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诺基亚N96智能手机工作原理

接线图 2024年04月29日 12:24 223 admin

  诺基亚N96手机拥有操作系统Svmbian9.3(S60第三版FP2平台)、500万像素、支持多媒体卡、支持扩展功能、支持GPS导航和ACPS辅助定位功能、GPS相片功能、支持蓝牙功能,并拥有大气的外观,倍受用户的青眯.下面分别解析N96手机开关机、接收、发射及界面等四大部分的电路原理及维修技巧。
  
  
  一、开机原理
  
  1、开机电路结构
  
  N96手机开机电路主要由电源IC(N2200)、辅助电源lC(N2300)、恒压稳压lC(N2390)、CPU(D2800)、存储器(字库D3000)、射频处理IC(N7505)、实时时钟32.768kHz晶体(B2200)、主时钟38.4MHz晶体振荡器(G7501)等主要元件组成,其开机电路方框结构如下图所示。从方框图中我们可以看出,手机要开机必需的电路元件有电源lC、CPU、存储器(字库和暂存)、射频IC、时钟晶体振荡器等,而这些元件之间又是怎么来实现手机的开机呢?

  万变不离其宗!手机开机的五大条件是:供电、时钟、复位、软件、维持等,现就这五大条件来给大家进行解析。

  (1)主要元件的作用
  
  X2070:电池接口,给电源IC提供VBArIT3.6V电池电压

  N2200、N2300:电源IC输出供电,是手机供电的主要能源。

  N2390:是CPU_工作时VCORE1.35V逻辑稳压供电IC(单独稳压供电),这与之前同系列手机是不同的,很特别,必须注意!因此,在维修当中,遇到手机不能开机故障,测量组电压时,若没有VCOREl.35V输出,不是检查电源lCN2200,而是应该检查N2390稳压供电IC,否则必然走弯路!

  S4435:手机的开机键,为手机开机做好准备。它的一端接地,显然是低电平开机触发开机。

  G7501:手机开机所必需的主时钟晶体振荡器,这里跟以前手机的主时钟不同,以前的是26MHz,而这里使用38.4MHz.但工作原理基本相同。

  B2200:实时时钟晶体,产生32.768kHz时钟信号,若它损坏,将导致手机开机定屏、死机、白屏、无信号等故障,原因是它要为射频升压电路提供基准时钟信号。

  N7505:射频lC.它在开机电路中主要是负责将主时钟信号进行放大处理,然后送到CPU,作为CPU等逻辑部分工作的时钟D28(X):手机的核心元件CPU,在手机中主要起到控制作用,手机的一切故障都与它有关,所以在维修当中,它是重点检查的元件。

  D3000:是手机逻辑电路中的存储器(包含字库和暂存器,合二为一,做在‘块,).俗话说“字库就是装字的仓库”,所以逻辑电路软件故障中读写资料就是为它而进行的。

  同时又存放CPU运行时的临时程序.所以也是暂存器。

诺基亚N96智能手机工作原理  第1张

  (2)图中英文注解
  
  VBATT:3.6V电池电压供电。

  POWERKEY:开关键,此机是低电平触发开机。

  vxo:主时钟供电,它是由电源IC输出的VRI压来提供,其值为2.5V.所以在该电路上标示一个VRI的英文。

  RFCLKP:射频电路输出到CPU的时钟信号,即主时钟信号。

  RFCLKN:也是射频电路输出到CPU的时钟信号,即主时钟信号。

  SIEEPCLK:是实时时钟信号,也是待机时钟信号,它是由电源IC与32.768kHz晶体组合产生后再由电源lC输出送到CPU。

  PURX:复位信号,在诺基亚手机中是特殊的标示,而在其他手机中一般是用RE-SET来表示,不过也是由电源IC输出。

  CBUSCLK:CPU送到电源IC作为维持的时钟总线信号,与其他手机不同。

  CBUSDA:CPU送到电源lC作为维持的数据总线信号。

  CBUSENLX:

  CPU送到电源lC作为维持的启动控制信号。

  VCORE:1.35V的逻辑核心供电。

  (3)开机需要具备的条件
  
  手机开机需要满足什么样的条件才能正常]‘作呢?就是供电、时钟、复位,只要满足这三个条件,手机CPU就可以调用存储器里面的开机程序.挖制实现手机的开机。

  供电就是将手机电池装上后,通过电池接口X2070将电池电压VBATT3.6V送到电源lCN2200的Fll、Kl.l和辅助电源lCN2300的A4、B5等引脚,为它们供电。同时电池电压VBATT3.6V还送到1.35V逻辑稳压供电ICN2390的A3脚、B3脚,为其供电。当电源IC和N2390满足供电后,电源lCN220的D9脚就会输出一个开机离电平3V到开机键。当按下开机键时,高电平转变成低电平,低电平回到电源lC的D9脚,触发电源lC内部稳压电路工作,此时,电源lC的Cll脚输出VIO电压送到CPU,同时电源IC送出一个启动控制信号到稳压lCN2390.启动它£作,输出VCORE1.35V的逻辑供电,为CPU提供另一组供电,此时CPU已全部满足供电的条件。

  时钟信号:电源lCN2200的Hll脚输出VR1\VX02.5V的主时钟供电,该电压送到主时钟晶体振荡器G7501作为其供电。当该振荡器得到供电后,立即开始振荡工作,产生38.4MHz主时钟信号,从其(3)脚输出送到射频lC(N7505)的L9脚进行放大及极性变换后,分别从射频lC的M9、K9脚输出送到CPU的T21、R21脚输入,满足CPU工作的第二条件:时钟信号正常。

  复位信号:复位信号是电源lC输出的,当按下开机键后,延时一点时间后从电源IC的K3脚输出到CPU的J18脚,为整个逻辑系统提供复位信号。

  当CPU满足以上三个条件后,启动逻辑系统工作,但在这里,逻辑系统启动工作还需要另一个时钟,即实时时钟SLEEPCLK信号32,768kHz.若没有这个实时时钟信号,逻辑电路中的部分程序是不能工作的,所以在BB5系列手机中,需要两个时钟(主时钟和实时时钟)来启动逻辑工作,此时CPU才能调用存储器里边的开机程序并运行。

  当开机程序运行正常后,就从CPU的Y9、W9、V9脚输出作为维持用的总线时钟、总线数据、总线启动信号,到电源IC的IA、K5、J5等三个引脚输入,持续控制电源IC内部的稳压器,使得电源IC和稳压管不断地输出组电压,完成整部手机的供电,使整部手机持续工作,手机开机完成。

  2、开机电路原理详解
  
  实际的开机电路原理分析就是根据上面的方框结构思路来进行的,不过是非常复杂的电路,但有了方框结构分析向导就变得容易了,F而来进行具体解析.(1)电源供电电路原理首先我们要找到电池接口电路,电池接口一般标示为VBATT.下图所示的左边有一个标示BATTERYCONNECTOR的英文,就是电池接口的意思.其序号为X2070,它有三个引脚:(1)脚是VBAT,表示电池接口正极供电端为3.6V;(2)脚是GND接地;(3)脚是BSI电池检测。在用稳压电源为手机加电时,一定要将该脚接地才能开机,否则开机将出现工程模式

诺基亚N96智能手机工作原理  第2张

  电池正极供电电压经保护电阻R2072和电容C2070、C2071、C2072滤波后,分别送到L2202、L2205、L2391三只电感,经限流,再经滤波电容C2225、C2226、C2227、C2228、C2231、C2232、C2300、C2307、C2390、C2392、C2393滤波后,送到电源ICN2200的Dll脚,Cll脚、A8脚、Kll脚、Fll脚、Fl0脚、B3脚、Ell脚:辅助电源ICN2300的A5脚、A4脚、B5脚、F7脚、E8脚、E7脚、D6脚;恒压稳压ICN2390的B3脚/A3脚,做为它们内部的供电能源。

  当电源IC得到供电后,就会产生一个开机触发的高电平信号。高电平信号是哪一个引脚呢?电源LCD9脚上标有Pwronx,就是开机脚,也就是开机触发高电平的输出脚(见下图).从该脚往外寻找,可以找到一个标示有Poweronkey的英文,表示开机键之意,其序号为S4435,同时在开机键旁边连接了一个压敏电阻R4400(起开机保护作用),如果该电阻短路,将导致手机按开机键无法开机,同时也无电流反应,将其拆除即可。

诺基亚N96智能手机工作原理  第3张

    当我们按下开机键后,从电源IC的D9脚输出的高电平转变成了低电平,返回到D9脚,触发电源IC内部的稳压器及其他供电电路,输出不同的组电压。

  在下图电源IC右边中间.G9脚、E1脚、Fl0脚、L10脚、Cll脚、Hll脚、Hl0脚、B9脚、C9脚等引脚都是标示有“V”的英文,这些就是组电压输出。不过这些组电压有的是按下手机开机键就产生的,有的是通过控制后才产生的,有的是经升压电路产生的.具体解析如下。

  1)按下开机键就产生的电压El脚:VANA=2.5V是音频供电电压,在电容C2217可测到,这里只做内部供电。

  提示:在诺基亚手机电路原理图中,只要看到VANA英文标示,一般就表示的是音频供电电压。

  Ll0脚:VDRAM=1.8V是存储器供电电压,在电容C2216引脚上可测到,它是送到存储器D3000的A8脚、A9脚、CI脚、C8脚、D14脚、N3脚、P8脚、PLL脚供电。

  标示有SDRAM英文的lC就是暂存器。这部手机的存储器和暂存器是做在一起的,所以总称存储器,同时在其C3004、C3009二个滤波电容上可以测量通过存储器的供电来判断它供电是否正常。

  Gll脚:VI0=1.8V是逻辑供电,在电容C2215引脚上可测到。在诺基亚手机中.10表示输入输出接口之意,这样的表示在其他手机中也相同。1.8V逻辑供电被送到CPUD2800的AA13脚、A4脚、CI脚、E21脚、J1脚、U21脚、Fl脚、Ll脚、Nl脚、Tl脚、U2脚、A19脚、Y4脚、AA17脚、B12脚、C21脚、A8脚、P19脚等,同样在滤波电容C2810、C2811.C2812、C2813、C2814、C2815、C2816、C2817、C2818上可测到此电压,同时在CPU旁边的存储器D3000引脚上也有VIO标示,接有滤波电容C3001、C3002、C3003、C3006、C3007、C3008,为存储器逻辑部分供电。

  Hll脚:VRl=2.5V是主时钟供电,在电容C2213引脚上可测到此电压,被送到主时钟晶体振荡器。寻找主时钟晶体振荡器的方法就是看标示有“AFC”英文的元件,同时该主时钟信号要经过射频放大,一般在射频IC旁边。在射频电路原理图的射频处理器右边可看到一个“AFC”的英文.它经过一个电阻R7509连接到G7501上,说明G7501就是主时钟晶体振荡器,在它的(4)脚上标示“VCC”的英文,表示直流供电之意,从这条线路寻找,到右上边看到有一个VR1的英文,它表示主时钟供电之意。

  提示:诺基亚手机电源lC输出的VR1经过测量都是送到主时钟晶体振荡器的,因此把VR1说成是主时钟供电。

  F9脚:其引脚上标有RSTX.是什么意义呢?从这里我们不能轻易地看出,但是可以从其电路寻找,它连接到恒压稳压ICN2390的C2脚,在测试点J2218上可以测到电压为3.7V.在C2脚上标示有“EN”,表示启动之意。A2脚通过电感L2390后标示有VCORE=1.35V(在C2801可测到).表示核心供电之意,即逻辑中央处理器CPU的供电。“核心”的意思可理解为CPU,因此可以将F9脚的RSTX理解为“核心供电启动控制信号”,该信号是在按下手机开机键后经电源lC控制输出的,控制核心供电同步送到逻辑CPU供电,满足CPU供电的条件。

诺基亚N96智能手机工作原理  第4张

  2)经过控制后产生的电压
  
  是指逻辑电路运行正常后,通过维持总线控制电源lC持续工作后输出的组电压,这些电压一般都是射频供电电压和一些功能电路的供电电压。下图中电源lC右边的G9脚、El0脚、Hl0脚、A7脚、B9脚分别输出VREF=1.35V、VAux=2.8V.VREC=I.8V、Vs1M1=1.8V\3.ov、VS1M2=1.8V等供电。

诺基亚N96智能手机工作原理  第5张

  VREF=1.35V表示射频供电,是送到射频电路的。在射频电路原理图中,在射频lCN7505的右上侧标示VREF=1.35V的,就是射频供电,经过了降压限流电阻R7503、电容C7518滤波后输入到射频IC的E2脚。注意:如果维修当中,这个电压不正常,必然导致手机无信号!

  VAUX=2.8V表示音频接口供电。

  VRFC=1.8V表示射频控制电路供电。射频控制电路又是集成在CPU内部的,因此该电压被送到CPUD2800的M20脚、N20脚。M20标示VDDARX,表示接收射频控制供电;N20标示VDDATX.表示发射射频控制供电。如果该电压不正常,会导致手机接收或者发射不正常,这时应检奄电源1C.一般加焊或者重植更换处理即可排除故障。

  VSIMl=1.8V\3.ov.表示SIM卡1的供电电压,它和以往的手机是相同的,也是在开机的瞬间产生的。在不插SIM卡的情况下,开机瞬间用示波器测量应从1.8V跳到3.OV,标不SIM的接口X2700.就是SIM卡接口,其3脚经一个电容C2700连接到VSIM1。如VSIMI电压异常.必然导致手机不认SIM卡,这时必须应电容C2700和电源lC。

  VSIM2=1.8V.表示SIM卡供电,不过N96手机是单SIM卡的电路,已经有VSIMl=1.8V\3.ov为SIM卡供电了.VSIM2=1.8V为谁供电呢?这里是被用作给电源lC内部供电。

  3)经过升压后产生的电压
  
  在手机的射频电路中有一个频率合成电路,该电路中有一个鉴相器PD需要5v左右的供电才能正常工作,手机的升压电压就是为它而供电的。如果没有这个供电或者供电不正常,都会导致手机接收电路不正常,手机无信号或者白屏死机等故障。那么升压电路又是怎么工作的呢?在诺基亚BB5系列手机中,升压电路是非常特殊的,不过也沿用了以往的DCT3、DCT4系列手机的特点,其表示方法都是用VCP来表示的,电压值为5.OV~5.2V,经过电源lC内部稳压后变成了4.7V的VRCP1送射频电路中的频率合成电路。下图所示是诺基亚N96手机VCP(5.OV)的电路。

诺基亚N96智能手机工作原理  第6张

  VCP电路是由32.768kHz电路、升压及其振荡电路与输出电路和通信控制电路等组成。而32.768kHz电路又是由电源lC(N2200)的J8、L8、L9等脚的电路组成;升压、振荡与输出电路由电源N2200的Al0、A11、Bl0、C9、F9等引脚的电路组成:通信控制电路由通信总线PUSL总线的PURX、SLEEPCLK、RSTX、SLEEPX来完成,它主要是控制升压后的稳压供电输出。

  VCP(5.OV)升压电路的工作原理:VBAT电压从N2200的C11脚输入作为升压VCP电路的供电.之后N2200内部的升压振荡电路工作,将直流供电信号转换成交流信号,再进行整流而得到。升压振荡电路的振荡信号是以32.768kHz信号来作为基准频率的,由此可以很准确地控制升压幅度。升压电路正常启动工作,产生VCP信号,通过CPU的控制(PUSL通信总线控制)来产生VRCP1(4.7V)稳压,供射频频率合成电路和5v的VBUS接口电路。

  维修时,可在电容C2232的两边用示波器测其升压波形,正常情况下,两边都会测到交流升压振荡波形,或者在电容C2211上测升压VCP信号,正常情况下可测到5.ov~5.2V的信号电平。若VCP(5.OV)升压产生电路不升压、升压偏高、升压偏低等,就会导致手机死机、白屏、定屏、无信号等一系列故障。在BB5系列手机中,开机死机、定屏、白屏的故障,大多都是VCP(5.OV)故障造成,如下图所示是手机主板上的升压电路结构及测试点。

诺基亚N96智能手机工作原理  第7张

  1)主时钟38.4MHz的产生电路
  
  在前面讲解过,寻找主时钟电路,必须找到主时钟晶体振荡器“AFC”标识。主时钟信号一般都要经过射频lC进行放大处理,所以一般都与射频lC有关。因此,可先寻找射频电路。仔细查看射频电路原理图,从射频lCN7505的右上附近可看到一个标示有“AFC”英文,再看它经过一个电阻R7509后,连接到一个序号为G7501器件的(1)脚,这就是主时钟晶体振荡器,如下图所示。

诺基亚N96智能手机工作原理  第8张

  主时钟晶体振荡器要正常工作,必须满足两个条件,这两个条件就是我们维修时的重点:一个是供电vx0条件,一个是控制AFC。从图7中可看到.G7501时钟晶体(4)脚标示为vCC.是其直流供电,是由电源lC输出的VRl(2.5V)来提供。当晶体振荡器得到供电后就开始振荡工作.产生38.4MHz时钟信号,从(3)脚输出(标示为OUT),直接送到接收射频lC的L9脚(OSCIN表示振荡信号输入)。

  不过我们要注意的是,这个时钟信号是送到射频IC,而不是直接进入CPU.问题是我们要寻找进入CPU作为其开机的主时钟,那怎么看呢?仔细查看,在射频IC的M9、K9脚外标示有RFCLK(1:0),就是主时钟信号的输出。再查看逻辑电路原理图,在该图的左边也有同样的标示,这就是从射频lC送来的主时钟信号.其中的(1:0)表示送来的时钟信号有两路,直接送到CPU的T21、R21脚,作为CPU的工作时钟。

  如果主时钟信号38.4MHz不准确,说明已发生了频率偏移现象,导致手机产生无信号故障,主要原因是AFC自动频率控制信号不正常引起.这时我们应该怎么分析维修呢?

  AFC自动频率控制信号是由电源IC内部的音频取样比较后输出的。从图7中可看到在电源lC的Jll标示为AFC英文,说明AFC自动频率控制信号是从电源IC输出的,送到主时钟晶体振荡器G7501的(1)脚的,具体测量点如下图所示。如果主时钟发生频偏现象,应检查电源lC以及AFC电路中的电阻R7509是否开路或虚焊。

诺基亚N96智能手机工作原理  第9张

  2)实时时钟32.768kHz信号产生电路

  32.768kHz信号的产生电路一般都是由电源lC内部振荡器与32.768kHz实时时钟晶体构成,见上图。电源lC得到供电后,其内部振荡器产生一个自由振荡信号从电源IC的L9脚输出,到实时时钟32.768kHz晶体的输入端,经固有频率控制后,从晶体一端输出到电源IC的L8脚输入。在电源lC内部经放大和时钟信号波形变换后,从电源lC的L5脚输出一个实时时钟信号SIClk通过与复位等信号合成的总线PUSL(7:0)到CPU的R19脚,作为CPU工作时的实时时钟信号,满足CPU工作的时钟条件。32.768kHz信号电路实物测量点如下图所示。

  在实时时钟电路当中.我们还必须注意实时时钟的供电问题!实时时钟有两路供电:一路是电源lC得到电池供电时,即为实时时钟晶体振荡电路供电:另一路是后备电池为实时时钟电路供电(1.5V)。电源IC在为实时时钟供电的同时还为后备电池充电,当将手机电池取下来时,后备电池就为实时时钟晶体振荡电路供电,所以我们把手机电池取下来后再装上.发现其时间显示与正常时间是同步的,并没有因取下手机电池而停止走时,这是因为有后备电池为实时时钟电路供电的缘故。

诺基亚N96智能手机工作原理  第10张

诺基亚N96智能手机工作原理  第11张

  (3)复位电路原理分析
  
  诺基亚手机复位信号都是从电源lC输出的,并且都是用PURX英文来表示,这是与其他手机不同的表示方法。如上图所示,复位信号从电源lC K3脚输出,经过与实时时钟构成总线PUSL (7:0)后送到CPUU2800的J18脚电路。此脚上连接有一个滤波电容C2200.在维修时可以通过测量该电容的电压值来判断复位信号是否正常工作,如下图所示。如果正常,用万用表或示波器测量应为2.5V的电压信号。如果没有这个电压信号.就说明复位电路不正常,应为电源IC虚焊或损坏。

诺基亚N96智能手机工作原理  第12张

诺基亚N96智能手机工作原理  第13张

  (4)软件运行及其维持信号电路原理
  
  软件要正常运行,必须保证硬件本身竞好为前提,并且供电、时钟、复位等条件都必须正常。

  硬件主要包括CPU、存储器及其相连的总线电路。

  手机总线分三路:第一路是数据总线:第二路是地址总线;第三路是控制总线。其表示分别为DATA(DA)、ADDESS(AD)、CTRL,或者将数据总线和地址总线共用表示为ADDA。

  仔细查看逻辑电路原理图,在CPU右边中上部分都是总线电路,从中间的P7~J4共有32条总线连接到暂存,标示为SDRAM_DA(31:0),表示暂存数据总线。从其右上边的D1~J3共有15条总线也是连接到暂存,标示为SDRAM_AD(15:0),表示暂存地址总线。从其右上边的W4一W5共有16条总线连接到暂存,标示为SDRAM_CTRL(15:0)表示暂存控制总线.这些都是CPU连接到暂存的总线。

  再来看连接到字库的总线:在CPU的右中间.C3~C7共有16条总线连接到字库,标示为MEMADDA(24:o),表示为字库数据和地址公用总线。并且在CPU的右中间F4~AA6共有12条总线连接到字库,标示为MEMCONT(15:0).表示字库的控制总线。

  了解了这些总线后,发现它们都是从CPU直接连接到存储器(字库和暂存)的,中间没有任何耦合元件.所以这些总线之中如果有其中的一条断线(模块引脚虚焊),都会导致手机逻辑部分硬件或软件不正常,即不开机或不能正常开机等故障,这时只要将相连的两个lC都分别取下,进行加焊、重植或者飞线连接即可排除故障。

  当以上硬件和软件资料都正常后.CPU就会输出作为控制电源IC持续工作的总线信号CBUS(3:0)及待机时钟控制Sleepx信号到电源IC。CPU左边中间的Y9脚(Cbusclk总线时钟)、W9脚(CbusDa总线数据)、V9脚(CbuaEnlx总线启动)分别送到电源lC的lA、K5、J5等三个引脚输入,控制电源lC的内部稳压电路.使电源lC维持输出组电压,手机开机实现接收和发射工作。

  在这三条总线上,可以看到J2206、J2207、J2209三个标示的测试点,用示波器在这三个点上测量其脉冲信号,可以判断逻辑电路是否正常工作。原因是逻辑电路必须正常工作才能输出这三个总线控制信号。那么应该怎样在手机主板上寻找这三个测试点呢?一般是通过原厂提供的元件分布图来查找(也可以通过测量来判断,但测量判断比较麻烦,因为要将CPU和电源lC都取下)。

  下面是就介绍通过元件图来判断测试点的方法,如下图所示。

  图中圈内的测试点就是此机三条总线测量点。我们用示波器测量这三点的电压值,如果测出它们是一个2.8V脉冲,说明是正常的,否则是逻辑电路工作不正常或者CPU虚焊或损坏,可以将其加焊或者更换排除故障。

诺基亚N96智能手机工作原理  第14张

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