手机专用芯片及其功能介绍

手机芯片通常是指应用于手机通信功能的芯片。手机上的专用芯片主要包括射频芯片、射频功放芯片、基带芯片、电源管理芯片、存储芯片FLASH、触摸屏控制芯片等。

目前主要手机芯片平台有MTK、ADI、TI、AGERE、ST-NXP Wireless、INFINEON、SKY_- WORKS、SPREADTRUM、Qualcomm等。

（一）射频芯片介绍

手机都要使用射频芯片。早期手机中的射频芯片集成度不高，通常需要许多外围元器件。随着射频技术与射频集成电路技术的发展，目前市场上主流手机都采用高度集中的射频信号处理器来组建射频收发信机，从而使手机的射频电路更简单。

1.射频芯片识别

射频处理芯片的作用主要是用来将信号放大和发射，负责信号的调制与解调（即接收信号和发送信号，将基带信号转换成射频信号），并为CPU提供26MHz系统时钟。

在手机电路板中，射频芯片表面上通常会明显的标注，如RFR6500、RTR6275、SKY74963、PMB3250、HAGAR等。射频芯片通过基带信号（IQ）接口，连接到天线开关模组或射频前端模组。其外形实物如图2-52所示。

【要点与点拨】

射频处理芯片若不良，将会导致手机不开机、无信号等故障。

图2-52 射频处理芯片中频模块实物识别

2.手机常见射频芯片解析

常见的手机射频芯片主要出自日立（Hitachi）、Silicon Laborato-ries、Skyworks、英飞凌科技（In-fineon Technologies）、德州仪器（Texas Instruments，TI）飞利浦（Philips）、摩托罗拉、联法科技（MTK）等公司。

常见射频芯片型号主要有：Si4200、Si4201、Si4133T、Si4205、Si4206、Si4210、PMB6250、PMB6253、PMB6256、PMB6258、PMB6270、PMB6272、TRF6053、TRF6150、TRF6151、MMM6000系列、HD1551系列、MT6129、MT6139等。下面以MT6129射频芯片为例进行介绍。

MT6129提供了GSM850/E-GSM 900/DCS1800/PCS1900MHz四频段的收发通道，集成了接收电路、发射电路、频率合成电路、RF和TX VCO及相应的控制电路。其引脚排列如图2-53所示。

MT6129内部简单原理图如图2-54所示。其电路原理主要由以下三部分构成。

图2-53　MT6129引脚排列

图2-54　MT6129内部电路简单原理图

1）由VBAT为③脚和⑮51脚提供3.8V电压；由CPU T1脚输出VCXO-EN控制信号送到MT6129的⑮41脚来控制其内部的射频稳压供电电路开始工作。

2）由④脚输出VCC_RF2.8V，⑮61脚输出VCC_SYN2.8V。

3）由电源⑮72脚输出ADD2.8V送到其⑮73脚为IQ电路模块提供供电。

（二）射频功放芯片介绍

1.射频功放芯片识别

射频功放芯片的作用主要是对射频信号进行放大，以使有足够的功率发射给基站。图2-55所示为常见射频功率放大器PA RF3146的外形实物。

2.手机常见射频功放芯片解识

RF3146是手机常见射频功放专用芯片。它是一个高功率、高效率的功率放大器集成电源控制模块。

RF3146引脚排列规律如图2-56所示；其内部功能框图如图2-57所示；由它组成的典型应用电路如图2-58所示。

图2-55 射频功率放大器实物识别

图2-56　RF3146引脚排列规律

RF3146射频功放芯片各引脚功能如下：

1）NC：内部电路节点。

2）GND：内部连接到封装基地。

3）VCC3 DCS/PCS、VCC2DCS/PCS、VC1 DCS/PCS：控制电压输入到DCS/PCS驱动级。

4）VCC2 GSM、VCC3 GSMVCC1 GSM：控制电压输入到GSM驱动阶段，此节点必须连接到VCC OUT。

5）GSM850/GSM900 OUT：频段的射频输出。

图2-57　RF3146内部功能框图

图2-58 由RF3146组成的典型应用电路原理图

6）VCC OUT：电压控制输出给装置提供数据资料VCC2和VCC3。

7）DCS/PCS OUT：频段的射频输出。

8）DCS/PCS IN：RF输入到DCS/PCS频段。

9）BAND SEL：允许外部控制与选择GSM或DCS/PCS频段逻辑高或低，逻辑低电平使用GSM频段，而逻辑高使用DCS/PCS频段。

10）VBATT：电源模块，该引脚连接到电池。

11）GND1 GSM：接地连接GSM的前置阶段。

12）TX ENABLE：发送使能信号。

13）VRAMP：从DAC的锯齿波信号。

14）GSM850/GSM900 IN：RF输入的GSM频段。

RF3146电源已纳入控制功能，无需定向耦合器、检波二极管、功率控制、ASIC（专用集成电路）和其他电源控制电路，从而使模块可直接从DAC输出驱动。

RF3146通常作为最终RF放大器使用，常用于GSM850、EGSM900、DCS和PCS手持式数字蜂窝设备（工作频段通常为824～849MHz、880～915MHz、1710～1785MHz、1850～1910MHz）。

【要点与点拨】

射频功放芯片若不良，将会造成手机出现仅可拨打紧急电话、打电话关机等故障。

图2-59 手机基带信号处理器实物识别

（三）基带芯片介绍

1.基带芯片识别

在智能手机中，基带芯片（即基带信号处理器，见图2-59）是手机GSM系统的核心芯片，主要提供信号解调、显示处理、语音输入输出以及整个系统控制等功能。

基带信号处理器可分为两芯片和单芯片。飞利浦、高通和英飞凌公司出品的多为两芯片的基带信号处理器。两单芯片的基带信号处理器包括数字基带信号处理器（Dig-ital BaseBand，DBB）与模拟基带信号处理器（Analog BaseBand，ABB）。ADI、杰尔、Skyworks与TI公司出品的多为单芯片的基带信号处理器。单芯片的基带信号处理器的本质也是用多芯片组装工艺形成的DBB、ABB两个芯片。

【要点与点拨】

1）不管是在电路板中还是在电路图中，手机的基带芯片通常都可通过表面上的标注来识别。例如，AD2012、AD3000、AD6537、AD6555等为模拟基带芯片；DB2020、DB2030、DB3150、AD6525、AD6528、AD6532等为数字基带芯片；PMB7880、PMB8875、PCF5213、OM6359、MT6228、MSM6250、MSM6700等为单芯片方案的基带芯片。

2）手机电路中，识别数字基带芯片的明显标志是：电路有许多地址线、数据线、GPIO接口（通用I/O接口），以及按键接口。识别模拟基带芯片的明显标志是：音频终端电路。

2.基带芯片解识

（1）模拟基带芯片

ABB又称话音基带信号转换器（Voiceband Baseband Converter，VBC）。主要为手机提供语音处理与ADC、DAC处理。图2-60所示为手机常见的模拟基带芯片AD6555内部功能电路。

图2-60 模拟基带芯片AD6555内部功能电路

最基本的模拟基带信号处理器主要由以下三部分组成：

1）基带信号处理单元。

该单元具有两个方面的功能。一方面，将射频电路输出的接收机基带信号RXIQ转换成数字式的接收基带信号，送到DBB。

另一方面，将DBB单元输出的数字式的发射基带信号转换成模拟的发射基带信号TX-IQ，再送到射频部分的IQ调制器电路。

2）语音基带信号处理单元。

语音基带信号处理单元又称音频处理单元，由发射和接收两部分组成。其接收部分的主要功能是将DBB单元输出的接收数字音频信号转换成模拟的语音信号，经驱动放大→输出到话筒→扬声器或蜂鸣器等音频终端。

其发射部分的主要功能是将话筒等音频终端转换得到的模拟语音信号转换成数字音频信号，并将数字音频信号送到DBB，以做进一步的处理。

3）辅助转换器单元。

辅助转换器单元又称辅助控制单元，主要是由ADC、DAC电路组成，用于电池电压、电池温度、环境温度、功率控制、自动频率控制等信号的产生与转换。

（2）数字基带芯片

DBB是双核处理器，其内部集成了MCU与DSP，以及多种接口电路。图2-61所示为手机常见单芯片数字基带芯片MT6227典型应用电路框图。

图2-61 单芯片数字基带芯片MT6227典型应用电路框图

1）MCU。

不同厂家的MCU在构造上存在差异，但它们的基本功能都相似。MCU通常执行多种功能，包括系统控制（System Contuol）、通信控制（Communieation Control）、射频监测（RF Monitoring）、身份验证（Authentication）、工作模式控制（Powerup/down Control）、附件监测（Accessory Monitoring）、电池监控（Battery Monitoring）等。

另外，MCU还提供与PC、外部调试设备的通信接口（如JTAG接口等）。(www.xing528.com)

2）DSP。

手机的DSP是由DSP内核加上内建的RAM和加载了软件代码的ROM组成。其主要功能包括：射频控制，信道编码，均衡，分音插入与去分间插入，AGC、AFC、SYCN，邻近蜂窝监测，密码算法，突发脉冲（Burst）建立，均衡器对接收信号进行恢复和解调等。

3）接口电路。

数字基带处理器通常集成的多种接口电路主要包括：MCU与用户模组之间的接口；MCU、DSP与射频逻辑接口电路之间的接口；MCU与DSP之间的接口；SIM卡接口（GSM手机）；UIM接口（CDMA手机）；时间管理及外接通信接口等。

【要点与点拨】

由于单芯片的基带信号处理器内部集成了DBB与ABB，因此可以直接与人机界面的终端（如话筒与耳机等）连接。

（四）电源管理芯片介绍

1.电源管理芯片识别

电源管理芯片的主要作用是：提供手机各电路的工作电压；与CPU组成SIM卡读取电路；受CPU控制输出某些驱动信号（如振动、按键灯等）。

图2-62 电源管理芯片实物识别

在智能手机中，电源管理芯片不仅能按照各种应用需要给GSM分系统提供电源，同时也能对充电进行管理。

手机电路板中的电源管理芯片除了在表面上标注型号标记外，其周围通常有较多的电容，如图2-62所示。

2.电源管理芯片解识

下面以ADP3408电源管理芯片为例，对手机中的电源管理芯片进行介绍。

ADP3408电源管理芯片与AD6522（CPU）、AD6521（音频）共同组成AD系列芯片组。通常被GD55、G100、G200、LG5200、TCL618等手机采用。

ADP3408在手机电路板中通常有SOP和QFP两种封装。该电源模块负责向手机的整机电路提供电源，这些供电是分多路输出的。它还提供SIM卡启动、电池充电检测及控制等功能，并向CPU提供RESET（复位）信号。

ADP3408引脚排列如图2-63所示。各引脚功能如下：

1）PWRONIN：电源开/关信号。

2）ROWX：电源键接口输出。

3）VRTCIN：实时时钟LDO的输入电压。

4）BATSNS：电池电压检测输入。

5）CHRDET：充电检测输出。

6）GATEIN：微处理门器输入信号。

7）DGND：数字地。

8）EOC：电荷信号结束。

9）SIMEN：SIM卡的LDO启用。

10）VRTC：实时时钟供应/纽扣电池充电器。

11）MVBAT：电池电压输出分支。

12）CHRIN：充电器输入电压。

13）GATEDR：栅极驱动输出。

14）CHGEN：充电器为GATEIN启用，镍氢电池脉冲充电。

15）RESCAP：复位延迟时间。

16）VSIM：SIM卡LDO输出。

17）VMEM：内存LDO输出。

18）VBAT：电池输入电压。

19）VTCXO：TCXO的LDO输出。

20）AGND：模拟地。

21）RESET：主复位。

22）VBAT2：电池输入电压2。

23）VCORE：数字核心LDO输出。

24）VAN：模拟LDO输出。

25）REFOUT：输出参考。

26）TCXOEN：TCXO的LDO的启用和MVBAT启用。

27）PWRONKEY：待机开机信号输入。

28）ISENSE：感应电流。

电源管理芯片ADP3408内部电路框图如图2-64所示。由它组成的典型应用电路如图2-65所示。

图2-63　ADP3408引脚排列

图2-64　ADP3408内部电路框图

图2-65 由ADP3408组成的典型应用电路

【要点与点拨】

电源管理芯片若不良，将会造成手机不能开机、机身发热、自振、不识卡、无振动等故障现象。

（五）存储芯片FLASH介绍

1.存储芯片FLASH识别

存储芯片FLASH的主要作用是储存主机主程序，储存字库信息，储存网络信息，储存录音、电话本，储存板测参数，存储加密信息，存储IMEI号。

在手机中，FLASH存储器作为只读储存器（ROM）使用，就其本质而言，FLASH存储器属于EEPROM类型。它既有ROM的特点，又有很高的存取速度，而且易于擦除和重写，功耗很小。其外形实物如图2-66所示。

2.存储芯片FLASH解识

常见的储存芯片FLASH的主要生产厂商有SAMSUNG（三星）、SPANSION、TOSHIBA（东芝）等公司。其中SPANSION有9B0、QBO、9UO、9Z0几种类型，且后面三种可互相通用。

储存芯片FLASH的脚位如图2-67所示。横列从左到右依次是A、B、C、D……（I、O、S、Q除外）；而纵列从下到上依次是1、2、3、4……

【要点与点拨】

（1）对于手机电路板中的存储器芯片，可通过在网上查询其型号加以识别。在手机电路图中，存储器通常只与数字基带信号处理器连接，存储器通常有许多地址线、数据线、片选线、复位及其他一些存储器控制信号。

（2）储存芯片FLASH若不良，将会造成手机不能开机、不能下载或下载失败等故障现象。

图2-66 储存芯片FLASH实物识别

图2-67 储存芯片FLASH的脚位示意图

（六）触摸屏控制器芯片介绍

1.触摸屏控制器芯片识别

目前的智能手机采用的触摸屏控制芯片内集成了完整的电容性触摸感测功能模块，提供了完全集成的单芯片解决方案，无需外部组件来支持电容性感测，从而最大限度地减少了成本和PCB占位面积。图2-68所示为智能手机中比较常见MXT224触摸屏控制器芯片。

图2-68 触摸屏控制器芯片实物识别

智能手机中使用的触摸屏控制器芯片，支持使用手指、手写笔、指甲甚至是手套画图或签名捕获和符号识别的电容性触摸屏解决方案，具有80∶1信噪比和极快的刷新速度。高信噪比可以准确报告邻近或微弱的信号，即使产品处于嘈杂的环境中，例如带有来自无线收发器、LCD显示器和电池充电器的耦合噪声，仍然能够达到高精度识别。

2.触摸屏控制器芯片解识

MXT224为爱特梅尔公司（Atmel Corporation）生产的maXTouch系列电容性触摸屏控制器芯片。该产品可用于刷新频率为250Hz的视频质量屏幕，支持无限数目的同时触摸操作。

MXT224引脚排列如图2-69所示。由它组成的典型应用电路如图2-70所示。

图2-69　MXT224引脚排列

图2-70 由MXT224组成的典型应用电路原理图