高性能、高集成度的TD

1、高性能、高集成度的td作為中國(guó)原創(chuàng)技術(shù)，與wcdma及cdma2000并列的第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)td-scdma技術(shù)已步入有用化階段。隨著td-scdma產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的成立和進(jìn)展，以產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟為核心的籠罩、設(shè)備、系統(tǒng)、終端和科研的產(chǎn)業(yè)鏈已基本形成。隨著td-scdma實(shí)驗(yàn)網(wǎng)在北京、成都、重慶三地開(kāi)通和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的開(kāi)展，對(duì)td-scdma的進(jìn)展已無(wú)多少懸念。然而td-scdma的各種技術(shù)優(yōu)勢(shì)并不能夠解決其技術(shù)形成晚的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)的td-scdma的產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化均無(wú)法與wcdma和cdma2000相比，特殊是在集成研發(fā)方面。td-scdma手機(jī)終端的核心由(rfic)、模擬基帶(abb)和數(shù)字基帶(dbb)

2、組成?，F(xiàn)今手機(jī)通常采納雙芯片解決計(jì)劃，即射頻芯片和基帶芯片。前者涵蓋了射頻接收、放射、頻率合成和功率放大等功能，后者則包含了模擬基帶和數(shù)字基帶功能，分離實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理和協(xié)議處理?，F(xiàn)在自立的abb芯片已不多見(jiàn)，如公司的max19700。但在產(chǎn)業(yè)化初期階段，研發(fā)td-scdma專用的abb芯片仍然故意義。首先dbb芯片是一款純數(shù)字芯片，因此dbb芯片可以隨著創(chuàng)造工藝的演進(jìn)而演進(jìn)，而abb芯片作為一款典型的混合信號(hào)芯片，其成本對(duì)工藝并不敏感。第二集成基帶解決計(jì)劃主要是為了降低終端設(shè)計(jì)難度和創(chuàng)造成本，但假如能夠合理分配功能，提高各自的集成度，分別的解決計(jì)劃同樣具備競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí)分別計(jì)劃有利于降低各自的研發(fā)

3、成本、縮短研發(fā)周期、加快有用化進(jìn)程，在現(xiàn)階段對(duì)于td-scdma這樣的新興技術(shù)是可行和有利的。為此捷頂微(上海)有限公司推出了一款td-scdma終端專用的abb芯片as2003。as2003是一顆高性能、高集成度的td-scdma終端專用abb信號(hào)處理芯片，其內(nèi)部架構(gòu)見(jiàn)圖1。芯片中集成有多路中頻信號(hào)數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、中頻信號(hào)、低通、多路輔助數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和單路帶選通開(kāi)關(guān)的多路輸入輔助模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。此外as2003還集成了完整的音頻處理電路和輔助電路，包括帶雙路輸入和雙路輸出的單聲道音頻編，音頻，可用于電池或溫度信號(hào)檢測(cè)的輔助模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、開(kāi)關(guān)機(jī)檢測(cè)電路和低電壓監(jiān)測(cè)庇護(hù)電路，集成的實(shí)時(shí)時(shí)鐘可提

4、供豐盛的定時(shí)功能。采納1.8/3.0v供電的as2003有著優(yōu)秀的信號(hào)處理性能和極低的功耗，收發(fā)通道電路工作的典型僅10ma，在關(guān)機(jī)和實(shí)時(shí)時(shí)鐘工作時(shí)，工作電流僅有5ua，可顯然延伸終端的通話時(shí)光和待機(jī)時(shí)光。mini-bga的封裝和極少的外圍被動(dòng)元件需求可有效節(jié)約面積、簡(jiǎn)化終端設(shè)計(jì)、降低成本。as2003的實(shí)現(xiàn)abb芯片最基本的功能就是實(shí)現(xiàn)對(duì)正交中頻信號(hào)的模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換，因此需要雙路處理rf芯片輸出的正交模擬i/q中頻信號(hào)、雙路處理dbb芯片生成的正交數(shù)字i/q中頻信號(hào)。這些adc和dac要有合適的采樣和轉(zhuǎn)換精度及速率、高信噪比、高無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍、優(yōu)良的相位和增益匹配度。圖1：as2003內(nèi)部架

5、構(gòu)暗示圖as2003采納雙路10位adc和雙路10位dac，支持最高5.12msps采樣頻率的設(shè)計(jì)。當(dāng)輸入640khz模擬中頻信號(hào)，采樣率為5.12msps時(shí)，adc的sinad達(dá)到54.9db，sfdr可達(dá)78dbc。協(xié)作集成的全差分輸入放大器，i/q通道的相位匹配度可達(dá)±0.22°，增益匹配度為±0.02db。在中頻發(fā)送電路部分集成了一可選通的帶寬640khz的，其旁瓣抑制大于55db。當(dāng)?shù)屯V波器工作時(shí)，dac的阻帶抑制大于55db，典型的i/q通道的相位匹配度可達(dá)±0.16°，增益匹配度為±0.05db，并可通過(guò)調(diào)整輸出共模電

6、壓來(lái)調(diào)整i/q信號(hào)的失調(diào)。adc和dac分享的高速數(shù)據(jù)，在滿足td-scdma時(shí)分雙工(tdd)工作模式的前提下舉行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)總線由adc i/q復(fù)用電路、dac i/q解復(fù)用電路和收發(fā)雙工電路共同實(shí)現(xiàn)，接口采納半雙工模式，dbb芯片可通過(guò)轉(zhuǎn)變放射/接收(tx/rx)信號(hào)來(lái)控制數(shù)據(jù)傳輸方向。為了降低對(duì)時(shí)鐘頻率的要求，as2003采納雙速率模式設(shè)計(jì)，即在時(shí)鐘的上下沿均傳輸數(shù)據(jù)，上邊沿傳輸i路數(shù)據(jù)，下邊沿傳輸q路數(shù)據(jù)。除了射頻信號(hào)外，dbb芯片需要通過(guò)轉(zhuǎn)變射頻前端電路的各類放大電路的增益來(lái)調(diào)節(jié)接收敏捷度和放射功率，同時(shí)還要通過(guò)調(diào)節(jié)射頻前端電路的頻率合成器來(lái)轉(zhuǎn)變射頻頻率。為此as2003集成了

7、三路自立的12位精度輔助dac，可分離用于生成rf芯片中的接收放大器，頻率合成器和發(fā)送放大器的模擬控制信號(hào)。這些dac通過(guò)spi接口接受來(lái)自dbb芯片的控制數(shù)據(jù)，在銜接20k負(fù)載時(shí)每路dac的建立時(shí)光小于0.3us，這種迅速建立特性能有效地保證dbb芯片對(duì)rf芯片的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。在手機(jī)終端中音頻處理是一重要組成部分，其性能挺直影響用戶的用法體驗(yàn)。as2003中集成的高性能16位-音頻編解碼電路提供了豐盛的特性。這一音頻編解碼電路包含可挑選的雙路麥克風(fēng)輸入，高保真的差分單路音頻輸出，集成的最大輸出功率可達(dá)400mw的揚(yáng)聲器功率放大器，以及內(nèi)置的可變?cè)鲆娴臄?shù)字side-tone音效處理電路，從而提供了

8、完整的手機(jī)音頻解決計(jì)劃。大于73db的典型信噪比和小于-73db的thd，32級(jí)的延續(xù)音量調(diào)整能力，使得集成的音頻編解碼器已徹低能夠替代專用的手機(jī)音頻芯片。此外as2003提供兼容性的數(shù)字音頻接口，可配置4線pcm接口能夠輕松地兼容多種標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字音頻接口，如pcm、mcbsp、serialport和i2s。良好的性能和兼容性提高了對(duì)dbb芯片的挑選自由度。除上述功能外，as2003還提供了一些能進(jìn)一步簡(jiǎn)化手機(jī)終端設(shè)計(jì)的功能。集成的帶選通開(kāi)關(guān)的4路輸入10位sar-dac可用于實(shí)現(xiàn)對(duì)如電池電壓或溫度等模擬信號(hào)的測(cè)量，可協(xié)助dbb芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓、溫度等多種模擬量的監(jiān)控。as2003實(shí)現(xiàn)的開(kāi)關(guān)機(jī)控制電

9、路協(xié)作電源調(diào)整芯片，運(yùn)用合理的設(shè)計(jì)即可實(shí)現(xiàn)帶記憶的單按鍵啟動(dòng)或關(guān)閉手機(jī)，而無(wú)需依靠專用的手機(jī)電源管理解決計(jì)劃。電池監(jiān)測(cè)庇護(hù)電路則可實(shí)現(xiàn)對(duì)手機(jī)電池電壓的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)電池電壓降低到閾值時(shí)，as2003能夠自動(dòng)關(guān)閉手機(jī)以庇護(hù)電池。as2003中集成的超低功耗實(shí)時(shí)時(shí)鐘則提供了越發(fā)有用的功能，它不僅能為系統(tǒng)提供的精確的時(shí)光，而且通過(guò)可編程多模式的鬧鐘功能產(chǎn)生中斷信號(hào)，實(shí)現(xiàn)諸如定時(shí)開(kāi)機(jī)、定時(shí)關(guān)機(jī)、定時(shí)喚醒等等功能。as2003的典型應(yīng)用得益于良好的設(shè)計(jì)和集成度，僅需選配少量的和，就能夠采納as2003與rf芯片(組)和dbb芯片構(gòu)建完整的td-scdma手機(jī)核心解決計(jì)劃。as2003提供的接口可分為rf接

10、口、dbb接口、音頻接口、電源接口和輔助接口(圖2)。圖2：as2003的典型應(yīng)用as2003的rf接口提供了模擬信號(hào)接口和模擬控制接口。模擬信號(hào)接口分為2對(duì)4路i/q輸入接口和2對(duì)4路i/q輸出接口，分離用于銜接rf芯片中頻信號(hào)的輸出和輸入。4對(duì)接口均采納差分方式，可以與rf芯片挺直銜接。如需進(jìn)一步提高性能，也可選用ac耦合銜接方式，此時(shí)僅需增強(qiáng)兩顆分壓電阻，從as2003提供的基準(zhǔn)電壓取出中間電壓，作為i/q adc輸入的共模電壓。as2003輸出的3路模擬控制信號(hào)可挺直銜接射頻前端的agc、afc和apc接口，其0.3v至2.2v的電壓范圍可滿足對(duì)絕大部分rf芯片的控制要求。as2003

11、的dbb接口比較多，但基本上挺直銜接即可，包括10位的高速數(shù)據(jù)總線、2路spi接口、時(shí)鐘接口、收發(fā)信號(hào)接口和pcm數(shù)字音頻接口。其中2路spi接口是主要控制接口，均工作于slave模式，spi1接口用于控制as2003的數(shù)據(jù)收發(fā)模塊和3路rf控制用dac，spi2接口用于控制其它功能。dbb芯片與as2003可透過(guò)半雙工的高速數(shù)字總線交換中頻信號(hào)數(shù)據(jù)，但dbb芯片需要主動(dòng)控制收發(fā)信號(hào)接口以調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)流向。as2003可輸出標(biāo)準(zhǔn)的32.768khz時(shí)鐘方波至dbb芯片，dbb芯片也可通過(guò)spi2接口讀取或設(shè)置as2003中的實(shí)時(shí)時(shí)鐘(包括日期和時(shí)光)，設(shè)置后as2003將自行維護(hù)實(shí)時(shí)時(shí)鐘。as2003提供了多模式的鬧鐘功能，經(jīng)spi2設(shè)置后，as2003能夠定時(shí)產(chǎn)生中斷信號(hào)，實(shí)現(xiàn)諸如定時(shí)開(kāi)機(jī)、定時(shí)關(guān)機(jī)功能，也可定時(shí)喚醒dbb芯片。as2003的音頻接口包括pcm接口、耳機(jī)輸出接口、揚(yáng)聲器輸出接口和主/備麥克風(fēng)接口。pcm接口可通過(guò)spi2接口配置，配置后可兼容pcm、i2s，mcbsp和serialport等多種數(shù)字音頻接口規(guī)范。耳機(jī)輸出接口需要一顆分壓電阻，而差分的揚(yáng)聲器輸出接口可挺直驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，在8負(fù)載時(shí)最大輸出功率可達(dá)400mw。主麥克風(fēng)接口為差分輸