500进行滤波,然后送到前端模块N600。发射时,从900MHz功率放大器送来的890~915MHz的发射信号也送到合路器Z500进行滤波。Z500内部为两个带通滤波器,一个对接收信号进行滤波,另一个则对发射信号进行滤波。经过滤波后的发射信号送到定向耦合器Z503,最后经过天线发射出去。由以上分析可知,当手机工作在900MHz频段时,其天线的接收、发射准状态由合路器Z500进行切换的,无需外加控制信号。 当手机工作在1800MHz频段时,中央处理器D300送来的BAND—SEL信号为低电平。接收时,由电源模块N100送来的VRX—1信号导通N503内的一个三极管,从而令1800MHz的天线开磁的VC端处于接收状态。此时从基站送来的1805~1880MHz信号经过定向耦合器Z503后,送到天线开磁Z504,然后经Z501滤波,再送到前端模块N600。发射时,由V103提供的2.8伏VTX电压送到N503的第1脚,令其从第6脚送出2.8伏的高电平到天线开关Z504的VC端,令其处于发射状态。此时,从1800MHz功率放大器送来的1710~1785MHz发射信号经过Z504后送定向耦合器Z503,最后经天线发射出去。 2、 接收电路 (1) 前端模块接收电路 当中央处理器D300送到前端模块N600第24脚的频段选择(BAND—SEL)信号为2.8伏的高电平时,N600则工作在900MHz频段。这时,由基站送来的935~960MHz信号经过900MHz的合路器Z500滤波后,送到前端模块N600的27脚。此信号在N600内进行放大,其增益是受到中央处理器D300送来的FRACTRL信号控制,其增益大概为-20dBm。经过放大后的接收信号从23脚送出,送到900MHz的接收波波器Z600进行滤波,以滤除来自天线的杂散信号,及抑制本机振荡器的泄漏信号。此信号从前端模块N600的18、19脚返回。 同时,在一本振VCO G700送来的2012~2016MHz的一本振信号,从第4脚进入N600,经过其内部的一个二分频器进行分频后,产生1006~1031MHz的信号。该信号与935~960MHz的接收信号进行混频,产生71MHz的接收一中频信号,71MHz的接收中频信号再送到声表面波滤器Z700进行滤波,以滤波除其它杂散信号。 当由中央处理器D300送来的BAND—SEL信号为代电平时,前端模块N600则工作在1800MHz频段。帽基站送来的1850~1880MHz的信号,经定向耦合器Z503送到1800MHz的天线开关Z504,然后经接收高频滤波器Z501进行滤波,再从前端模N600的士34脚送人。该接收信号也送到N600内的低噪声放大器进行放大,而且其曾益也是受到中央处理器D300送来的FRACTRL信号控制,其增益为-20dBm左右。经过放大后的信号从N600的38脚送出去,经过另一个1800MHJz的接收高频滤波器Z602进行滤波,然后从42、43脚返回前端模块N600。同时,一本振VCO G700产生1992~2067MHz的接收信号进行混频,产生187MHz的接收中频信号。此信号由45、46脚送出,经过由分立元件组成的滤波电路进行滤波,然后从容不迫1、12脚返回前端模块N600。由中频模块N700的48脚提供232MHz的信号,送进N600后,经过其内部的分频器进行二分频,产生116MHz信号,此信号再与187MHz的接收中频信号进行混频,产生71MHz的接收中频信号。71MHz的接收中频信号从N600的15、16脚送出,送到声表面波滤波器Z700进行滤波。 由上可知,前端模块N600既能工作在900MHz频段,又可以工作在1800MHz频段上,其工作状态是受到中央处理器D300送来的BAND—SEL信号控制,而且,900MHz和1800MHz接收信号的处理过程的区别,只是在前端模块N600的电路里,1800MHz的接收信号比900MHz的接收信号多了一个187MHz的接收中频信号。但不管手机工作在900MHz频段,还是工作在1800MHz频段最后从胶端模块N600的15、16脚送出的同样是71MHz的接收中频信号。可见后面电路对接收信号的处理,不再分是1800MHz还是900MHz的接收信号。 (2) 中频模块接收电路 经过声表面波滤器Z700滤波后的71MHz接收中频信号,从37、38脚进入中频模块N700,在其内部进行放大,再增益是受到由多模转换器N200提供的RXC信号进行控制。经过放大后的71MHz送到混频器内。同时,二本振VCO G702产生464MHz的二本振信号,此信号也送到中频模块N700,经过其内部的分频器进行8分频,产生58MHz的信号,此信号再与71MHz的接收中频信号进行混频最终产生13MHz的接收中频信号。此信号从N700R 30脚送出,经过陶瓷滤波器Z701进行滤波,然后从25、26脚返回中频模块N700。在其内部进行放大,然后从23、24送出13MHz的接收中频信号,送到多模转换器N200作进一步的处理。 3、 发射电路 (1) 发射调制电路 发射时,由多模转换器N200送来的TXIP、TXIN、TXQN、TXQP等信号,从中频模块N700的1、2、3、4脚送进,送到其内部的调制器。同进,由二本振VCO G702送来的464MHz二本振信号,在N700内进行分频。当手机工作在900MHz频段时,该分频器进行四分频,产生116MHz的信号,该信号调制发射I、Q信号,即产生116MHz的发射中频信号。该信号首先在中频模块N700内进行放大,然后从其44、45脚送出,送到前端模块N600。 如果手机工作在1800MHz频段上,464MHz的二本振信号在中频模块N700内进行二分频,产生232MHz的信号,该信号用于调制发射I、Q信号,即产生232MHz的发射中频信号。该主号经过放在后,然后从46脚送出,送到发射中频滤波器Z702进行滤波,最后送到前端模块N600作进一步处理。 由此可知,当手机工作在不同的频段时,其发射中频不一样。中频模块N700内对二本振信号进行分频的分频器,是受到由中央处理器送来的SCLK、SDATA、SENAL等信号的控制。 (2) 发射混频电路 当中央处理器D300送来的BAND—SEL信号为高电平时,前端模块则工作在900MHz频段。此进由中频模块N700送来的116MHz发射中频信号从其实脚送进。同进,一本振VCO G700产生2012~2062MHz的信号,该信号送进N600后,经其内部的分频器进行二分频,产生1006~1031MHz的信号,此信号再与116MHz的发射中频信号进行混频,产生890~915MHz的发射信号。该信号进行放大后,从22脚送出,经过发射滤波器Z601滤波,再送到900MHz的功率放大器N500。 当中央处理器D300送来的BAND—SEL信号为低电平时,前端模块则工作在900MHz频段。此时由中模块N700送来的116MHz发射中频信号从其25、26脚送进。同时,一本振VCO G700产生2012 —2062MHz的信号,该信号送进N600后,经其内部的分频器进行二分频,产生1006—1031MHz的信号,此信号再与116MHz的发射中频信号进行混频,产生890—915MHz的发射信号。该信号进行放大后,从22脚送出,经过发射滤波器Z601滤波,再送到900MHz的功率放大器N500。 当中央处理器D300送来的BAND—SEL信号为低电平时,前端模块N600则工作在1800MHz频段。此时经过Z702滤波后的232MHz发射中频信号,从N600的35、37脚送入。同时,一本振VCO G700产生1942—2017MHz的信号,盯信号送进N600后,与232MHz的发射中频信号进行混频,产生1710—1785MHz的发射信号,此信号经过放大后,从40脚送出,经过Z603滤波后,再送到入大电路。 (3) 发射功率放大电路 当手机工作在900MHz频段时,由900MHz发射滤器Z601送来的890—915MHz的发射信号送到功率放大器N500的第1脚。N500的第2脚为功率控制端;第3脚为供电端,由V105的第1、16脚提供3.3伏的VDC电压。900MHz的发射信号经过放大后,从N500的第4脚送出,经过定向耦合器L500后,送到900MHz合路器Z500,经过它滤波后,再经过定向耦合器Z503,送到天线发射出去。 当后机工作在1800MHz频段时,由发射滤波器Z603送来的1710—1785MHz的发射信号送到预放管N502,经过其放大后,送到另一个1800MHz的发射滤波器进行滤波,然后再送到1800MHz的发射功率放大器N501进行放大。N501第1脚为信号输入端;第2脚为功率控制端;第3脚为供电端,由V105提供3.3伏的VDC电压。1800MHz的发射信号经过N501放大后,从其第4脚输出,经过定向耦合器L503后,送到1800MHz的开线开关Z504。发射时,由V103提供2.8伏的VTX电压送到天线开关控制模块N503的1脚,令其从6脚送出2.8伏的高电平到天线开关Z504的VC端,此时Z504则处于发射状态。发射信号由Z504送到定向耦合器Z503,最后经天线发射出去。 (4) 发射功率控制电路 发射时,不管手机工作在900MHz频段,还是工作在1800MHz频段,其发射功率都是受到控制的。发射时,基站接收到手机送来的信号后,对其进行检测、判断,然后送出基准功率到手机,以控制手机发射功率的大小。防止因手机的发射功率过大而影响其它手机,或由于手机的发射功率太小而造成手机与基站不能建立通信。由基站送来的基准功率送到手机后,最后中央处理器D300解析出来,D300把数字形式的基准功率送到多模转换器N200,进行D/A转换,产生模拟的基准功率。此信号再送到中频模块N700内的功率控制器。同时,900MHz和1800MHz发射功率取样信号分别在定向耦合器L500、503产生,然后都送到Z505,最后经V500送到中频模块N700内的功率控制器,与基准功率进行比较。当手机工作在900MHz频段时,功率控制信号由中频模块N700第31脚送出,送到900MHz功率放大器N500的2脚,以控制其增益。当手机工作在1800MHz功率放大器N501的2脚,以控制其增益。 4.频率合成电路 一本振频率合成电路主要由压控振荡器G700、中频模块N700、中央处理器D300、稳压模块N702及13MHz晶体G701组成。 一本振压控振荡器G700的供电由稳压器N702提供。ZN702的6脚由V105提供3.3伏的VDC电压,第1脚由电源模块N100提供2.8伏的VSYN—2启动电压,第4脚送出2.8伏的VSYN—1电压给中频模块N700及一、二本振VCO G700、G702。当2.8伏的VSYN—1送到一本振VCO G700后,它会产生1942—2067MHz的本振信号(当手机工作在900MHz频段时,产生2012—2062MHz的信号;当手机工作在1800MHz频段上,发射时产生1942—2017MHz,接收时产生1992—2067MHz的信号)。本振信号产生后,送到前端模块N600的第4脚。在其内部分成几路信号,接收时与接收记频信号混频,产生71MHz或187MHz的接收中频信号;发射时与116MHz功232MHz的发射中频混频,产生890—915MHz或1710—1785MHz的发射信号。最后一路经过二分频后,从N600的第1脚送出,送到中频模块N700的18脚,在其内部进行分频,然后送到鉴相器(PHD)。同时,由13MHz晶体G701产生的13MHz时钟信号,有一路作为基准频率,从N700的15脚送入,经过分频后也送到鉴相器,与经过分频后的本振信号进行相位比较,其相位差转换成控制电压,从N700的21脚送出,经过由分立元件组成的低通滤波电路滤波后,送到一本振VCO G700,以控制它在不同的工作状态产生相应的一本振信号。 (2)二本振频率合成电路 二本振频率合成电路主要由压控振荡器G702、中频模块N700、中央处理器D300、稳压模块N702及13MHz晶体G701等组成。 二本振压控振荡器G702的供电也是由稳压模块N702的第8脚送入,然后在其内部分成几路。第一路经过二分频产生232MHz的信号,此信号从N700的48脚出,送到前端模块N600的第9脚,用于与187MHz的接收中频信号混频,产生71MHz的接收中频信号;第二路在N700内经过八分频,产生58MHz的信号,此信号用于与71MHz的接收中频混频,产生13MHz的接收中频信号;第三路在N700内经过二分频,产生232MHz的信号,此信调制发射I、Q信号,产生232MHz发射中频(1800MHz频段);第四路在N700内经过四分频,产生116MHz的信号,此信号调制发射I、Q信号,产生116MHz发射中频(900MHz频段;最后一路在N700内进行分频,然后与经过分频后的13MHz基准频率进行鉴相比较,其相位差转换成控制电压,从N700的12脚送出,经过由分立元件组成的滤波电路滤波,然后控制二本振VCO G702,令其产生稳定的464MHz二本振信号。 (三) 音频及逻辑控制电路 1. 音频电路 接收时,从中频模块N700的23、24脚送来的13MHz接收中频信号,在多模转换器N200内与13MHz时钟信号混频,把接收I、Q信号调解出来,然后进行放大,接着进行gmsk解调,产生数据流后,再送到中央处理器D300内,进行交织、解密、自适应均衡等处理,形成22.8Kb/s的数据流。接着进行信道解码,去掉9.8Kb/s的纠错码元,得到13Kb/s的数字话音信号。最在中央处理器D300内进行语音解码(RPE—LTP),还原为64Kb/s的数字话音信号。此信号由D300返回多模转换器N200内,在其内部进行PCM解码,把64Kb/s的数字话音信号还原成模拟的话音信号,最后经N200内的音频放大器进行放大后,其D1、D2脚送出,驱动听筒发出声音。 发射时,话音信号经过话筒的声电转换,然后送到多模转换器N200进行音频放大。话筒的供电由N200提供,N200对模拟音频信号进行PCM编码,把模拟的话音信号变成64Kb/s的数字话音信号。再把此话音数据流送到中央处理器D300,在其内部进行语音编码(RPE—LTP),把64Kb/s的数字话音信号压缩成13Kb/s的数据流,然后加上9.8Kb/s的纠错码元,最后进行加密、交织,形成270.833Kb/s的数据流,送到多模转换器N200内进行调制。N200对其进行GMSK调制,最后产生TXIP、TXIN、TXQN、TXQP信号,送到中频率模块进行发射调制。 2.逻辑控制电路 诺基亚3210型手机的逻辑控制部分由中央处理器D300、闪速存储器(FLASH)D301、随机存储(SRAM)D302、电可擦可写存储器(EEPROM)D303、多模块基本功能为:  (1)处理器D300D300的主要功能是进行系统控制、通信控制、键盘扫描、确定GSM系统对用户是否有使用本系统权利;监视信号场强;电池电压监视;本机充电监视;控制本机供电的开关状态;手机的睡眠状态控制。 (2)闪速存储器(FLASH)D301D301的功能是存储手机出厂设转置的整体运行系统程序数据,如开关机程序数据,LCD字符调出程序数据,与系统网络通信控制以及检测程序数据。其存贮量为1Mbyte。它与CPU D300之间的数据交换是十六位(D0—D15),地址线有二十条(A1—A20)。CE端为片选信号输入端为输出允许信号控制端,WE端为写数据允许信号控制端,WP端为写程序控制端,RP端为读程序控制端,以上几个控制信号均来自中央处理器D300。 (3) 随机存储器(SRAM)D302随机存储器D302用于存储一些在程序运行中所产生的数据,而且当断电后,它所有储的数据会消失。(D0-D7),地址线有17条(A0-A16),其存储量为128Kbyte。D302内部分成两个RAM区,CS1和CS2分别为这两个RAM区的片选信号,OE为输出允许端,WE为写允许端,这四个控制信号均来自中央处理器D300。 (4) 电可擦可写存储器(EEPROM)D303D303的功能是存储手机出厂设置的原始值数据。但其数据可让用户通过手机键盘进行擦写,也可通过本机运行时自动擦写。D303的第5脚为数据传输线,第6脚为时钟传输线,第7脚为写允许控制端,第8脚为供电端。 (5) 多模转换器N200N200除了对话音信号进行放大、数/模、模/数转换外,它还作为中央处理器D300与射频部分之间的一些控制信号的接口,如AFC(自动频率控制)、PAC(功率控制)、AGC(自动增益控制)、RXC(制接收增益控制)等信号。  四、时钟电路 1. 13MHZ时钟电路13MHZ晶体G701的供电由源模块N100提供2。8伏的VXO电压,AFC信号由多模转换器N200提供。13MHZ时钟信号产生后,分成两路:一路经过反相器D700后,作为基准频率送到中频模块N700的15脚;另一路经过V702放大后,作为系统时 钟送到中央处理器D300,然后在D300内放大,再送出一路到多模转换器N200。放大管V702的供电也是由电源模块N100提供2。8伏的VXO电压。 2.32.768KHZ时仲32.768KHZ时钟电路主要由晶体B100、电源模块N100及外围元件组成。32。768KHZ时钟产生后,送到电源模块N100,在其内部经过放大,再从其B8脚送出,作为实时时钟信号送给中央处理器D300,用于实时时钟的计算。因为诺基亚3210型手机没有后备电池,所以当把电池取下后,32。768KHZ时钟电路将停止工作,造成重新加电开机后,必须重新调整时间。 手机采用84w48点式液晶显示屏,它的供电由电源模块N100提供2.8伏VBB电压。显示屏的控制显示及数据传输信号包括:LCD EN、LCD CD、LCD RST、GENSALO(1:0)。其中显示戾动信号LCD EN用于启动显示屏,LCD RST信号令显示屏复位,GENSIO(:0)传输显示数据和时钟信号,同时控制显示屏内的振荡器,以控制LCD的对比度。其接口共有八个触点,各点电压职下(去掉显示屏):(1)2。8V;(2)0V(3)0V(4)2。8V(5)2。8V(6)0V(7)0V(8)2。8V。显示屏是通过一块导电胶与电路板连接的,所以当导电胶接触不良会造成无显示或显示模糊的故障,而且显示屏的面积比较大,故容易在拆装的过程中将其损坏。 五、驱动接口电路 驱动接口模块N400主要起控制照明灯、振子、振铃的工作状态。显示屏幕背光灯及键盘照明灯的正极均由升压模块V105的1、16脚提供3。3伏的VDC电压,它们的控制信号LCD—LIGHT、KEY—LIGHT


关键词: 诺基亚 手机

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