跟我学修手机系列之七
手机电路识别与分析技巧——

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中频放大器

用来放大接收机中频信号的放大电路被称为中频放大器,通常用IF AMP来标识。

前面的文章中介绍过,不论接收机采用一次或二次变频技术,中频放大器总是位居下变频之后。

中频放大器有的是分立元件,有的被集成在芯片中。但多数厂家采用自己的专用芯片。分立元件的中频放大器电路形式与低噪声放大器的电路形式很相似,也是一个共发射极电路,只是它们工作的频点不一样。图1所示的就是一个CDMA手机SGH-470的中频放大电路。

图1
图1 🔍原图 (425×481)

在超外差一次变频接收机电路中,有一个中频放大器;在超外差二次变频接收机中,则通常有第一、第二中频放大器;在直接变换的线性接收机中,没有中频放大器。

识别中频放大电路并不困难。中频放大器位于混频器之后。所以我们可以从混频器的输出端去查找中频放大电路。举两个例子来说明。

摩托罗拉手机中的中频放大器大多使用的是一个共发射极的放大电路。只要熟悉手机的电路结构,这个中频放大器是不难找到的。在摩托罗拉中频电路中,应注意“SW-VCC”等标记,“SW-VCC”是摩托罗拉手机中频模块输出的一个电源,专门给中频放大器供电。所以只要看到这个标注,就可以找到中频放大器。

在进行分析时,还应注意其他的一些关键点——电路的标注(英文缩写)。图2所示的是摩托罗拉L2000手机中频模块的一部分。

图2
图2 🔍原图 (567×257)

图2中的“IF-IN”就说明该端口是中频信号输入端,来自中频放大器。“IF-VCC”表示中频电源。沿着这两条信号线,就可以找到中频放大电路。

图3所示的是GD90手机射频处理模块U101的一部分,从图中的标注及整机电路来看,我们可以确定是混频器的输出端,是中频放大器的输入端。

图3
图3 🔍原图 (567×630)

图2和图3中都有标注“IF-IN”,但它们各有不同。摩托罗拉GSM手机的中频放大器是分立元件电路,IF-IN端口是指中频放大器输出的信号送到该端口,从该端口进入手机的解调电路。而GD90的射频电路,在U101的后未接任何放大电路。所以,这里的“IF-IN”表示的是中频放大器的输入端,说明中频放大器被集成在U101模块内。

若中频放大电路是分立元件的,其检查方法与低噪声放大电路的检查方法一样。只不过信号频率有很大的变化而已。

若中频放大器被集成在芯片内,但有外接端口,则检测方法与分立元件电路的检测方法一样,通过中频放大器的输入输出端信号来判断电路是否工作正常。若没有外接端口,对中频放大电路不作检查。

下面看一看对图1所示的中频电路的检查分析:

VT303电路对中频信号有大约12dB的增益。用频谱分析仪检测其输入输出端的信号幅度可很快判断出VT303电路是否工作正常。图4所示的是频谱分析仪在VT303的基极检测到的正常的中频信号频谱图。图5所示的是频谱分析仪在VT303的集电极所检测到的正常的中频信号频谱图。从图中可以明显地看到中频放大的输出端信号比输入端的信号幅度高。

图4
图4 🔍原图 (425×254)
图5
图5 🔍原图 (425×252)

若VT303的集电极信号幅度比VT303的基极信号幅度低,或输出端的信号幅度没有在正常范围内,说明VT303电路工作不正常。应先检查+3.3VRC电源是否送到VT303电路;然后再检查R306、R307、L317等是否正常;最后才是更换VT303,检查电路中的电容。

解调电路

不论是收音机的检波、鉴频,还是数字移动电话的RXI/Q解调,都是一项复杂的技术。从维修的角度上看,我们了解如下的内容即可。

中频信号最终要在RXI/Q解调电路进行解调。对于GSM手机来说,RXI/Q是指67.707kHz的接收机基带信号。对于CDMA手机来说,RXI/Q信号是指615kHz的接收机基带信号。中频信号就包含了这个信号。

根据实际电路的经验,对于RXI/Q解调我们可以这样来理解:

RXI/Q解调电路有两种信号输入,一个是中频信号,另一个是频率与中频信号的中心频率相同的信号。两个信号在RXI/Q解调电路中进行混频,得到RXI/Q信号。

大多数RXI/Q解调电路的信号输入都是如图6所示。

手机的RXI/Q解调方式基本一样,但其中一部分手机的RXI/Q解调所用的参考信号则来自基准频率时钟电路,比如诺基亚的3210、5110和三星的2488等。图7所示的就是SGH-2488的RXI/Q解调原理方框图。246MHz的一中频与259MHz的二本振进行混频,得到13MHz的二中频。二中频信号再与来自基准频率时钟电路的13MHz信号进行处理,得到67.707kHz的RXI/Q信号。

一部分手机的RXI/Q解调参考信号来自中频VCO电路。如三星SGH-600手机,该机的接收第二中频是45MHz。中频VCO输出的信号是540MHz。中频VCO信号经12分频得到45MHz的信号,然后再经RXI/Q解调电路对45MHz的中频信号进行处理,得到RXI/Q信号。如图8所示。

一部分手机的RXI/Q解调参考信号由一个专门的接收中频VCO电路提供。如摩托罗拉的GSM328、CD928和CDMA手机A399。图9所示的就是A399的RX-I/Q解调示意图。一个接收中频VCO电路产生170.76MHz的中频VCO信号。该信号在射频模块内被2分频,得到85.38MHz的参考信号。参考信号与85.38MHz的中频信号进行混频,得到CDMA的RXI/Q信号。

对于直接变换的线性接收机来说,接收射频信号与RXVCO分频后的信号进行混频,直接就得到了RXI/Q信号,如图10所示。

RXI/Q信号是无接收故障检修的重要信号之一。用示波器检查RXI/Q信号是最方便的,将示波器设置为DC输入或AC输入均可。但要注意调节DIV旋钮和SEC旋钮,使RXI/Q信号易于辨认。

为了检查RXI/Q信号时让RXI/Q信号清楚明显,最好从天线处给故障机一个-25dBm的射频信号(GSM接收频段内的任意一个信号)。图11所示就是示波器检测到的GSM手机的RXI/Q信号。图12所示的是CDMA手机的RXI/Q信号。应注意,不同手机的RXI/Q信号差别是比较大的。

图6
图6 🔍原图 (425×361)
图7
图7 🔍原图 (425×364)

移动通信设备的解调电路通常都被集成在复合射频芯片中。一般来说,我们只能查找解调的输出信号线路。

识别查找时,英文缩写是主要的标识。RXI/Q是接收机解调电路输出的接收基带信号。所以,只要看到“RXI/Q”标识,就可以找到I/Q信号线路。不论是CDMA手机还是GSM手机,都是如此。

接收机的RXI/Q解调通常被集成在复合中频处理模块中。在有些手机电路中,通常用“DEMOD”或“DEMODULATION”来表示接收机的解调。RXI/Q信号输出也可能被标识为DEMODOUT。

但有些电路可能只标识上I或Q,没有RX,如图13所示的GD90的RXI/Q输出信号线路。我们可以看到“IOUT”和“QOUT”这样的标注,与大多数手机的“RXI/Q”有所区别。

图8
图8 🔍原图 (567×427)

这几个端口是输出端,到逻辑电路去。根据电路结构的知识,可以推断该端口输出的只能是接收的I/Q信号(RXI/Q从解调器输出,到逻辑电路;TXI/Q从逻辑电路输出,到TXI/Q调制器)。

解调电路的检查实际上是比较简单的。大多数情况下是通过对RXI/Q信号进行检测来判断解调电路是否工作正常。

若解调电路的参考信号是由一个独立的振荡电路提供,还需对这个参考信号进行检测。

接收逻辑音频电路

从电路结构上的知识可以知道,RXI/Q解调得到的信号被送到逻辑音频电路。

在接收方面,逻辑音频电路对信号进行一系列的处理,如信道解码、解密、PCM解码等,还原出模拟的音频信号。

射频电路输出的RXI/Q信号是一个模拟信号。逻辑电路首先将RXI/Q信号所表示的数码信号还原出来。PCM解码则是一个D/A转换,它将数字语音信号转化为模拟的音频信号。

从实际维修的角度上说,相对接收机射频电路,逻辑音频电路很简单。逻辑音频电路基本上都是由大规模集成电路组成。我们不必追求了解逻辑芯片内电路的工作,只要抓住重点即可。在接收方面,主要注意话音信号的输出和铃声信号的输出。

接收音频的放大电路一般都被集成在复合芯片中。可以利用万用表从受话器开始沿反方向查找受话器线路(由于接收机逻辑音频电路的高集成度,通常所说的接收音频路径是指集成芯片输出音频信号到受话器之间的线路)。

也可利用示波器通过跟踪受话器线路的音频信号来查找。

目前大多数手机的逻辑音频电路都很高,要准确了解其信号路径不太容易。摩托罗拉GSM328手机的逻辑音频电路集成度相对不高,根据摩托罗拉GSM328的原理方框图可以更明确地了解接收逻辑音频的整个流程。

(张兴伟)