5s中文电路原理详解绝好.docx

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5s中文电路原理详解绝好

一、 iPhone5S射频电路及工作原理

   iPhone5之前的所有手机射频电路都是采用的英飞凌芯片，而iPhone5S没有继续使用英飞凌的芯片，而是采用了高通的WTR1605。

   高通WTR1605芯片支持WCDMAHSPA+，CDMA2000EVDORev.B、TD＿SCDMA、TD＿LTE、FDD＿LTE、EDGE、GPS，全球网络制式几乎全部都支持。

   对应使用的基带芯片是高通MDM9615M，而MDM9615M也是一款近乎“变态”的芯片，是真正意义上的全球制式基带芯片，上述所说的WCDMAHSPA+、CDMA2000EVDORev.B、TD＿SCDMA、TD＿LTE、FDD＿LTE、EDGE、GPS均在支持范围之列。

   iPhone5S手机从某种意义上来说，是全球网络制式“通吃”的手机。

   1.1 iPhone5S射频电路分析

   iPhone5S射频电路主要由天线部分（LOWER＿AN）、天线开关（U2000＿RF）、发射滤波器（FL2＿RF）、发射滤波器（U9＿RF）、BAND5/BAND8功放（U58＿RF）、LTEBAND13/BAND17功放（U1317＿RF）、LTEBAND20功放（U207＿RF）、BAND1/BAND4功放（U14＿RF）、BAND2/AND3功放（U23＿RF）、DRX接收滤波器（U16＿RF）、功放供电（U11＿RF）、射频处理器（U3＿RF）、基带处理器（U1＿RF）、基带电源（U2＿RF）等组成。

WiFi蓝牙电路主要由WiFi蓝牙天线、天线接口J10＿RF、天线开关（U12＿RF）、WiFi蓝牙模块（U8＿RF）等组成。

iPhone5S射频电路框图如图1所示。

   1.2 各频段电路分析

   iPhone5S手机支持2G、3G、4G网络，有多个频段使用一个芯片，再加上原理图中芯片分散，给电路分析造成一定难度。

为了分析方便，下面以频段划分对各频段电路进行分析。

   1.2GGSM电路分析

   iPhone5S手机2GGSM网络支持4个频段，分别是GSM850MHz、GSM900MHz、DCS

1800MHz、PCS1900MHz。

   DCS1800MHz接收信号由天线接口J4＿RF进入，经滤波器FL＿10＿RF送至GSM功率放大器U2000＿RF（U2000＿RF是天线开关，同时集成了GSM功放电路，所以会在下面的电路中把U2000＿RF叫做天线开关）内部，经过U2000＿RF内部的天线开关，接收信号由U2000＿RF的TRX6脚输出50＿DCS＿RX信号，经过接收滤波器FL6＿RF送至射频处理器U3＿RF进行处理，射频处理器U3＿RF输出接收基带信号送至基带处理器U1＿RF内部解调出声音信号。

   PCS1900MHz接收信号由天线接口J4＿RF进入，经滤波器FL10＿RF送至GSM功率放大器U2000＿RF内部，经过U2000＿RF内部的天线开关，接收信号由U2000＿RF的TRX7脚输出50＿PCS＿RX信号，经过接收滤波器FL6＿RF送至射频处理器U3＿RF进行处理，射频处理器U3＿RF输出接收基带信号送至基带处理器U1＿RF内部解调出声音信号。

   DCS1800MHz、PCS1900MHz的发射信号由射频处理器U3＿RF输出50＿XCVR＿2G＿HBTX信号至U200＿RF进行功率放大后，经FL10＿RF送至天线发射出去。

   GSM850MHz接收信号通道和BAND5共用，GSM900MHz接收信号通道和BAND8共用。

       GSM850/900MHz发射信号由射频处理器U3＿RF输出50＿XCVR＿2G＿LB＿X信号至U2000＿RF进行功率放大后，经FL10＿RF送至天线发射出去。

   iPhone5S手机2GGSM框图如图2所示。

   2.BAND1路分析

   BAND13G支持CDMA2000BC6（1921~2169MHz），3G支持UMTSB1（1922~2168MHz），4G支持LTEB1（1920~2170MHz）。

   BAND1接收通道信号由天线接收进来后，经天线接口J4＿RF、滤波器FL10＿RF、天线开关U2000＿RF送至BAND1功率放大器U14＿RF，接收信号100＿B1＿DUPLX＿RX＿P、100＿B1＿DUPLX＿RX＿N由U14＿RF输出后送至射频处理器U3＿RF，解调出基带I/Q信号后送至基带处理器。

BAND1发射通道信号50＿BI＿TX＿SAW＿IN由射频处理器U3＿RF输出后，经发射滤波器U9＿RF滤波，送至功率放大器U14＿RF进行放大，输出50＿B1＿DPLX＿ANT发射信号经U2000＿RF、FL10＿RF经天线发射出去。

   iPhone5S手机BAND1框图如图3所示。

   3.BAND2电路分析

BAND2支持3GCDMA2000BC1（824~894MHz）、3GUMTSB2（817~868MHz）、4GLTEB2（826~892MHz）、4GLTEB25（824~894MHz）频段。

   BAND2接收通道信号由天线接收进来后，经天线接口J4 RF、天线开关U2000 RF送至BAND2功率放人器U23 RF，接收信号50 B2 DUPLX RX由U23 RF输出后送至射频处理器U3 RF，解调出基带I/Q信号后送至基带处理器。

   BAND2发射通道信号50 B2 TX SAW IN由射频处理器U3 RF输出后，经发射滤波器U9 RF滤波，送至功率放大器U23 RF进行放大，输出50 B2 DPLX ANT发射信号经U2000 RF再经天线发射出去。

   iPhone5S手机BAND2框图如图4所示。

   4.BAND4电路分析

   BAND4支持3GCDMA2000BC15（1711-2155MHz）、UMTSB4（1712-2153MHz）、4G（LTEB4（1710-2155MHz）。

   BAND4接收通道信号由天线接收进来后，经天线接口J4 RF、天线开关U2000 RF送至BAND4功率放大器U14 RF，接收信号100 B4 DUPLX RX，由U14 RF输出后送至射频处理器U3 RF，解调出基带I/Q信号后送至基带处理器。

   BAND4发射通道信号100 B4 TX SAW IN由射频处理器U3 RF输出后，经发射滤波器U9 RF滤波，送至功率放大器U14 RF进行放大，输出50 B4 DPLX ANT发射信号经U2000 RF再经天线发射出去。

iPhone5S手机BAND4框图如图5所示。

   5.BAND5电路分析

   BAND5支持2GGSM850/900频段、3GCDMA2000BCO（817-868MHz）、3GCDMA2000BC10（826-892MHz）、3GUMTSB5（824-894MHz），4GLTEB5（820-870MHz）、4GLTEB18（820-870MHz）、4GLTEB19（835-885MHz）、4GLTEB26（819-889MHz）频段。

   BAND5接收通道信号由天线接收进来后，经天线接口J4 RF、天线开关U2000 RF送至BAND5功率放大器U58 RF，接收信号100 B5 DUPLX RX P，100 B5 DUPLX RX  N由U58 RF输出后送至射频处理器U3 RF，解调出基带I/Q信号后送至基带处理器。

   BAND5发射通道信号50 XCVR B5 TX，由射频处理器U3 RF输出后，经发射滤波器FL2 RF滤波，送至功率放大器U58 RF进行放大，输出50 B5 DPLX ANT发射信号经U2000 RF再经天线发射出去。

   iPhone5S手机BAND5框图如图6所示。

6.BAND8电路分析

   BAND8支持3GUMTSB8（882.4~957.6MHz）、4GLTEB8（885~954.9MHz）频段。

    BAND8接收通道信号由天线接收进来后，经天线接口J4 RF、滤波器FL10 RF、天线开关U2000 RF送到BAND8功率放大器U58 RF，接收信号100 B8 DUPLX RX P、100 B5 DUPLX RX N由U58 RF输出后送至射频处理器U3 RF，解调出基带I/Q信号后送至基带处理器。

   BAND8发射通道信号50 XCVR B8 TX由射频处理器U3 RF输出后，经发射滤波器FL2 RF滤波，送至功率放大器U58 RF进行放大，输出50 B8 DPLX AN发射信号经U2000 RF、FL10再经天线发射出去。

iPhone5S手机BAND8框图如图7所示。

7.LTEBAND3电路分析

   LTEBAND3支持4G（1710-1880MHz）频段。

   LTEBAND3接收通道信号，由天线接收进来后，经天线接口J4 RF、天线开关U2000 RF送至BAND3功率放大器U23 RF，接收信号50 B3 DUPLX R由U23 RF输出后送至射频处理器U3 RF，解调出基带   I/Q信号后送至基带处理器。

LTEBAND3发射通道信号50 B3 B4 TX SAW IN，由射频处理器U3 RF输出后，经发射滤波器U9 RF滤波，送至功率放大器U23 RF进行放大，输出50 B3 DUPLX ANT发射信号经U2000 RF再经天线发射出去。

   iPhone5S手机LTEBAND3框图如图8所示。

    8.LTEBAND13、BAND17电路分析

 4GLTEBAND13（746-787MHz）接收通道信号由天线接收进来后，经天线接口J4 RF，滤波器FL10 RF、天线开关U2000 RF送至LTEBAND13功率放大器U1317 RF，接收信号100 B13DUPLX RX P，100 B13 DUPLX RX N由1317 RF输出后送至射频处理器U3 RF，解调出基带I/Q信号后送至基带处理器。

发射通道信号50 XCVR B13 B17 B20   TX由射频处理器U3 RF输出后，经发射滤波器FL2 RF滤波，送至功率放大器U1317 RF进行放大，输出50 B17 DPLX ANT再发射信号经U2000 RF，FL10 RF经天线发射出去。

   4GLTEBAND17（704-746MHz）接收、发射通道信号流程与4GLTEBAND13类似，不再赘述。

   iPhone5S手机的LTEBAND13、LTEBAND17框图如图9所示。

 9.LTEBAND20电路分析

   4GLTEBAND20频率范围为796-857MHz。

接收、发射通道信号流程与LTEBAND13、LTEBAND17类似，在此不再赘述。

   iPhone5S手机LTEBAND20框图如图10所示。

   以上以框图的形式介绍了iPhone5S手机射频电路的工作原理及信号流程，通过上面的介绍，应该了解和掌握如何区分2G、3G、4G信号及其工作流程。

   1.3 WLAN/蓝牙电路

   iPhone5S手机WLAN/蓝牙电路使用U8 RF模块完成了WLAN2.4G/5G、蓝牙信号的处理。

U8 RF模块集成度较高，外围元件少，Wi-Fi/蓝牙电路框图如图11所示。

   供电电压PP VCC MAIN WLAN送到U8 RF的27、28、46、47脚，供电电压PP WLAN   VDDIO 1V8送到U8 RF的16脚。

   其中2.4GWLAN信号经过C106送到U8 RF的43脚，5GWLAN信号经过C107送到U8 RF的54脚。

蓝牙不使用单独的天线，而是和2.4G天线共用。

   WLAN信号与应用处理器通过WLAN COEX RXD、SDIO DATA 1，SDIO DATA 2，WLAN COEX TXD信号进行数据交换。

   应用处理器通过BT UART RXD、BT DART TXD、BT UART RTS L、BT UARTCTS  L信号对U8 RF中的蓝牙模块进行控制，蓝牙声音信号通过BT PCM CLK、BT PCM SYNC、BT PCM OUT、BT PCM IN与应用处理器进行传输。

   应用处理器通过HSIC接口对U8 RF进行控制，电源管理芯片U7通过WLAN REG ON、BT REG ON对U8 RF进行控制。

32K时钟信号送到U8 RF的36脚。

   WLAN/蓝牙电路如图12所示。

二、基带电路及工作原理

   iPhone5S手机使用了美国高通的MDM9615M芯片，MDM9615M是美国高通推出的支持LTE（FDD和TDD）、双载波HSPA+，EV-DO版本B和TD-SCDMA的MobileDataModem（MDM）芯片，该芯片组采用28nm节点技术制造，是MDM9600产品系列高度优化的后继产品。

   新的芯片组配备一个专用处理器，从而使OEM厂商凭借附加的增值服务可令其产品实现差异化，无需外部应用处理器就能开发Wi-Fi热点产品。

两款芯片均兼容高通公司的PowerOptimizedEnvelopeTracking（Q-POET）解决方案。

该解决方案能够提供更好的功耗和散热能力，从而实现更小的终端外形。

   芯片组还通过使用高通公司的干扰消除与均衡（Q-ICE）算法实现业内领先的调制解调器性能，从而使用户数据流量更高，网络容量更大。

除支持LTETDD外，MSM9615还支持TD-SCDMA，这使其成为一种非常适合中国移动宽带市场的优化芯片组解决方案。

   MDM9615M和MDM8215可与WTR1605射频芯片和PM8018电源管理芯片配对，提供高度集成的芯片组解决方案。

   2.1 基带处理器MDM9615M电路

   1．基带处理器MDM9615M电路框图

   基带处理器MDM9615M电路框图如图13所示。

   2．基带处理器供电电路

   基带处理器有多路内核供电，为内部不同电路供电。

3．基带处理器控制信号

   基带处理器的控制信号比较复杂，主要来控制射频处理器的工作，以及控制不同BAND的频段工作。

   4．基带处理器基带I/Q信号

   由射频处理器送来的基带I/Q信号送入到基带处理器U1 RF的U8、W8、Y8、AA8脚，非连续接收基带I/Q信号送入到U1 RF的Y10、AA10、Y9、AA9脚。

   基带处理器U1 RF的发射基带I/Q信号从Y6、AA6、Y5、AA5、W6脚输出，送至射频处理器U3 RF。

   基带处理器基带I/Q信号如图16所示。

   2.2 基带工作时序

   1．基带电路工作时序

   基带电源管理电路U3 RF开机时序如图17所示。

图中的数字表示工作的先后顺序，时序图对基带部分电路至关重要。

   电路U3 RF开机时序如下：

   ①电池J6给基带电源管理芯片U2 RF供电。

   ②应用处理器U1 AP发出RadioOn的开启信号给基带电源管理芯片U2 RF。

   ③应用处理器电源U7发出Reset PMU L少的复位信号。

   ④基带电源管理芯片U2 RF启动19.2MHz时钟信号。

   ⑤基带电源管理芯片U2 RF开启后提供基带处理器U1 RF和基带电源管理芯片U2 RF内部的工作电压（PP SMPS1 MSMC和PP SMPS1 MSME等）。

   ⑥然后基带电源管理芯片U2 RF发出SLEEP CLK 32K主时钟和PMIC RESOUT L复位信号到U1 RF。

   ⑦基带处理器U1 RF具备电压、时钟和复位后，通过HSIC BB DATA和HSIC BB STROBE读取NAND的开机固件，从而运行开机程序并开机。

   ⑧开机后基带处理器U1 RF送出PS HOLD给基带电源管理芯片U2 RF，让其维持供电。

   ⑨基带处理器U1 RF给CPU发出准备就绪信号PBL RUN BB HSIC1 RDY。

   ⑩应用处理器侦测到PBL RUN BB HSIC1 RDY信号后发出AP HSIC1 RDY开启高速数据信号到U1 RF，BB接收到后运行程序并初始化BBNOR（U6 RF）。

   2．基带开机时序图

   上面已经介绍了基带的电路工作时序，下面换一个角度再看下基带开机时序图，如图18所示。

2.3 基带电源电路

   基带电源芯片U3 RF的作用是将BATT电压转换为RF部分电路所用的各种电压，另外基带电源管理芯片还集成了时钟产生电路，产生19.2MHz、32.768kHz的时钟信号。

   1．基带电源管理电路控制信号

   基带电源管理电路控制信号主要来自于基带处理器U1 RF和应用处理器U1 AP，它们工作的先后顺序请参考上面介绍的时序图。

    基带电源管理电路控制信号如图19所示。

   基带电源管理电路U2 RF的1、2脚外接19.2MHz时钟，19.2MHz时钟信号从U2 RF的19、25脚输出，32kHz时钟信号从U2 RF的26脚输出。

     2．基带电源管理电路供电输出

   基带电源管理电路有多路供电输出，给射频处理器及附属电路提供电源。

   2.4 基带NorFlash电路

   基带处理器MDM9615M使用了MX25U1635E型号（U6 RF）NorFlash，NorFlash和基带处理器之间的通信使用了SPI接口。

存储射频部分射频参数，通过SPI总线与基带进行通信。

  1.SPI接口

   SPI（SerialPeripheralInterface，串行外设接口），它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。

SPl有三个寄存器，分别为控制寄存器SPCR、状态寄存器SPSR和数据寄存器SPDR。

 外围设备包括FLASH、RAM、网络控制器、LCD显示驱动器、A/D转换器和MCU等。

SPI总线系统可直接与各个厂家生产的多种标准外围器件直接接口，该接口一般使用4条线：

串行时钟线（SCLK）、主机输入/从机输出数据线MISO、主机输出/从机输入数据线MOSI和低电平有效的从机选择线NSS（有的SPI接口芯片带有中断信号线INT、有的SPI接口芯片没有主机输出/从机输入数据线MOSI）。

   SPI接口是在CPU和外围低速器件之间进行同步串行数据传输，在主器件的移位脉冲下，数据按位传输，高位在前，低位在后，为全双工通信，数据传输速度总体来说比I2C总线要快，速度可达到几兆比特每秒。

   接口包括以下4种信号。

   ．MOSI一主器件数据输出，从器件数据输入。

   ．MISO一主器件数据输入，从器件数据输出。

   ．SCLK-时钟信号，由主器件产生。

   ．NSS一从器件使能信号，由主器件控制，有的芯片会标注为CS（ChipSelect）。

  在点对点的通信中，SPI接口不需要进行寻址操作，而且为全双工通信，显得简单高效。

在多个从器件的系统中，每个从器件需要独立的使能信号，硬件上比I2C系统要稍微复杂一些。

   2.NorFlash电路

   基带处理器MDM9615M的NorFlash电路如图22所示。

三、应用处理器及工作原理

   2013年，在苹果公司新品发布会上，最为亮眼的当属iPhone5S搭载的采用64位架构的A7处理器了。

增加的寄存器，让A7的计算更有效率，显著提高了编码和解码这类计算任务的表现。

同时，更高的时钟速度和改进的GPU将使新的iPhone5S产生质的飞跃。

但是64位处理会消耗更多的内存。

   3.1 应用处理器电路框图

   iPhone5S手机的应用处理器是CPU＋PSRAM模式，是整机的中央处理器，由整机系统的核心运算和控制＋系统运行内存组成，主要功能包括：

（1）整机系统的核心算术和逻辑运算；

（2）存储器（内存PSRAM，开机引导程序存储器，大容量程序存储器NANDFLASH）管理；

（3）I/O端口管理与数据交换（I2C、I2S、UART、SDIO、GPIO、USB、MIPI等）；

（4）外围设备的管理以及控制；

（5）其他逻辑控制；

（6）DDR内存（1GB）叠加在CPU上构成POP。

   在iPhone5S手机中，除了射频部分外，所有的功能都是由应用处理器U1 AP直接控制完成的。

从电路结构来看，可以分为显示模块（包含摄像头部分）、多进多出控制模块、存储器模块、传感器模块、音频模块和电源模块等。

   iPhone5S手机应用处理器电路框图如图24所示。

   iPhone5S手机的应用处理器电源电路集成了供电和充电这两部分功能，为应用处理器电路提供各种供电需求，具体功能描述如下：

（1）将USB或BATT电压转换成应用处理器部分电路所需的各种工作电压；

（2）产生CPU复位信号；

（3）RTC时钟基准；

（4）具备电压控制（输出、关闭）功能及马达接口；

（5）电池充放电管理；

（6）USB供电模式；

（7）温度检测。

   1．电源电路开机时序

   iPhone5S手机电源电路开机时序如图25所示。

   电源电路开机时序如下：

（1）电池直接给电源管理器供电，电源管理器输出PP1V8 Always电压至开机触发脚，此时做好开机准备。

（2）按下开机键开机触发引脚电平被拉低，触发电源管理器开始工作电源管理器输出各组电压给各个模块正常供电。

（3）当CPU供电正常，CPU工作时开始为CPU提供工作频率，同时电源管理器给CPU输入复位信号，当CPU完成复位后开始读取NANDFlash的开机引导程序并进行开机自检。

（4）CPU开机自检通过后，会输出开机维持信号给电源管理器，使电源管理器输出稳定的电压给各个模块供电。

     2．电源供电

   应用处理器电源U7供电电压由电池接口J6的5、6脚提供。

当接入充电器时，充电电压信号PP5V0＿USB CONN经过Q2、U2送到电源管理芯片U7的L1、L2、M1、M2脚。

   电源管理芯片U7的G1、G2脚输出PP VCC MAIN电压，分别送到显示电源U3、LCD背光U23、MESA升压芯片U10等电路。

电源管理芯片U7分别输出多路Buck、VLDO电压为各部分芯片提供供电。

   电源供电框图如图27所示。

    3．充电电路