手机的音频电路原理设计

摘要

本论文先分别论述了手机用麦克、耳机、蓝牙送话、受话、录音的原理，还论述了播放MP3、MIDI音、录音的原理，先从大体上分析了手机的音频原理。

接着以MOTO的经典机型E680为例，详细分析了手机的音频电路原理。

最后是关于手机音频的维修分析。

通过这次论文，在分析原理的基础上指导维修。

关键字：语音总线PCAP集成芯片龙珠（主CPU）NEP（从CPU）

Abstract

This paper first describes respectively phone with Mike, headphone, Bluetooth sent, the subject, recording the principle, also outlined the play MP3, MIDI Music, the recording of principle, with the general on the phone audio principle. MOTO then to the classic models E680 for example, gave a detailed account of the phone audio circuit. Finally, with regard to the maintenance of cell phone audio analysis.

Keywords : Speech PCAP IC Bus

目录

第一章绪论 (3)

第二章手机音频原理论述 (3)

2．1主MIC（麦克）的打电话原理 (4)

2．2主听筒接电话原理 (5)

2．3普通录音原理 (5)

2．4 播放普通录音原理 (6)

2．5耳机送话原理 (6)

2．6 耳机受话原理 (7)

2．7 蓝牙打电话原理 (7)

2．8 蓝牙接电话原理 (8)

2．9 播放MP3原理 (8)

2．10 免提接电话原理 (9)

2．11 播放MIDI音原理 (9)

2．12收音机使用原理 (9)

2．13 E680音频原理总结 (10)

第三章音频电路原理的详细分析 (11)

3．1 Y AMAHA电路原理分析 (11)

3．2收音机电路原理分析 (12)

3．3 音频的路由选择 (16)

3．4 耳机电路原理分析 (20)

3．5蓝牙电路原理分析: (22)

第四章音频故障维修分析 (23)

4．1 无铃声故障 (23)

4．2收音机不能调台,无声音 (26)

4．3无振铃，耳机无声 (27)

4．4 插耳机无收音机 (28)

第五章总结 (32)

第一章绪论

随着社会的不断发展，我们工作、生活越来越离不开通讯工具。手机作为其中便捷的一种通讯工具，手机的功能也越来越丰富，从最初基本的移动电话功能，到后来的短信收发、拍照、摄像、录音、游戏下载、听音乐、接收FM信号等等功能，我们对手机的运用越来越普遍。

手机要正常的工作，它的射频和音频部分是至关重要的，所以，对音频电路原理的分析有它的重要作用。

从射频与逻辑电路角度看，GSM手机其实是一个相当复杂的系统，早期GSM手机大都由二块电路板组成，一块负责射频信号的处理--射频板，另一块负责音频信号和逻辑控制信号的处理--音频逻辑板（有时也称为数字板），这二块板之间一般用插座相连（有时也会看到用排线相连的手机）。随着技术的发展，现在的手机射频板和音频板已合二为一，这样集成度更高，体积也更小。

逻辑部分主要有主处理器MCU、话音编解码器，外设控制驱动等电路。主处理器实际上是GSM手机的大脑，它控制手机的各部分电路协调起来工作，除此以外，一般主处理器还负责通信过程中呼叫接续控制等信令的操作。从DSP过来的数据，如果是信令，就由MCU处理，如果是话音，则送到话音Codec去处理，MCU通常还带有EEPROM，Flash RAM、 RAMROM等存贮体作为其程序、数据的存放处。一般软件升级，只需在EEPROM和FlashRAM中重写程序与数据即可。话音Codec主要是对话音信号，依据GSM话音信号RELP-LTP编解码方案，进行语音信号的编解码，同时也包含一部分信道编码，如交织，CRC处理等。话音Codec一般通过话音控制驱动芯片与麦克风、扬声器等外设相连，一方面是驱动外设，另一方面是保护Codec芯片。

第二章手机音频原理论述

以摩托罗拉的一款经典机型E680为例，论述手机的音频原理。

先介绍要频繁用到的几个芯片。

1．PCAP集成芯片，我们一般简称电源，其实它是一块集成了多功能的芯片，音频方面要用到的主要有DC/DC转换、解码、音频放大。

2．龙珠：主CPU。处理PDA（掌上电脑部分），大部分功能由它控制。

3．NEP：从CPU。处理接发数据。

2．1主MIC（麦克）的打电话原理

我们打电话时，我们的话音在MIC内的机械声波信号转换成模拟电信号，之后在PCAP 集成芯片内进行放大，A/D转换（13bit CODEC），再通过BB-SAP-RX语音总线到NEP内，再到中频、功放进行处理，最后到天线。

我们边打电话，边录音时，到PCAP集成芯片内进行放大，A/D转换（13bit CODEC），再通过BB-SAP-RX语音总线到龙珠（AP部分），存储在AP部分的FALSH内。

2．2主听筒接电话原理

当接收来的信号到中频去载波，然后到NEP 解码，再通过BB-SAP-TX 语音总线到PCAP 集成芯片内进行D/A 转换（13bit CODEC ），最后进行放大，推动听筒发音。

当我们录受话音时，到

NEP 解码之后，通过BB-SAP-TX 语音总线到龙珠（AP 部分），存储在AP 部分的FALSH 内。

2．3普通录音原理

我们通过MIC （麦克）录音时，手机的MIC 把我们录的声音（机械声波信号）转换成模拟电平信号，然后到到PCAP 集成芯片内进行放大，A/D 转换（13BIT CODEC ），再通过BB-SAP-RX 语音总线到龙珠（AP 部分），存储在AP 部分的FALSH 内。

2．4 播放普通录音原理

当从龙珠里面存贮的语音信息被提出来之后,通过AP-SAP-TXD3语音总线到PCAP集成芯片内进行D/A转换（13BIT CODEC），最后到放大器进行放大，推动扬声器发音，我们就听到录音了。

2．5耳机送话原理

当我们用耳机打电话时，我们的话音在耳机内的机械声波信号转换成模拟电信号，之后在PCAP集成芯片内进行放大，A/D转换（13BIT CODEC），再通过BB-SAP-RX语音总线到NEP内，再到中频、功放进行处理，最后到天线。

我们用耳机边打电话，边录音时，到PCAP集成芯片内进行放大，A/D转换（13BIT CODEC），再通过BB-SAP-RX语音总线到龙珠（AP部分），存储在AP部分的FALSH内。

2．6 耳机受话原理

当接收来的信号到中频去载波，然后到NEP解码，再通过BB-SAP-TX语音总线到PCAP 集成芯片内进行D/A转换（13BIT CODEC），最后进行放大，推动听筒发音。

当我们录受话音时，到NEP解码之后，通过BB-SAP-TX语音总线到龙珠（AP部分），存储在AP部分的FALSH内。

2．7 蓝牙打电话原理

我们用蓝牙（BT）打电话时，我们的话音在BT耳机内就进行了A/D转换，再通过BB-SAP-RX语音总线到NEP内，再到中频、功放进行处理，最后到天线。

我们用蓝牙边打电话，边录音时，通过BB-SAP-RX语音总线到龙珠（AP部分），存储在AP部分的FALSH内。

2．8 蓝牙接电话原理

当接收来的信号到中频去载波，然后到NEP解码，再通过BB-SAP-TX语音总线到BT（蓝牙），最后加2.4G载波到（BT）蓝牙耳机。

当我们录受话音时，到NEP解码之后，通过BB-SAP-TX语音总线到龙珠（AP部分），存储在AP部分的FALSH内。

2．9 播放MP3原理

当我们播放MP3时，在龙珠里存储的音频信息通过AP-SAP-TXD3语音总线到PCAP集成芯片内进行D/A转换（16BIT CODEC），最后进行放大，推动扬声器发音，我们就能听到MP3了。

2．10 免提接电话原理

当接收来的信号到中频去载波，然后到NEP解码，再通过BB-SAP-TX语音总线到PCAP 集成芯片内进行D/A转换（13BIT CODEC），最后进行放大，推动扬声器发音。

2．11 播放MIDI音原理

存储在龙珠（AP部分）的FALSH内的MIDI音，通过DATA到YAMAHA芯片进行D/A转换，之后到PCAP集成芯片内进行前置放大，接着到放大器进行放大，最后就能推动扬声器发音，我们就听到MIDI音了。

2．12收音机使用原理

调频收音机（FM）接收到的音频信息，到到PCAP集成芯片内进行前置放大，接着到放大器进行放大，最后就能推动耳机发音。

2．13 E680音频原理总结

通过对手机的音频原理分析，我们知道了PCAP集成芯片内集成了A/D和D/A转换以及放大功能，看到BB_SAP语音总线用于话音传输，AP_SAP语音总线用于传MP3和录音。MIDI音的产生是在YAMAHA芯片中完成的。

第三章音频电路原理的详细分析

以MOTO手机E680为例，详细分析音频原理

3．1 YAMAHA电路原理分析

YAMAHA电路如下：

供电

音频数据输出到U900

MIDI音数据输入

上图是YAMAHA电路图，它是产生MIDI音的。MIDI音从20～27脚输入，从10脚和11脚输出再到PCAP集成芯片。

3．2收音机电路原理分析

U700为PHILIPS公司生产的FM收音模块。

特点: 频率范围76-108MHZ, 高灵敏度、高稳定性，低噪音。

手机以E680立体声耳机的导线作为天线，所以，只有接入耳机时,收音机功能才能被激活。AP_CLK32K_OUT是给U700提供的32K信号，用于芯片内部的锁相环做基准频率.对U700的控制是I2C电路。输出信号FM_AUDIO_OUTL, FM_AUDIO_OUTR到电源U900进行放大，并最终到U300进行功率放大。

FM电路图如下：

收音机模块U700的原理：

使用的是PHILIPS数字调谐单芯片，收音频率范围为：87.6MHZ-108MHZ,LC调谐振荡器，RF AGC电路，3W/R和I2C总线两控制方式供选择，等待模式，需要一个32.768KHZ

的时钟晶体。内置FM立体声解调器，PLL合成调谐解码器，自适应立体声解码，自动搜索功能。

基本工作原理：

天线输入电路：FM-ANT-IN经过R709后经过C715耦合送到C717，C716，L703组成的RF带通滤波器(87.6MHZ-108MHZ）送入U700的35，37脚通过的放大。AUDIO电源通过限流电阻和滤波电容后为U700内部的高通电路供电。

可调式LC谐振回路：2，3，4脚接内部VCO，外接变容二极管D700，D701，2脚为调谐电压输出，自动搜索时电压在1V内变化。VCO供电由AUDIO-D经过R700的限流C701，C704的滤波加到U700的5脚。

I2C控制总线：内置I2C接口，通过U700的8，9脚控制，U600通过I2C对其进行搜台，选台操作。数字电源也是由AUDIO-D经过R702的限流和C702，C703的滤波加到U700的7脚。

CO震荡电路：来自U600的32K经R715，C718加到U700的17脚。

音频输出电路：经U700处理的模拟音频信号从23（右声道），22（左声道）输出到后级功放电路。

管脚功能简介：

FROM FM 收音机TO U900 K4 K5

PGA_INL，PGA_INR输入到U900的L6、J7脚,放大后由K5、K4脚输出。PCAP_OUTL，PCAP_OUTR，经C306、C307耦合为MIX_L，MIX_R。

3．3 音频的路由选择

U301是四刀双掷合路器，U303是音频滤波器，音频信号是经过滤波器后进行放大，还是经合路器后直接到U300放大，是由FLT-SEL信号控制。

框图如下:

当FLT-SEL为高电平时，PCAP-OUTL→MLX-L→FLT-LIN→FLT-OUTL→LIN→到U300放大左声道信号, PCAP-OUTR→MLX-R→FLT-RIN→FLT-OUTR→RIN→到U300放大右声道信号。如果FLT-SEL为低电平时,PCAP-OUTL→NO-FLT-L→LIN→到U300放大左声道信号,

PCAP-OUTR→NO-FLT-R→RIN→到U300放大右声道信号,U303是音频滤波器,YAMAHA和通话语言信号本身是很少有杂波的,只有在进行立体声收音时,干扰较大,所以滤波器对收音机有明显的作用。如果U303坏导致振铃音不正常，完全没必要换U303，将FLT_SEL置为低电平，或去掉U303，连通FLT_LIN， FLT_OUTL， FLT_RIN， FLT_OUTR即可。

具体电路图如下：

供电

U300音频功率放大器,框图如下:

U300是美国国家半导体公司推出的,专为行动电话而设的Boomer(声频子系统)。声频子系统的独特之处，在于将音频放大器、声量及混音控制，以及3D环绕声音等功能整合在小巧的micro SMD 封装之内。设有适合手机采用的立体声喇叭放大器，可为每一声道提供495 mW的输出功率，另外还设有33 mW的立体声耳机放大器，可提供分为32级的音量控制，而且左、右及单声道的音量均可独立控制。这款只需3.3伏供电的声频子系统设有立体声喇叭放大器，可透过单声道喇叭传送更优美的音响效果，也设有可将43 mW功率输入32 欧姆负载的单声道

耳机放大器以及另有独立供电的免持听筒线路输出。即使左右喇叭摆放得太近，仍然可以改善

立体声各个高低声部的定位；同时，即使系统在体积或设备上受到限制，仍然可解决这方面的种种问题。芯片的功能可以通过I2C加以控制。

左右声道分两路到U300进行放大，放大器由B+供电，有两个放大通道，区别在于放大倍数不一样。HPR，HPL的放大倍数小，输出给耳机的.LLS-POS,LLS-NEG,RLS-POS,PLS-NEG,放大倍数大，输出是推动两个扬声器的.I2C-SCL，I2C-SDA是I2C电路，AP控制U300的两个信号，控制用U300的哪路放大电路工作，Q300是放大电路接地，如果Q300断路，U300就无法工作，无输出。

3．4 耳机电路原理分析

下图为立体声耳机接口J904的实物图,也可支持单声道耳机.

耳机第一脚是收音机的天线端；第二脚是左声道听筒信号端；三脚是右声道听筒信号端；四脚是麦克信号输入端；五脚为耳机中断信号端；六脚悬空。

在平时没插耳机的时候，A1INT上有一个V-AUDIO供电，但因为5脚和3 脚是连在一起的，而第3脚有一个1K的下拉电阻，它会把此电压拉低，（所以在没插耳机时E680的A1INT中断信号是个低电平，当耳机插头插上后，它会把耳机座的3，5脚分开，此时A1INT 将会输一个高电平给CPU，从而判断耳机已插上。