SlideShare una empresa de Scribd logo
1 de 84
Descargar para leer sin conexión
2ª forros.qxd:Maquetación 1 15/10/13 10:35 Página 1
Le proponemos el estudio de un curso que le enseña el funcionamiento de las diferen-
tes etapas que constituyen a los teléfonos celulares de tecnología GSM. Nuestra idea es
proporcionar conocimientos para que los estudiantes, técnicos e ingenieros puedan solu-
cionar diferentes problemas que involucren a estos aparatos. Es necesario aclarar que
para realizar este trabajo nos basaremos en los manuales de servicio de equipos de di-
ferentes marcas, comenzando con el diagrama en bloques de un teléfono Sony y prosi-
guiendo con análisis detallados de unidades Motorola, dado que los desarrolladores de
dicha empresa han tomado un cuidado especial en la elaboración de manuales, inclu-
yendo etiquetas y diferentes colores para el seguimiento de las señales en los circuitos
de las distintas etapas.
Empezamos explicando cada uno de los bloques que integran a un teléfono celular,
desde el circuito de antena hasta el sistema de apoyo del microcontrolador final que le
permite comunicarse con el exterior. Para la explicación elegimos un teléfono Motorola
de Nivel 3 porque puede operar tanto con tecnología GSM como CDMA y porque tam-
bién puede operar en la banda de 2.1GHz en UMTS.
Para la comprensión de este texto es preciso que el lector posea conocimientos de te-
lefonía y de tecnologías utilizadas para telefonía celular, temas que fueron desarrollados
en otras ediciones de Saber Electrónica y del Club Saber Electrónica y que Ud. puede
bajar sin cargo de nuestra web www.webelectronica.com.ar, haciendo click en el ícono
password e ingresando la clave: cursocel. Ud. debe ser socio del Club SE, lo cual es
gratuito y puede concretar en la misma web.
¿Por qué es un curso?
Porque Ud. tiene la oportunidad de ampliar cada tema expuesto en este tomo de co-
lección y hasta “inscribirse” (o registrarse) como alumno regular y así poder hacerme
consultas sobre telefonía celular de modo que cuando esté seguro de haber aprendido
lo suficiente pueda rendir un test de evaluación (también por Internet) y al aprobarlo ba-
jarse un Diploma que certifica que aprobó este curso.
Cabe aclarar que en la sección a la que ingresa con la clave “cursocel” posee ade-
más un curso sobre mantenimiento, reparación, flasheo y liberación de teléfonos celula-
res y hasta un apartado con notas y videos sobre liberación de teléfonos celulares de di-
ferentes marcas y modelos.
Por último, en el tomo 41 de la colección Club Saber Electrónica habíamos menciona-
do que este ejemplar describiría la forma de trabajar con teléfonos celulares Sony Erics-
son y Alcatel entre otras marcas pero decidimos “reprogramar” el contenido para que
pueda conocer mejor a los teléfonos celulares por dentro; sin embargo, Ud. puede des-
cargar todo ese material de nuestra web y hasta videos que lo guiarán paso a paso en
el servicio de dichos aparatos.
Club Saber Electrónica Nº 44. Fecha de publicación: AGOSTO de 2008. Publicación mensual editada y publicada por Editorial Quark, Herrera 761 (1295) Ca-
pital Federal, Argentina (005411-43018804), en conjunto con Saber Internacional SA de CV, Av. Moctezuma Nº 2, Col. Sta. Agueda, Ecatepec de Morelos, Mé-
xico (005255-58395277), con Certificado de Licitud del título (en trámite). Distribución en Argentina: Capital: Carlos Cancellaro e Hijos SH, Gutenberg 3258
- Cap. 4301-4942 - Interior: Distribuidora Bertrán S.A.C. Av. Vélez Sársfield 1950 - Cap. – Distribución en Uruguay: Rodesol SA Ciudadela 1416 – Montevi-
deo, 901-1184 – La Editorial no se responsabiliza por el contenido de las notas firmadas. Todos los productos o marcas que se mencionan son a los efectos
de prestar un servicio al lector, y no entrañan responsabilidad de nuestra parte. Está prohibida la reproducción total o parcial del material contenido en es-
ta revista, así como la industrialización y/o comercialización de los aparatos o ideas que aparecen en los mencionados textos, bajo pena de sanciones lega-
les, salvo mediante autorización por escrito de la Editorial.
Revista Club Saber Electrónica, ISSN: 1668-6004
2
Vallejo, Horacio - Un teléfono celular por dentro / dirigido por Horacio Vallejo. - 1a ed. - Buenos Aires : Quark,
2008. 80 p. ; 28x20 cm.
ISBN 978-987-623-074-2
1. Electrónica. I. Vallejo, Horacio, dir. II. Título
CDD 621.3 Fecha de catalogación: 30/06/2008
Director de la Colección Club SE
Ing. Horacio D. Vallejo
Jefe de Redacción:
Pablo M. Dodero
Autor de esta edición:
Ing. Horacio D. Vallejo
Club Saber Electrónica es una
publicación de Saber Internacional SA de
CV de México y Editorial Quark SRL de
Argentina
Editor Responsable en Argentina y
México:
Ing. Horacio D. Vallejo
Administración Argentina:
Teresa C. Jara
Administración México:
Patricia Rivero Rivero
Comercio Exterior Argentina:
Hilda Jara
Comercio Exterior México:
Margarita Rivero Rivero
Director Club Saber Electrónica:
Luis Leguizamón
Responsable de Atención al Lector:
Alejandro A. Vallejo
Coordinador Internacional
José María Nieves
Publicidad
Argentina: 4301-8804 - México: 5839-5277
Staff
Víctor Ramón Rivero Rivero
Olga Vargas
Liliana Vallejo
Mariela Vallejo
Javier Isasmendi
Ramón Miño
Fernando Ducach
Areas de Apoyo
Teresa Ducach
Disprof
Fernando Flores
Paula Vidal
Raúl Romero
Internet: www.webelectronica.com.ar
Web Manager: Luis Leguizamón
COMO FUNCIONAN LOS TELEFONOS CELULARES.
GENERALIDADES Y DIAGRAMA EN BLOQUES DE UN
MOVIL..............................................................3
Diagrama en bloques de la sección de RF de un
teléfono celular Sony .............................................3
Diagrama en bloques de sistema de banda base.5
Diagrama en bloques de la etapa de audio...........6
EL CIRCUITO DE ANTENA ..................................7
Introducción............................................................7
CIRCUITO DE RECEPCION GSM DE UN MOVIL.
CIRCUITOS FRONT END Y BACK END ................10
Introducción..........................................................10
El circuito FRONT END .......................................10
El circuito BACK END. Funcionamiento del U500
Magic LV..............................................................13
FUNCIONES DEL CONTROL DEL CIRCUITO DE
PROCESAMIENTO DE SEÑALES (MAGIC LV) ......17
Introducción..........................................................17
EL SINTETIZADOR / TRANSMISOR DEL CIRCUITO DE
PROCESAMIENTO DE SEÑALES .........................21
Introducción..........................................................21
EL CIRCUITO DE VCO Y EL AMPLIFICADOR FINAL
GSM.............................................................24
Descripción del oscilador controlado por tensión de
un teléfono celular................................................24
Descripción del Amplificador PA GSM ................24
EL CIRCUITO CONVERSOR WCDMA MAX 2388 .27
Introducción..........................................................27
Que es WCDMA? ................................................27
EL SISTEMA DE FI PARA WCDMA MAX2388.31
Introducción..........................................................31
Funcionamiento de este integrado MAX2309 .....31
PROCESAMIENTO DE SEÑALES. PROCESAMIENTO
DE LAS SEÑALES WCDMA EN BANDA BASE
“HARMONY LITE”. EL SINTETIZADOR. BLOQUE
TRANSMISOR DEL HARMONY LITE.....................35
Introducción..........................................................35
El sintetizador de señales WCDMA.....................38
El transmisor del Harmony Lite............................38
El MAX2363.........................................................41
MAX 2363 - TRANSMISOR WCDMA. EL
MODULADOR DE TRANSMISION DE UN CELULAR 44
Introducción..........................................................44
PA AMPLIFICADOR DE POTENCIA DE TRANSMISION
WCDMA.......................................................48
Introducción..........................................................48
El Amplificador de salida TX................................48
CARGA DE BATERIA DE UN TELEFONO CELULAR51
El Regulador de voltaje........................................52
SISTEMA DE AUDIO DE UN TELEFONO CELULAR 55
Introducción..........................................................55
La Recepción de audio........................................55
La Transmisión de audio .....................................57
Etapa de audio de potencia & PCAP ..................60
Procesador de banda base..................................60
BLUETOOTH EN LOS TELEFONOS CELULARES....65
Introducción..........................................................65
Más sobre Bluetooth............................................68
GPS EN LOS TELEFONOS CELULARES .............69
Introducción..........................................................69
GPS en los teléfonos celulares............................73
Póngale GPS a su celular....................................74
LA CAMARA Y EL PROCESADOR DE MANEJO DE
PUERTOS .......................................................75
Introducción..........................................................75
El patrón RGB de Bayer ......................................75
Helen: El procesador de apoyo ...........................78
Club Saber Electrónica 3
Diagrama en Bloques de la Sección de
RF de un Teléfono Celular Sony
La figura 1 muestra el diagrama en bloques del
sistema de transmisión y de recepción de un teléfo-
no celular Sony de banda dual que opera con tec-
nología GSM. Note que el teléfono opera en las
bandas de 900MHz y 1.8GHz; es decir, se trata de
un equipo que no va a funcionar en determinados
países de la región, pero la explicación que brinda-
mos es válida para todos los teléfonos de caracterís-
ticas similares. La antena se acopla mediante un in-
terruptor mecánico (se trata del sistema de encastre
de la antena) y luego por medio de una llave elec-
trónica recibe la señal desde el transmisor o envía
la señal hacia el receptor.
Sobre la línea de transmisión, entre la antena y
el interruptor mecánico se coloca un conector para
poder colocar una antena externa cuando su uso
sea necesario. El interruptor es tal, que al colocar la
antena externa se desconecta la antena fija.
El receptor consiste entonces, en dos etapas de
RF separadas para funcionar en E-GSM y DSC, por
medio de un filtro de superficie (SAW) para la ban-
da de 900MHz y por medio de un filtro cerámico
para la banda de 1800MHz. Un primer filtro GMSK
(Gaussian-filtered minimum shift keying, filtro gaus-
siano de mínimo ruido) lleva las señales, ya sea de
1800MHz o 900MHz, a un valor de frecuencia in-
termedia de 440MHz.
La señal de FI de 440MHz es amplificada y nue-
vamente convertida por un demodulador IQ (demo-
dulador de fase o de cuadratura) de modo que las
señales resultantes son detectadas y filtradas para
obtener las señales I (fase) y Q (cuadratura) que se-
rán procesadas por las etapas de voz, de acuerdo
con las indicaciones dadas por el microcontrolador.
Para poder realizar estas tareas con éxito, se
emplea un oscilador a cristal de 13MHz VCTCXO
4 Club Saber Electrónica
Figura 1
Club Saber Electrónica 5
(voltage-controlled-temperature-compensated crystal
oscillator, oscilador a cristal controlado por tensión
con compensación de temperatura). Dicho oscilador
genera la señal de clock para el PLL y las etapas de
banda base.
En la etapa transmisora, la señal que llega en
banda base se modula en una etapa “Moduladora-
GMSK” para llevarlas a portadoras de las bandas
de 900MHz y 1800MHz. Vea que la modulación
se realiza por medio de dos osciladores controlados
por tensión (VC0), uno de 195MHz para GSM y
otro de 325MHz para DCS 1800. Estas conversio-
nes se realizan por medio de moduladores balan-
ceados IQ y un posterior bloque sumador (APC
Loop). Cabe aclarar que todas las señales IQ y de
RF son tratadas en moduladores balanceados para
disminuir interferencias (crosstalk effects).
De acuerdo con las recomendaciones para
GSM, el transmisor y el receptor nunca son activa-
dos al mismo tiempo.
Diagrama en Bloques del
Sistema de Banda Base
El sistema de banda base consiste en dos circui-
tos integrados, uno digital (IC1) y otro analógico
(IC2), figura 2. La memoria externa que se puede
Figura 2
6 Club Saber Electrónica
manejar es de 36 MBits, 32MBits para la Flash
ROM y 4MBits para la memoria SRAM. El circuito
integrado digital IC1 se encarga de procesar la se-
ñal GSM que ya está en banda base, de acuerdo
con los protocolos de comunicaciones establecidos
en el estándar ETSI. Este circuito integrado digital se
encarga de procesar las señales por medio de un
proceso digital DSP (Digital Signal Processing) de
acuerdo a un programa interno y a los datos que se
encuentran en la memoria. Para efectuar todas estas
tareas, este circuito integrado posee al “corazón”
del teléfono, que es el microcontrolador que efectúa
las diferentes operaciones, apoyándose en una me-
moria RAM interna.
El circuito integrado digital también posee el cir-
cuito de reloj y varios puertos y compuertas CMOS
para comunicarse con otros elementos.
En definitiva, es un integrado que realiza las ta-
reas de codificación y decodificación necesarias pa-
ra establecer las diferentes señales de transmisión y
recepción.
El integrado analógico IC2 posee un sistema
A/D-D/A (conversor analógico/digital y digital/a-
nalógico) que permite el procesamiento de las seña-
les IQ y de las señales de voz.
Este integrado posee todas las etapas que permi-
ten el procesamiento de las señales de voz, las inter-
fases para procesar los señales I (fase) y Q (cuadra-
tura) que pueden soportar los modos “single slot” y
“multi slot”. También posee circuitos auxiliares para
el control de RF, un regulador de tensión (provee una
tensión regulada), el control de carga de la batería
y el sistema de análisis de encendido del teléfono.
Este circuito integrado también posee un sistema
que genera la tensión de alimentación y la tensión
de reset.
Para comunicarse con IC1 posee un puerto serial
en banda base (BSP) y un puerto para comunicacio-
nes de voz (VSP), ambos permiten comunicarse con
el DSP. También posee un puerto serial UPS para co-
municarse con el microcontrolador de IC1 y un puer-
to serial TSP para comunicarse con la unidad de
procesamiento de tiempo real (con el reloj), para
que ambas etapas estén en sincronismo.
Diagrama en Bloques
de la Etapa de Audio
En la figura 3 se muestra este bloque, que es un
sistema multitarea que se encarga de activar el mi-
crófono, los parlantes (bocinas) y el timbre del vibra-
dor. En este caso, la frecuencia de vibración es de
130Hz. *********
Figura 3
Club Saber Electrónica 7
Introducción
La recepción de señales en todas las bandas por
medio de un teléfono celular comienzan en la ante-
na del móvil, ya sea externa o interna.
En la figura 1 podemos apreciar un diagrama
en bloques de la etapa de antena de un teléfono
Motorola Nivel 3 (en este caso hacemos referencia
a un equipo A920 que además de las bandas nor-
males de trabajo, también opera en UMTS en
2.1GHz). M001 es un interruptor mecánico que une
a la antena con el circuito interno y que desconecta
a la antena del teléfono del circuito interno cuando
se conecta una antena externa. El camino de la se-
ñal de RF “cambiará” entonces, cuando se conecte
una antena externa al conector macho del tipo
SMA. La señal (ya sea proveniente de la antena del
teléfono o de una antena externa) llega a un FEM
(Front End Module o módulo de salida) que se en-
carga de seleccionar “el sistema” de trabajo y pro-
veer las condiciones de operación para dicha ban-
da (seleccionará entre EGSM, DCS, PCS Y WCD-
MA). La selección para trabajar con tecnología
GSM se realiza mediante líneas de control que en
el diagrama en bloques tienen el N_BAND_1 y
N_BAND_0_G. La selección de modo es hecha por
líneas de control (HL_TX_EN, RX_EN_LIFE, N_GS-
M_EXC_EN, y GSM_EXC_EN). Note la forma en
que se recepcionan señales WCDMA. Existe un
“arreglo circuital” que permite que mientras que el
teléfono esté trabajando en un sistema GSM en
cualquier banda, éste pueda descubrir señales de
una estación de base de WCDMA. El microcontro-
lador podrá tomar la decisión de “sincronizarse con
sistema WCDMA, en función de cómo esté progra-
mado.
De la misma manera, si el móvil está operando
en WCDMA y se detecta una estación base EGSM
se podrá tomar la decisión de emigrar de WCDMA
hacia EGSM para que el celular siga funcionando
8 Club Saber Electrónica
(ahora con otro sistema, de acuerdo con lo detecta-
do de la estación base). Esto no será posible para
señales de estaciones base que operen en las ban-
das PCS y DCS.
Las señales recibidas en la antena entre 2110 y
2170MHz verán el interruptor de RF como un circui-
to abierto en cualquier posición. Por consiguiente,
las señales de RX WCDMA (WCDMA_RX) serán en-
viadas hacia el receptor WCDMA a través del blo-
que FL010. Este bloque debería tener una pérdida
de inserción máxima de ~0.5dB. Para otra banda
que no sea WCDMA, FL010 se comporta como un
circuito abierto, impidiendo a las señales llegar has-
ta el receptor WCDMA.
Q902 es un dispositivo FET dual que se emplea
para seleccionar la función N_BAND_) o la señal
proveniente del bloque MAGIC LV a la función múl-
tiple de la señal de control de N_BAND_0 que vie-
ne de la Magic LV. Con el empleo de Q902, N_GS-
M_EXC_EN seguirá a la banda N_BAND_0.
Q906 es otro sistema de selección tipo FET dual
para la selección entre GSM y WCDMA durante la
transmisión. Durante condiciones de transmisión
WCDMA, HL_TX_EN estará en un estado alto. Esto
abrirá los interruptores FETs en Q906, incapacitan-
do cualquier función de señal de líneas de control
NB_EXC_EN como N_BAND_0.
Q901 es usado para invertir la señal de control
que viene de Q906. Evidentemente, si Ud. no está
familiarizado con sistemas de transmisión y no cono-
ce los principios de funcionamiento tanto de la tec-
nología CDMA como de GSM, seguramente no va
a poder comprender las funciones recién especifica-
das pero “tendrá una idea” de cómo es el procesa-
miento de las señales en torno de la antena del ce-
lular. En la figura 2 se reproduce el circuito eléctrico
del circuito de antena de un móvil Motorola 920 en
el que podrá encontrar en qué consiste cada uno de
los bloques nombrados.
Cabe aclarar que estamos empleando una serie
de términos que el lector debería conocer para com-
prender la explicación que se está brindando y que
más adelante encontrará un vocabulario que lo
podrá ayudar cuando se le presenten dudas sobre
algún término. ********************
Figura 1
Club Saber Electrónica 9
Figura 2
10 Club Saber Electrónica
Introducción
Es evidente que todos los teléfonos celulares ha-
cen lo mismo (desde el punto de vista de comunica-
ciones) y por ello lo explicado sobre la etapa de un
móvil puede extenderse a todos los aparatos. Con-
tinuando con la descripción de las diferentes etapas
que componen a un teléfono celular, en este aparta-
do describiremos el diagrama en bloques de la eta-
pa de recepción para la tecnología GSM. Veremos
la etapa “final” y luego la descripción del sistema
que controla a este circuito, cómo se realiza la con-
versión de señal para obtener información digital
que pueda ser procesada por el microcontrolador
del teléfono. La explicación la haremos en base al
denominado “Magic LV”, circuito integrado (deno-
minado como U500 en celulares Motorola) que, co-
mo veremos, es el “corazón” del sistema.
El Circuito Front End
Una vez que una señal es detectada en la ante-
na de un móvil, ya sea EGSM, PCS o DCS, prime-
ro pasa por circuitos tipo “balun” (balanced-unba-
lanced) que convierten a dicha señal en “balancea-
da respecto de un punto de referencia” (convierte
una señal desequilibrada a la condición de línea
equilibrada, tal como sucede en un sintonizador de
un receptor de televisión) para luego ser conducida
al circuito integrado, que realiza su tratamiento y
que en el diagrama en bloques de la figura 1 co-
rresponde al “LIFE U625”. Al respecto, reiteramos
que hacemos la descripción de cada etapa basán-
donos en un teléfono Motorola Nivel 3 A920, pero
que lo explicado se aplica para saber cómo funcio-
na cualquier teléfono celular con similar tecnología.
Los balunes suelen introducir pérdidas del orden
de 1dB.
Club Saber Electrónica 11
El circuito integrado U625 posee un amplifica-
dor de bajo ruido (LNA) que le da a la señal el ni-
vel apropiado para su tratamiento, un oscilador
controlado por tensión (VCO) y una etapa mezcla-
dora convertidora para llevar a la señal recibida a
banda base. Dentro del integrado, la señal recibi-
da es mezclada con una señal para obtener una
Frecuencia Intermedia Muy Baja (VLFI) del orden de
los 100kHz. Se emplea esta configuración para
mejorar la salida del oscilador local (LO) cuya señal
será mezclada con la recepcionada por la antena y
que ingresa al integrado luego de ser equilibrada
por el balum. En esta etapa se realizan compensa-
ciones de corriente continua, con el objeto de obte-
ner una señal menos ruidosa. En el diagrama en
bloques de la figura 1, se obtienen diferentes con-
versiones según que la señal sea GSM, DCS o PCS.
Luego del tratamiento de la señal recepcionada te-
nemos, a la salida del integrado U625, las señales
de fase (I) y cuadratura (Q).
Para que el circuito integrado LIFE funcione sin-
crónicamente, se envían señales SPI de datos y reloj
desde una etapa “MAGIC” (regulador de tracking y
tensión de aislación del VCO).
El integrado de tratamiento de señal de RF
(U625 ó LIFE) posee cuatro amplificadores de bajo
ruido (de los cuales sólo se emplean tres) con dos
caminos en cuadratura para la señal: uno que pue-
de ser usado para la banda baja de 850MHZ ó
900 MHz (GSM de 850MHz ó 900MHz) y otro pa-
ra la banda alta en DCS de 1800MHz (1805MHz
a 1880MHz) ó en PCS de 1900MHz (1930MHz a
1990MHz). Todos los amplificadores son progra-
mables mediante interfase SPI (Serial To Parallel In-
terface, interfase serie a paralelo). Un bus SPI con-
siste en tres señales:
SPI_DATA
SPI_CLOCK
SPI_LATCH
Figura 1
12 Club Saber Electrónica
Figura 2
Club Saber Electrónica 13
Generalmente a esta interfase se la emplea pa-
ra controlar una señal interna por medio de un con-
trolador externo, que es lo que ocurre con los VCOs
del LIFE que deben ser controlados por el bloque
MAGIC_LV.
La señal RX_VCO es reenviada al prescaler de
entrada con una frecuencia que dependerá del ca-
nal seleccionado. La señal en este canal tiene una
amplitud de 30dB.
LIFE contiene tres osciladores controlados por
tensión (RX_VCO) los cuales operan a frecuencias
del orden de los 4GHz. Los tres osciladores interna-
mente se tratan para que provean señales en perfec-
ta cuadratura según la banda seleccionada (en es-
te ejemplo empleamos las bandas GSM =
900MHz, DSC = 1800MHz y PCS = 1900MHz).
La señal de entrada de RF de sintonía (RX_TU-
NE) proveniente del procesador de entrada (MA-
GIC_LV) selecciona la frecuencia de oscilación del
VCO a través de la aplicación de una tensión com-
prendida entre 0,5V y 4,5V.
De esta manera, las frecuencias de oscilación de
cada VCO local dependerá de cada tecnología o
banda y será:
DCS: 3610MHz - 35759MHz,
EGSM: 3700MHz - 3838MHz,
PCS: 3859 - 3980MHz.
La señal de AGC (control automático de ganan-
cia) es provista por un amplificador (común a las
tres bandas) y compartida por los cuatro amplifica-
dores. La ganancia del amplificador de AGC se
controla por medio de la tensión presente en un
“pin”, utilizando un conversor DA de 6 bits.
El seteo del AGC se realiza mediante las líneas
de programación SPIDATA, SPI_CLK y SPI_CE (figu-
ra 2).
El integrado LIFE tiene un detector de RF interno
en la entrada del amplificador de AGC.
El nivel de salida de corriente continua detecta-
do será comparado contra una señal de referencia,
que es seleccionable por medio del bus SPI, de mo-
do que el umbral pueda ser puesto a 0dB, 3dB,
6dB, o 9dB debajo del nivel, que causa el mal fun-
cionamiento de mezclador.
Si el nivel de la señal detectada es superior al ni-
vel de referencia, la línea AGC_GLAG irá a “1” ló-
gico, el MAGIC_LV recibirá este cambio de nivel en
la línea y cambia la ganancia del AGC hasta el ni-
vel necesario que haga que desaparezca ese “1”
en AGC_FLAG y vuelva a “0”.
Aclaremos nuevamente que tanto las señales de
fase (I/IX) como las de cuadratura (Q/QX), tienen
una frecuencia del orden de los 100kHz y represen-
tan valores bajos de frecuencia intermedia (VLIF).
El pin de entrada RX_EN_LIFE controla el estado
ON/OFF del receptor y del circuito PLL.
Para amplitudes de la señal presente en la ante-
na del orden de –50dB, se espera tener una señal
de VLFI de salida pico a pico del orden de 1mVpp.
El Circuito Back - End
Funcionamiento del U500 Magic LV
En la figura 3 podemos ver el diagrama en blo-
ques del sistema “back end” de recepción de un te-
léfono celular. Note que el primer bloque es la eta-
pa Front End (GSM RX Front End).
El circuito integrado Magic LV, entre otras cosas,
procesa las señales para las bandas EGSM, DCS Y
PCS (VLIF: RX_I, RX_I_X, RX_Q, Y RX_Q_X) que son
recibidas y enviadas a un primer bloque de recep-
ción (un circuito integrado llamado LIFE). Simple-
mente, el MAGIC_LV realiza una conversión analó-
gica a digital de las señales de fase y cuadratura
(I/Q), y envía los datos al procesador (POG) a tra-
vés de una interfase SSI (interfase serie sincrónica)).
El MAGIC_LV también tiene un amplificador de FI
digital programable, capaz de mejorar el rechazo
de la frecuencia imagen.
En este circuito integrado, cada canal posee un
Amplificador Mezclador (PMA), un filtro pasivo de
dos polos integrado (IFA), un amplificador adicional
seguido de un filtro activo programable de dos po-
los “antisolapamiento (principalmente requerido pa-
ra encontrar señales interferentes, Anti Aliasing Fil-
ter). Luego se tiene un conversor ADC pasabajo ti-
po sigma-delta, con un oscilador (clock) programa-
ble de sobremuestreo OVSCLK (sacado del oscila-
dor de referencia) igual a 13MHz para un espacia-
14 Club Saber Electrónica
do de canal (ancho de banda) de 200kHz, con una
señal de 13 bits.
Luego de los conversores sigma - delta, en cada
canal se colocan detectores digitales y fitros. De es-
ta manera, las señales resultantes se comparan con
un nivel definido por un detector de nivel (DET_LVL).
Si cualquiera de los niveles detectados excede el
umbral programado, entonces el pin DET_FLAG es
puesto en alto.
Esto indica que el nivel de señal es muy alto pa-
ra el modulador de delta sigma. DET_FLAG es leído
por el procesador, que responderá programando o
ajustando el nivel de AGC (control automático de
ganancia) de modo que la señal vaya bajando, pro-
ceso que continúa hasta que el pin DET_FLAG tome
nuevamente un nivel bajo.
Las salidas de los moduladores de sigma-delta
son procesadas digitalmente a través de un circuito
de cancelación de ruido y filtros. Un segundo osci-
lador local digital programable (LO), basado en da-
tos leídos desde la memoria ROM, genera oscilacio-
nes digitales en cuadratura, con corrección progra-
mable de ganancia/fase (llamado multiplicador ba-
lanceado complejo, Balanced Complex Mod) que
Figura 3
Club Saber Electrónica 15
Figura 4
16 Club Saber Electrónica
llevan a las señales I/Q (fase y cuadratura) a ban-
da base por medio de cuatro mezcladores de cua-
dratura, que proporcionan el rechazo de imagen de
los canales adyacentes. Un oscilador digital de cua-
dratura (Dig Quad Osc) se encarga de realizar la
corrección de ganancia y de fase, para compensar
los desajustes de las señales fase y cuadratura que
se producen durante su procesamiento. Luego de la
conversión a banda base y de la reducción de la se-
ñal imagen, las señales de fase y cuadratura son
procesadas por filtros digitales encargados de dar
“selectividad” al canal (lo que significa que estos fil-
tros son de alto factor de mérito) y un fuerte recha-
zo al ruido.
Un bus serie que consiste en SDFS Y SDRX, trans-
mitirá los datos RXI y RXQ en un formato de 2 seña-
les complementarias. BDR y BFSR son salidas del
MAGIC LV. BFSR es una señal de formación que mar-
ca el principio de transferencia de las señales de fa-
se y cuadratura I/Q. BDR es el conjunto de datos se-
riales. El reloj usado para la transferencia serial es
BCLKR. Cuando NB_RX_ACQ toma el estado alto,
MAGIC LV activará la interfaz SSI en la sección de
“receptor digital”.
De esta manera comenzará la transmisión de in-
formación sobre el bus serial como una sucesión nor-
mal de datos I y Q que son reconocidos y procesa-
dos internamente por el receptor digital. Por último,
en la figura 4 se tiene el diagrama en bloques de
las etapas intervinientes en este proceso, razón por
la cual deberemos analizar los bloques FL500 y
FL510, tema que desarrollaremos más adelante.
************************
Club Saber Electrónica 17
Introducción
Hemos visto que en los teléfonos Motorola Series
920/925, el procesamiento final de las señales de RF
para las bandas EGSM, DCS y PCS que está a cargo
de un sistema funcional llamado MAGIC LV. Vimos
cuál es el proceso de la señal durante la recepción y
quedó establecido que las diferentes funciones deben
ser controladas para el establecimiento de una comu-
nicación. Ahora veremos cómo se realiza el control de
estas funciones en el MAGIC LV.
El circuito MAGIC LV contiene 4 reguladores de
tracking (rastreo) y un superfiltro, que generará las ten-
siones de referencia para la mayor parte del IC así co-
mo para el circuito “front end” y del VCO principal.
Los reguladores de tracking se alimentan a través de
los pines REG_REF (vea en la figura 2 la relación de
estos pines con U510 y C514).
Los voltajes de referencia son filtrados y conduci-
dos adecuadamente (buffereados) para el empleo so-
bre el circuito integrado. Estas tensiones deben reali-
zar el tracking (el rastreo) dentro de un rango de
1.5%.
La tensión de alimentación se aplicará a los regu-
ladores de tracking, de modo que provocará un au-
mento sobre la línea REG_REF a los efectos de que se
realice el “rastreo” correcto de la señal hasta que es-
te valor baje a su potencial normal. Ahora bien, para
la fuente externa del VCO se emplea un superfiltro.
Este superfiltro está en cascada con un regulador
externo y cualquier “filtración” o interferencia con el
IC tendrá que proporcionar un rechazo de 80dB, de
modo que por cada 0,1V en el VCO habrá un corri-
miento de frecuencia de 217Hz con un “risetime”
(tiempo de subida) de 20µs.
Esto significa que la tensión de alimentación de la
batería se incrementará en 0,1V por cada 217Hz de
18 Club Saber Electrónica
variación con un tiempo de subida de 20µs y un ciclo
de actividad de 0,125V. Este superfiltro usa un transis-
tor de paso interno, que es capaz de conducir una co-
rriente de 30mA con una diferencia de tensión menor
de 0.4V entre los pines SF_SPLY y SF_OUT. En el pin
SF_SPLY se debe colocar un capacitor de 1µF. Como el
superfiltro “rastreará” la señal sobre SF_SPLY, se ten-
drá que sensar la energía durante el reset para “elimi-
narla” cuando sea necesario, aún cuando la tensión
de alimentación permanezca activa. Todas las tensio-
nes de alimentación dentro del IC deben estar dentro
del 5% de sus valores finales después de transcurridos
5 milisegundos de detectado un evento en el POR_LB.
Para esta finalidad se usa la tensión sobre el circuito
de reset dentro del oscilador a cristal de referencia.
El MAGIC_LV tiene dos juegos de interfaces SPI; un
juego es para manejar la interfaz de control para el
integrado LIFE (líneas AUXSPI) y otra como interfaz con
POG (líneas SPI). AUX_SPI_DX es la línea de entrada
de datos serial. AUX_SPI_CLK es la línea de entrada
de reloj, de modo que los datos que cambian ocurren
en el flanco (borde) creciente de esta señal. LIFE_CE es
la línea de habilitación del reloj que se activa con un
nivel alto para el integrado LIFE.
MAGIC_LV integra un sistema conversor digital
analógico (D/A) y controla la lógica para generar las
rampas de control del amplificador de potencia. Ade-
más, MAGIC_LV integra los amplificadores operacio-
nales y comparadores que reciben la salida detectada
del amplificador de potencia y crea el voltaje de con-
trol necesario para manejar el puerto de control del
amplificador de potencia basado en las rampas de
control. Cuando TX_KEYM va a estado alto, el regula-
dor de rampa recibe una entrada positiva. Esto hará
que el pin AOC_DRIVE directamente se eleve, lo que
a su vez causará que la salida PA también se eleve. El
aumento de la tensión de salida PA hará que DE-
T_AOC comience a elevarse hasta que el nivel de co-
rriente continua sobre DET_AOC exceda el nivel de co-
rriente continua sobre DET_REF por la compensación
del detector de RF, que hará una comparación con el
nivel de referencia. En este punto el comparador "De-
tector Activo" pasará al nivel bajo y comparará el ni-
vel de voltaje de entrada al integrador con el regula-
dor de rampa. Esto causará que el nivel PA deje de
elevarse, manteniendo el nivel presente como determi-
nado por la comparación de los 8 bits del regulador
de rampa. El lazo de control de PA necesita ahora una
tensión mínima para mantener el sistema de control en
un lazo cerrado.
El circuito MAGIC LV utiliza dos líneas SPI - GPO
que son usadas para controlar las bandas de opera-
Figura 1
Club Saber Electrónica 19
ción de los circuitos de RF GSM. Ellos son N_BAND_0
y N_BAND_1.
Cuando MAGIC LV va hacia el estado “ahorro de
batería” deja de alimentar las secciones de recepción
analógica (vía RX_EN_LIFE), El AOC, el sintetizador
principal y el superfiltro. Con esto nos aseguramos
que, en condiciones de reposo, el teléfono tendrá un
consumo mínimo, permitiendo una mayor duración de
la carga de la batería. **********
Figura 2
Club Saber Electrónica 21
Introducción
En los teléfono Motorola 920/925, hay un blo-
que funcional encargado de realizar el procesa-
miento de las señales llamado MAGIC LV. Ya hemos
explicado el procesamiento de las señales de RF pa-
ra las bandas EGSM, DCS y PCS durante la recep-
ción y cómo se realiza el control de estas funciones.
A continuación veremos la sección del sintetizador
de frecuencias para la transmisión.
El Circuito de Procesamiento de Señales (MA-
GIC_LV) interactúa con el procesador de banda ba-
se (POG), recibiendo datos SSI para la transmisión
en DMCS (la entrada digital para comenzar la mo-
dulación Tx: línea DMCS_MAGIC LV, en el diagra-
ma en bloques de la figura 1). También recibe la se-
ñal de reloj para una transferencia serial o sucesiva
en la línea TXCLK y los datos propiamente dichos en
la línea SDTX (Tx datos en serie) de POG. Tanto el
bit actual de los datos seriales como los tres bits su-
cesivos, se usan para establecer una de 16 formas
de onda posibles basadas en la suma de pulsos
Gaussianos almacenados en la memoria ROM.
La señal resultante será transmitida a una tasa
superior a 16x. Estos datos ingresan a un sintetiza-
dor (three-accumumalator fractional N synthesizer )
con una resolución de 24 bits.
Las líneas de control del VCO deben efectuar to-
do el desplazamiento de frecuencias para una ga-
ma de tensiones de control comprendidas entre
+0,3V y -0,3V de corriente continua. Los circuitos
de carga tendrán su propio pin de alimentación.
La tensión típica en este Terminal debe ser de
2.775V para que cada etapa cumpla satisfactoria-
mente con su función.
Esto, a su vez, permitirá el control o manejo de
filtros externos que operan en lazo, que a su vez
22 Club Saber Electrónica
permitirán el manejo de otros osciladores controla-
dos por tensión (VCOs).
También se obtiene un modo de modulación de
puerto dual con un conversor digital - analógico de
9 bits que realiza la modulación de la señal que se
obtiene sobre el pin GPO3. Esta señal, entonces, se
acopla al filtro de lazo para añadirla en los compo-
nentes de alta frecuencia de la modulación que pue-
den haber sido atenuadas en el camino del PLL. Es-
to permitirá el empleo de un ancho de banda menor
para el PLL principal para mejorar la pureza espec-
tral de la señal a transmitir. Para la banda EGSM la
salida de sintetizador es de 880MHz a 915MHz,
en DCS es de 1710MHz a 1785MHz con la modu-
lación GMSK y directamente es amplificado a la sa-
lida de transmisor.
El prescaler para el oscilador local (LO) principal
es capaz de aceptar frecuencias de entrada superio-
res a 2.0GHz. El nivel de esta señal estará entre -
20dbm y -10dbm. Hay dos entradas de prescaler a
este punto, y cada uno tiene una resistencia de
100Ω en serie entre el pin de entrada y el prescaler
real. El oscilador de referencia es un oscilador a
cristal de 26MHz. También se provee un control au-
tomático de frecuencia (AFC) por el autobús SPI pa-
ra efectuar compensaciones a través del sistema de
división de N fraccionario.
La división no se toma directamente del cristal de
26MHz. Hay un segundo sistema divisor que permi-
te obtener fracciones de compensación de 200kHz
que se sumarán o restarán a la frecuencia de la se-
ñal en función de los datos provistos por el AFC. Es-
ta referencia entonces, es multiplicada en un PLL a
13MHz para el empleo como un reloj exacto en las
secciones lógicas del transceptor.
Recuerde que en este tomo de colección estamos
explicando el funcionamiento de las diferentes eta-
pas que constituyen a los teléfonos celulares de tec-
nología GSM. Nuestra idea es proporcionar conoci-
mientos para que los estudiantes, técnicos e ingenie-
ros puedan solucionar diferentes problemas que in-
volucren a estos aparatos. *******
Figura 1
Club Saber Electrónica 23
Figura 2
24 Club Saber Electrónica
Descripción del Oscilador Controlado
por Tensión de un Teléfono Celular
Prosiguiendo con la explicación de los circuitos
que componen un teléfono celular, veremos cuáles
son los bloques que intervienen en la selección de
bandas GSM, ya sea el VCO o el amplificador PA.
Las frecuencias del oscilador controlado por ten-
sión (VCO) van desde 897 a 1880MHz, que cu-
bren las bandas de las tres tecnologías (EGSM,
DCS y PCS). Las bandas para las diferentes tecno-
logías son controladas por el MAGIC LV a través de
las líneas de datos: N_ BAND_ 0 y N_ BAND_ 1.
Las líneas CP_ TX y GPO3 (vea el diagrama en blo-
ques de la figura 1) determinan el tipo de modula-
ción del transmisor cuya frecuencia es controlada
por tensión (TXVCO).
Las líneas GSM_ EXC_ EN y N_ GSM_ EXC_
EN controlarán la habilitación del buffer U570.
La línea TX_ EN se activa antes de establecer la
comunicación con el decodificador (llave Q700 en
la figura 1). TX_ VCO_ PRSC es una realimenta-
ción al MAGIC LV que permite la operación apro-
piada del lazo enganchado en fase (PLL). La fre-
cuencia de salida para GSM se obtiene en la línea
TX_ VCO_ LB y para la banda PCS / DCS se obtie-
ne desde la línea TX_ VCO_ HB. La salida CPTX de
MAGIC_ LV es la entrada (VT) para el VCO.
En la figura 2 se puede apreciar el circuito
U700, correspondiente al TXVCO GSM y sus cone-
xiones con los otros bloques del teléfono.
Descripción del Amplificador PA GSM
El módulo U800, cuyo diagrama en bloques se
muestra en la figura 3, es un amplificador de poten-
cia o amplificador final (PA) de 3 bandas que fun-
Club Saber Electrónica 25
ciona con las bandas EGSM, DCS y PCS con una
ganancia nominal promedio del orden de los
30dB.
La entrada AOC_DRIVE, proveniente del MA-
GIC_LV controla la salida del PA. La tensión que
aplica a este pin es directamente proporcional a la
potencia del amplificador, es decir que si la tensión
en la línea AOC_DRIVE aumenta, entonces la po-
tencia de PA también aumenta. La señal presente
en N_BAND_0 determina la banda de operación.
LV_ EXC_ EN permitirá la operación PA. El detector
de poder recibe la señal GSM amplificada en el
pin *1 (EGSM_ EN), mientras que las señales PCS
y DCS estarán presentes en el pin *12 (DCS_ PCS_
Figura 1
Figura 2
26 Club Saber Electrónica
EN) del U800. El módulo U810 es una combina-
ción que permite el acople en ambos sentidos entre
el PA y el módulo final de RF, compensado en tem-
peratura. El detector de poder acopla la entrada
del amplificador de potencia de transmisión y la sa-
lida (como una realimentación) hacia el MAGIC_LV
a través de DET_AOC. Un comparador, dentro del
bloque MAGIC_LV, recibirá las muestras desde DE-
T_AOC y basado en un amplificador tipo rampa
proporcionará las tensiones de ajuste para variar la
ganancia del amplificador a través de AOC_DRIVE.
El pin DET_REF provee una tensión de referencia al
MAGIC_LV para comparar la tensión presente en
DET_AOC. La pérdida nominal esperada en este
bloque es menor a 3dB. Por último, en la figura 4,
se puede observar el circuito del U800 y su cone-
xión con los bloques asociados.
*************
Figura 4
Figura 3
Club Saber Electrónica 27
Introducción
Los teléfonos celulares de tecnología 2,5, permi-
ten la comunicación de datos de velocidad superior
a los 144 kbaudios ya sea a través de GSM o CD-
MA (el denominado GPRS). Veremos cómo funciona
el circuito que permite recibir la señal en WCDMA
para llevarla a banda base, es decir, a un valor de
frecuencia intermedia que permitirá su posterior tra-
tamiento. Por si Ud. lee este capítulo sin haber leído
los anteriores, aclaramos que estamos realizando es-
te curso en base a teléfonos Motorola 920/925 y
que anteriormente explicamos el procesamiento de
las señales de RF para las bandas EGSM, DCS y
PCS durante la recepción y transmisión y cómo se
realiza el control de estas funciones.
¿Qué es WCDMA?
WCDMA (acceso múltiple por división de códi-
gos Wideband) es la tecnología de acceso por ra-
dio usado en los sistemas celulares de tercera gene-
ración. Los sistemas 3G con servicios wideband
tienen acceso a Internet de alta velocidad, manejan
videos con transmisión de imagen de alta veloci-
dad y alta calidad (con la misma calidad que las
redes fijas). En sistemas de WCDMA, la interfaz de
aire de CDMA se combina con las redes basadas
en GSM. El estándar de WCDMA fue desarrollado
con el proyecto de la sociedad de la tercera gene-
ración (3GPP) que apunta a asegurar interoperabi-
lidad entre las distintas redes 3G.
El estándar que surge con este proyecto se ba-
sa en el sistema móvil universal de la telecomunica-
ción de ETSI (UMTS) que se conoce comúnmente
como acceso de radio terrestre de UMTS (UTRA). El
esquema del acceso para UTRA es el acceso múlti-
ple de la división de códigos directa de la secuen-
28 Club Saber Electrónica
cia (DS-CDMA), con un ancho de banda que pue-
de llegar a los 5MHz. Este ancho de banda amplio
dió lugar al Wideband de CDMA conocido como
WCDMA.
En WCDMA, hay dos modos de operación po-
sible:
TDD (Sistema dúplex por división de tiempo): En
este método las transmisiones del uplink y del down-
link son transportadas en la misma banda de fre-
cuencia, usando intervalos sincronizados del tiem-
po distintos. Así las ranuras de tiempo en un canal
físico se dividen en una partición para transmisión
y otra para recepción.
FDD (Sistema dúplex por división de frecuen-
cia): En este método las transmisiones del uplink y
del downlink emplean dos bandas de frecuencia.
Se asignan dos bandas separadas en frecuencia
para establecer una conexión. Ahora bien, como
distintas regiones tienen diversos esquemas para la
asignación de la frecuencia, la capacidad para fun-
cionar en modo de FDD o de TDD permite la utiliza-
ción eficiente del espectro disponible. Las principa-
les características de WCDMA son:
Alta velocidad de transmisión de datos:
384Kbps con cobertura amplia del área, 2Mbps
con cobertura local.
Alta flexibilidad del servicio: Permite el empleo
de diferentes servicios con tarifa variable que pue-
den ejecutarse simultáneamente (en paralelo).
Permite la transmisión en Dúplex, por división de
la frecuencia (FDD) y duplex por división de tiempo
(TDD).
Diseñado para operar con tecnologías futuras
con una amplia gama de posibilidades de uso de
antenas con diferentes tecnologías.
Permite la interrelación con sistemas GSM, con
un acceso eficiente al tratamiento de paquetes de
datos.
En el diagrama en bloques de la figura 1 se pue-
de observar que el primer circuito integrado en la lí-
nea del sistema receptor “demodulador” WCDMA
de un teléfono Motorola A920, es el MAX2388
(U310) que es un dispositivo que combina a un am-
plificador lineal (LNA) con un conversor (mezclador-
/demodulador). La señal recibida se mezclará con
la proveniente de un oscilador local, de modo de
obtener una FI de 190MHz. El circuito integrado
MAX2388 posee un pin (MAX2388_SHDN*) que
hace que el receptor funcione en modo de sleep o
stand-by cuando no se recibe señal con el objeto de
ahorrar batería. Este U310 se alimenta desde el
PCAP a través de la línea RC_ VCCA (tomado de
RX_2_ 775V). La ganancia promedio de esta etapa
Figura 1
Club Saber Electrónica 29
Figura 2
30 Club Saber Electrónica
está en torno de los 15dB. El U310 opera en modo
de alta ganancia cuando se lo selecciona desde la
línea RX_ RF_ ATTEN por la HARMONY_ LITE . De
esta forma se espera tener una ganancia superior a
15dB, teniendo en cuenta que si se recepciona una
señal de amplitud elevada, durante su tratamiento
se desconecta el LNA.
El mezclador de la etapa receptora no es más
que un sencillo modulador balanceado. La entrada
RF_ LO (pin 5) recibe la señal del oscilador local
(VCO), con una frecuencia que oscila entre
2330MHz y 2360MHz a través de FL310 desde
U140 (que es el VCO, vea la figura 1). La entrada
de RF (LNA_ IN, pin #10) recibe la señal de RX
(2110MHz a 2170MHz) desde FL002.
La línea de entrada MIX_ IN (pin 3) se conecta
a la salida del LNA (LNAOUT, pin 1) a través de
FL300. La función del FL300 es la de rechazar la
frecuencia imagen para filtrar interferencias.
El proceso de conversión de frecuencia, realiza-
do por el mezclador (en combinación con el oscila-
dor local) nos dará una señal de frecuencia interme-
dia FI que posteriormente será amplificada.
La salida de FI del mezclador de 190MHz se
presenta sobre los terminales diferenciales IFPOS
(pin 8) e IFNEG (pin 7). Estos son terminales “open
colector” de tercer estado que requieren de inducto-
res externos (L320 y L321), tal como se observa en
el circuito de la figura 2, para desacople de co-
rriente continua. La señal de FI de 190MHz se en-
vía a un filtro SAW (FL320) con una frecuencia cen-
tral de 190MHz y un ancho de banda de
3,84MHz.
Considerando el tratamiento de los elementos
de entrada (C323, C324 & L322), de los elemen-
tos de salida (L327, L328, C328, C329, & C325)
y del filtro (FL320), se espera una pérdida del orden
de los 10dB. ***********
Vocabulario
A los efectos prácticos, a continuación daremos el
significado de algunos términos que empleamos en es-
te curso para familiarizar a los principiantes en el vo-
cabulario para telefonía celular.
SMA: es un conector similar al de las puntas de los
osciloscopios; en celulares es más pequeño.
EGS: Sistema Global Mejorado para Comunica-
ciones Móviles.
DCS: Siglas de la expresión inglesa DIGITAL CE-
LLULAR SYSTEM. Sistema Digital de transmisión y
recepción propuesto por el Reino Unido al Grupo Es-
pecial de Móviles ( GSM ) y aceptado para operar en
la banda de 1800MHz.
PCS: El término PCS (Personal Communications
Services) o Servicios Personales de Comunicación, es
un servicio telefónico inalámbrico similar al servicio
telefónico celular con un énfasis en el servicio personal
y la movilidad.
El término "PCS" es utilizado usualmente en lugar
"celular digital", pero el significado verdadero de
"PCS" es que el teléfono incluye otros servicios tales
como identificación de llamada, radiolocalizador, y co-
rreo electrónico. La tecnología celular fue diseñada pa-
ra su uso en autos, pero la de PCS fue diseñada con la
movilidad del usuario en mente desde un principio. Las
PCS utilizan celdas más pequeñas, por lo que requie-
ren más antenas para cubrir un área geográfica.
WCDMA (Wideband Code Division Multiple Ac-
cess - Acceso Múltiple por División de Código de Ban-
da Ancha), es la tecnología de interfaz de aire en la que
se basa la UMTS (Universal Mobile Telecommunica-
tion System), el cual es un estándar europeo de Terce-
ra Generación (3G) para los sistemas inalámbricos. La
tecnología WCDMA está altamente optimizada para
comunicaciones de alta calidad de voz y comunicacio-
nes multimedia, como pueden ser las videoconferen-
cias.
También es posible acceder a diferentes servicios
en un solo terminal; por ejemplo, podemos estar reali-
zando una videoconferencia y al mismo tiempo estar
haciendo una descarga de archivos muy grande, etc.
Puede soportar completamente varias conexiones
simultáneas, como puede ser una conexión a internet,
una conversación telefónica, videoconferencia, etc. En
esta plataforma se emplean estructuras de protocolos
de red similares a la usada en GSM (Global System for
Mobile Communications). Por lo tanto, está en la capa-
cidad de utilizar redes existentes.
Club Saber Electrónica 31
Introducción
La señal de CDMA captada por un teléfono ce-
lular primero debe ser demodulada para llevarla a
un valor de frecuencia intermedia de 190MHz y
luego debe ser amplificada y demodulada (demo-
dulación en cuadratura) para obtener la informa-
ción en banda base. Este procedimiento, en el telé-
fono Motorola A920 es realizado por un circuito in-
tegrado que posee un amplificador de ganancia
variable, un demodulador en cuadratura, un VCO
y un sintetizador para realizar todas las funciones.
Funcionamiento de este Integrado
MAX2309
El bloque receptor-demodulador de WCDMA
de los teléfonos celulares poseen un circuito integra-
do que realiza todas las funciones de amplifica-
ción, demodulación en cuadratura y tratamiento de
la señal en una frecuencia intermedia. El A920 de
Motorola posee, para realizar esta función, a un
MAX2309. Esto significa que el teléfono celular re-
cibe la señal CDMA, que es convertida por un cir-
cuito integrado como el MAX2388 y luego es en-
viada al circuito de frecuencia intermedia, basado
en este caso en un MAX2309, con una frecuencia
de 190MHz.
Los circuitos integrados MAX2306/MAX-
2308/MAX2309 son sistemas de FI CDMA diseña-
dos para trabajar en dos bandas, en modo dual y
en modo simple para sistemas de teléfonos celula-
res N-CDMA y W-CDMA.
El camino de señal atraviesa un amplificador de
ganancia variable (VGA) y un demodulador de
cuadratura (I/Q). Las características del dispositivo
son garantizadas para una tensión de alimentación
de 2.7V para una ganancia por encima de los
110dB.
Aclaramos que N-CDMA es el término emplea-
32 Club Saber Electrónica
do para definir Acceso Múltiple por División en Có-
digo para Banda estrecha (Narrowband Code Divi-
sion Multiple Access), o el antiguo CDMA. También
conocido en EE.UU. como IS-95. Desarrollado por
Qualcomm y caracteri-
zado por su alta capaci-
dad y radio de células
pequeño. Tiene un es-
pectro de propagación
de 1.25MHz en el aire.
Usa la misma banda de
frecuencia que AMPS y
soporta AMPS, emplean-
do la tecnología de pro-
pagación de espectro y
un esquema de codifica-
ción especial. Fue adop-
tado por la TIA en
1993. Como ya sabe-
mos, W-CDMA es el tér-
mino empleado para
CDMA de banda ancha.
A diferencia de otros dis-
positivos similares, la fa-
milia MAX2306/9 inclu-
ye osciladores duales y
sintetizadores para for-
mar subsistemas de FI
autónomos. La referen-
cia del sintetizador y los
“sistemas” de RF son to-
Figura 1
Figura 2
Club Saber Electrónica 33
Figura 3
34 Club Saber Electrónica
talmente programables por un bus serial de 3 ca-
bles, permitiendo el trabajo con sistemas con arqui-
tecturas de banda dual usando una referencia co-
mún y una misma frecuencia intermedia (FI).
Las salidas de banda base diferenciales tienen
bastante amplitud para satisfacer tanto sistemas N-
CDMA como sistemas W-CDMA, ofreciendo niveles
de salida saturados de 2.7Vp-p con una tensión de
alimentación del circuito integrado de +2.75V. In-
cluyendo el oscilador controlado por tensión de ba-
jo ruido (VCO) y el sintetizador, el MAX2309 sólo
tiene un consumo de 26mA cuando es alimentado
con 2.75V y está operando en CDMA en modo di-
ferencial de FI. El MAX2309 está disponible en
chips de 28 patitas.
En la figura 1 se reproduce un circuito típico pa-
ra el MAX2309 propuesto por el fabricante mien-
tras que en la figura 2 se da el diagrama en blo-
ques de la etapa receptora WCDMA propuesta por
Motorola.
En esta figura se observa el bus de programa-
ción de 3 líneas para establecer las condiciones de
trabajo tanto para los bloques de RF como para ob-
tener las señales de frecuencia variable para el con-
versor de FI (ASPI_ CLK, aSPI_ DATA, MAX2309_
CS). La señal de FI de 190MHz es obtenida demo-
dulando las señales de fase (I+ / I-) y cuadratura
(Q+ / Q-) y luego se dirige al circuito final del re-
ceptor (HARMONY LITE) a través de las líneas RX
I+, RX I-, RX Q+ y RX Q-. El circuito integrado ope-
ra con un par de tensiones de alimentación (RX_
VCCD y RX_ VCCA) que provienen de VRF_ RX_ 2_
775V (vea el circuito de la figura 3).
La frecuencia del salida del VCO del MAX2309
se controla por medio de un sintetizador con un la-
zo enganchado en fase (PLL) interno. El lazo exter-
no está formado por los componentes conectados
entre el pin 1 y al pin 2 (y pin 26). La frecuencia de
salida del VCO (Tank+ / Tank-) presentes en los pi-
nes 1 y 2 se dividen internamente para poder com-
pararlas en forma adecuada. La señal de referencia
presente en el pin 7 (REF_ 15.36MHz) también se
divide internamente con el mismo sistema de com-
paración.
Las dos frecuencias se comparan con un detec-
tor de fase digital “three state”. El detector de fase
interno conduce la señal resultante de la compara-
ción por medio del pin (CP_ HACIA FUERA) la cual
es procesada por el filtro de lazo externo cambian-
do la frecuencia del VCO (380MHz) y cerrando el
lazo. El control automático de ganancia (AGC)
asegura que las entradas de Q I al bloque “HAR-
MONY LITE” tengan un nivel de señal constante. La
ganancia se controla por la línea IF_ AGC con una
gama de control de corriente continua de 1.2V a
2.1V. El MAX2309 tiene un modo de “reset” o shut-
down que lo desconecta vía MAX2309_ SHDN
cuando no se debe usar esta etapa, con el objeto
de conservar la vida de la batería. RX_ STBY es
usado para “desconectar” a los amplificadores
VGA y al demodulador, manteniendo alimentado al
VCO, al PLL y a la interfase serial. ******
Figura 4
Club Saber Electrónica 35
Introducción
Hemos analizado diferentes bloques de un telé-
fono celular, tales como el sistema de antena, TX,
RX, conversión de señales y etapa de FI con lo cual
sabemos cómo la señal es recepcionada o la que
vamos a transmitir cuando está en banda base. Co-
menzaremos a ver cómo es el procesamiento de se-
ñales WCDMA cuando está en banda base y como
interactúa con otros bloques.
El procesamiento de señales WCDMA en ban-
da base del teléfono celular Motorola de la serie
A920, se lleva a cabo en el bloque denominado
“Harmony Lite” donde se desarrollan varias funcio-
nes, a saber:
1 Maneja las salidas en secuencia para dispo-
sitivos externos
2 Control de clock (reloj) on/off, manejo de se-
ñales de control de ahorro de batería, etc.
3 Selección de frecuencia de reloj adecuada
para cada señal
4 DCOC registran la selección de modos grue-
sos, medios y finos
Este procesador (Harmony Lite) tiene dos juegos
de interfaces SPI; un juego es para manejar la inter-
faz de control para el “transceptor” (líneas AUXSPI)
y otro para comunicarse con el POG (líneas SPI ).
Se debe aclarar que todas las señales SPI para las
interfaces se generan en el POG y se envían al
“HARMONY_ LITE” aunque también puede existir
interacción con otros bloques (U200 y U310, por
ejemplo), tal como se analizará oportunamente.
Recuerde que SPI (Serial To Parallel Interface) es
el nombre que le damos a una interfase serie a pa-
ralelo y que un bus SPI consiste en tres señales: SPI-
_DATA, SPI_CLOCK y SPI_LATCH. Por otra parte,
36 Club Saber Electrónica
el POG es el “verdadero procesador” que forma
parte del Harmony Lite, tal como se aprecia en la fi-
gura 1.
Otras señales controlan la funcionalidad de la
sección de RF y su relación con la interfase que le
permitirá emitir señales al “aire”. Hay tres señales
definidas sobre cada sección de transmisión y re-
cepción del transceptor que se establecen en distin-
tas líneas de este bloque de control (vea la figura 2
para localizar estas líneas en función del texto si-
guiente). Primero deben “afirmarse” las líneas TX_
PRE_ KEY y RX_ ON para poder establecer la se-
cuencia de funcionamiento de los diferentes blo-
ques, antes de transmitir o recibir información (da-
tos). TX_ RAMP y RX_ AQUIRE son afirmados cuan-
do debe comenzar la transmisión y/o la recepción
realmente. RX_ SLOT y TX_ SLOT se emplean duran-
te la transmisión y la recepción continua de datos
de forma de permitir la generación de aconteci-
mientos para colocar estas señales continuas en di-
ferentes ranuras de tiempo.
Es importante reiterar que TX_ RAMP directa-
mente corresponde al retorno de PA y RX_ AQUIRE
corresponde a datos enviados al WCSP.
Es prácticamente imposible entender cómo se
realiza el control de procesos en banda base duran-
te la transmisión y la recepción por medio del Har-
mony Lite sin explicar cuáles son las señales de con-
trol presentes en cada proceso. Es por eso que más
adelante realizaremos un análisis pormenorizado
de las diferentes secciones que conforman este blo-
que.
Por último, recuerde que estamos analizando un
teléfono celular de tecnología GSM y que WCDMA
(Wideband Code Division Multiple Access - Acce-
so Múltiple por División de Código de Banda An-
Figura 1
Club Saber Electrónica 37
Figura 2
38 Club Saber Electrónica
cha) , es la tecnología de interfaz de aire en la que
se basa la UMTS (Universal Mobile Telecommunica-
tion System), el cual es un estándar europeo de Ter-
cera Generación (3G) para los sistemas inalámbri-
cos. La tecnología WCDMA está altamente optimi-
zada para comunicaciones de alta calidad de voz
y comunicaciones multimedia, como pueden ser las
videoconferencias. También es posible acceder a
diferentes servicios en un solo terminal. Por ejem-
plo, podemos estar realizando una videoconferen-
cia y al mismo tiempo estar haciendo una descarga
de archivos muy grande, etc. Puede soportar com-
pletamente varias conexiones simultáneas como
puede ser una conexión a internet, una conversa-
ción telefónica, videoconferencia, etc. En esta pla-
taforma se emplean estructuras de protocolos de
red similares a la usada en GSM (Global System for
Mobile Communications). Por lo tanto, está en la ca-
pacidad de utilizar redes existentes.
El Sintetizador de Señales WCDMA
En este “curso” estamos explicando los bloques
que constituyen un teléfono celular. Al respecto re-
cordemos que en la red de telefonía celular un mó-
vil funciona dentro de un sistema de estaciones
transmisoras-receptoras de radio, llamadas torres o
estaciones base (que están formadas por una torre
que aloja al equipo de radio) y un conjunto de cen-
trales telefónicas.
El concepto “celular” fue propuesto por Bell Labs
en 1947 y consiste en una red de pequeñas torres
transmisoras, ubicadas en una “celda” o “zona”
con un radio de unos 5 kilómetros.
Cada torre utiliza algunas de las frecuencias
asignadas al sistema.
La comunicación realizada desde o hacia un ce-
lular viaja a través de las celdas, pasando de torre
en torre, haciendo posible la comunicación (entre
teléfonos móviles o entre teléfonos móviles a red fi-
ja).
Dicho de esta manera, el celular debe poder dis-
tinguir la frecuencia de operación de la torre más
cercana, tendrá un sistema de TX, otro de RX y otro
de procesamiento de señales. En los teléfonos Mo-
torola, el procesamiento de las señales en banda
base se realiza en un bloque denominado Harmony
Lite (que comenzamos a describir anteriormente).
En la figura 3 se puede observar el diagrama en
Figura 3
Club Saber Electrónica 39
Figura 4
40 Club Saber Electrónica
bloques del sintetizador de frecuencias correspon-
diente al procesamiento de las señales WCDMA en
banda base. La fuente de reloj (clock) para el blo-
que “Harmony Lite” (HLite) es un oscilador (TCXO)
de 15.36MHz). La frecuencia de 15,36MHz se fija
por medio del componente Y130. El control auto-
mático de frecuencia para Y130 se realiza a través
de la línea AFCDAC. La señal de reloj de
15,36MHz se establece por medio de un bit SPI
(Serial To Parallel Interface, interfase serie a parale-
lo) interno y una señal de control externa que está
presente en la línea 15.36M_CLK_EN *. La señal
de reloj de 15,35MHz se aplica a todos los circui-
tos A/Ds, DACs, referencias externas y circuitos di-
gitales internos del Harmony. Además, se generan
referencias de reloj para el POG (procesador de
banda base), y los circuitos de RF tanto RX como TX
(vea la figura 4).
EL oscilador controlado por tensión (VCO)
WCDMA (U140) tiene una gama de frecuencia de
2.3GHz a 2.36GHz, funcionando como un oscila-
dor local tanto para transmisión como para recep-
ción. La frecuencia de este circuito es controlada
por HARMONY_LITE por medio de una tensión de
control variable entre 0.5V y 2.5V, con una poten-
cia de salida del orden de -3dBm. La frecuencia de
salida del VCO WCDMA es controlada por medio
de un lazo enganchado en fase (PLL) interno del sin-
tetizador. El lazo enganchado en fase usa un “la-
zo” divisor que permite una rápida corrección de
frecuencia en la señal de salida. La frecuencia de
salida del VCO se envía a un prescaler para ser
comparada con una señal de referencia. La frecuen-
cia de referencia de 15,36MHz también es dividi-
da para ser comparada con la frecuencia de la se-
ñal de salida a los fines de obtener la señal de error
que permita “el control automático de frecuencia”.
Las dos frecuencias divididas son comparadas
en un detector de fase, y la salida se envía a la car-
ga. La salida de esta carga es procesada por el fil-
tro de lazo externo y enviada a una red resonante,
cambiando la frecuencia del VCO y cerrando el la-
zo que permite el control de la frecuencia de la se-
ñal generada.
El bloque “superfiltro”, interno del Harmony Lite
(vea la figura 4) proporciona la tensión de alimen-
tación regulada y filtrada al VCO WCDMA. Por úl-
timo y a modo de “recordatorio” digamos que
GSM es un sistema digital de comunicación que
transmite voz y dato y es considerado como la Se-
gunda Generación (2G) de la telefonía celular ya
que a diferencia de la primera generación de celu-
lares, utiliza tecnología digital y transmisión por di-
visión de acceso múltiple (TDMA). GSM digitaliza y
comprime la información y luego divide cada canal
de 200MHZ en ocho espacios de tiempo de
25MHZ. Este sistema opera en las bandas
900MHZ y 1800MHZ en Europa, África, Venezue-
la y Asia y en las bandas 850MHZ y 1900MHZ en
Estados Unidos y casi todos los países de América
Latina.
La banda 850MHZ también se utiliza para
GSM y 3GSM en Canadá, Australia y en varios
países de Latinoamérica. Dos de las grandes venta-
jas del GSM es que permite la transmisión de datos
a velocidades de hasta de 9.6 kbt/s facilitando el
servicio de mensajes cortos (SMS) y facilita el roa-
ming internacional, que permite el uso de un celular
en cualquier país del mundo donde exista la tecno-
logía GSM.
El Transmisor del Harmony Lite
EL BBIF (BBIF_TX) es el camino de datos de trans-
misión para transferir digitalmente las señales de fa-
se y cuadratura (I/Q) desde y hacia el procesador
POG.
La unidad de demultiplexado (Demux) separa
las señales de fase y cuadratura para enviarlas a
los filtros pasa banda FIR. El diseño de filtro FIR
cumple con las exigencias del sistema 3GPP para la
transmisión simultánea de un canal piloto y de múl-
tiples canales de datos, cada uno de los cuales re-
quiere un código de extensión diferente y un control
por separado.
Nota: Debemos aclarar que 3GPP es un siste-
ma que surge de un acuerdo de colaboración en
tecnología de telefonía móvil, que fue establecido
en Diciembre de 1998.
Esta cooperación es entre ETSI (Europa),
Club Saber Electrónica 41
ARIB/TTC (Japón), CCSA (China), ATIS (América
del Norte) and TTA (Corea del Sur).
El alcance del sistema 3GPP permite globalizar
aplicaciones de tercera generación 3G de teléfono
móvil con especificaciones de sistemas ITU's IMT-
2000. Los sistemas 3GPP surgen como una evolu-
ción de los sistemas GSM, comúnmente conocidos
como sistemas UMTS y no debe confundirse con
3GPP2 cuyo estándar de especificación está basa-
da en tecnología IS-95, comúnmente conocida co-
mo CDMA2000.
El generador de secuencia PN proporciona se-
ñales I/Q en intervalos de 8 bits PN de datos en la
sección de demultiplexado. El bloque de corrección
DC (DCOC) se encarga de corregir desvíos en la
señal DC de los bloques conversores D/A, en los fil-
tros de antisolapamiento (anti-aliasing) y en los fil-
tros de transmisión FIR por medio de un lazo de
realimentación de control. Un lazo de control de
modo mixto localizado en la salida del filtro de
transmisión FIR se emplea para corregir compensa-
ciones de corriente continua y desequilibrios en las
ganancias de las señales de I/Q.
Las salidas de la unidad de ecualización de se-
ñales I/Q son enviadas a conversores digitales
analógicos en secuencias de 10 bits tanto para la
señal de fase (I) como para la señal de cuadratura
(Q).
Los filtros de antisolapamiento de ganancia pro-
gramable y los filtros de transmisión aceptan com-
ponentes de señales I/Q diferenciales cuyas fre-
cuencias van desde corriente continua hasta
1,92MHz provenientes de los convertidores digita-
les analógicos y atenúan o eliminan las señales de
reloj (clock) no deseadas de 15.36MHz, es decir,
filtran las señales que van hacia el modulador TX
(MAX2363). La salida del filtro TX se envía a un
MUX (multiplexor) A/D de 6 bits mediante un es-
quema de “muestreo y retención”. Esto permite ge-
nerar una muestra DC para la tensión de modo co-
mún que corresponde a las salidas de los filtros de
transmisión de las señales I/Q y que es parte de un
lazo de corrección digital.
Las señales diferenciales de transmisión de fase
y cuadratura finalmente se envían al modulador
WCDM, tal como se muestra en la figura 5, que en
el caso de teléfonos celulares Motorola de la serie
A920 corresponde a un circuito integrado
MAX2363 que, en la figura 6, se muestra como el
bloque U200.
El MAX2363
Circuito Integrado Transmisor MAX2363 en
2.3GHz con 16-QAM
El MAX2363 fue diseñado para trabajar en
WCDMA para aplicaciones en la banda de
1.95GHz con excelentes resultados. También se lo
puede emplear en servicios especiales (WCS, por
ejemplo), en la frecuencia de 2.3GHz con 16
QAM (modulación de amplitud en cuadratura), pa-
ra lo cual se deben realizar ligeras modificaciones
en la etapa de salida.
Figura 5
42 Club Saber Electrónica
Figura 6
Club Saber Electrónica 43
El MAX2363 tiene un circuito interno de banda
ancha para el puerto de salida. Sólo requieren un
inductor de pull-up y un capacitor de filtro.
En 2.3GHz, el valor del inductor
se cambia de 15mH a 11mH para
optimizar el desempeño de la etapa
de salida (potencia de salida). La
frecuencia intermedia con las que se
han levantado las características del
integrado es de 220.38MHz, ya
que es un valor popular en PCS
NCDMA.
Entre la salida del mezclador y
la entrada del conversor se usa un
filtro de FI en NCDMA de
220.38MHz para filtrar el ruido
existente en la banda. A este inte-
grado se lo puede hacer trabajar
con una señal de entrada de 16-
QAM con una tasa de 500ksps,
con un ancho de canal de 625kHz.
Las características eléctricas obteni-
das (Potencia de salida vs. VGC ) se
muestran en la tabla 1, para las si-
guientes condiciones:
Vcc = 3.0V
Rbias = 10k
IF = 220.38MHz
LO = 2094.62MHz
RF = 2315MHz
IF DAC = 110MHz
APCR típica
En la figura 7 se muestra la me-
dida de potencia de ruido de canal
adyacente (APCR), las compensa-
ciones de frecuencia son 625kHz y
1.3MHz para ACPR1 Y ACPR2 res-
pectivamente, y el ancho de banda
es 30kHz. En dicha figura se mues-
tra el APCR típico a la salida del
MAX2363 para una frecuencia de
2.31535GHz.
Lectura EVM
La tensión de salida de RF EVM
del MAX2363, usando un instrumento HP89449 se
puede observar en la figura 8.
*******************
Figura 7
Figura 8
Tabla 1
44 Club Saber Electrónica
Introducción
El Harmony Lite se encarga del procesamiento
de las señales WCDMA y, en cuanto a la trans-
misión, hemos dicho que la modulación se efectúa
en el circuito integrado MAX2363 que, si bien fue
diseñado para operar en aplicaciones WCDMA de
1.95GHz, trabaja de modo muy aceptable cuando
se lo usa en aplicaciones de telefonía celular en
WSC de 2.3GHz con modulación de amplitud en
cuadratura (16-QAM). Este integrado suele em-
plearse en modelos de Motorola como los de la se-
rie A920 que venimos desarrollando en este curso
y por tal motivo realizamos un detalle de cómo es
el proceso de modulación para la transmisión.
En la sección moduladora de transmisión del cir-
cuito de control de un teléfono celular (al sistema de
control general se lo denomina Harmony Lite en los
teléfonos celulares Motorola de la serie A920), las
entradas de fase (I) y cuadratura (Q) se reciben por
los pines 23 (Q+), 24 (Q-), 25 (I+) y 26 (I-) del cir-
cuito integrado MAXTX, U200. Los niveles de ten-
sión esperados en dichos terminales son de 1,3 a
1,4V por encima del nivel de continua para una se-
ñal mínima de 300mVpp.
El circuito integrado MAX2363 recibe las seña-
les diferenciales (I/Q) en banda base y las traslada
a un valor de frecuencia intermedia de 380MHz a
través de un modulador de cuadratura y un ampli-
ficador de ganancia variable (VGA).
Note, en la figura 1, el diagrama en bloques
del oscilador controlado por tensión. En el
MAX2363, las entradas IFINH+ (pin 10) y IFINH-
(pin 11) se conectan al off-chip FL201 en las patas
IFOUT+ (pata o pin 17) e IFOUT- (pin 16) respecti-
vamente.
La función del bloque FL201 es la de proveer fil-
Club Saber Electrónica 45
tros que rechacen las frecuencias imagen y otras in-
terferencias. La forma en que se realiza el proceso
de conversión de frecuencias realizado por el mez-
clador y el oscilador determinará la calidad del sis-
tema transmisor, lo cual depende de la habilidad
del sistema de sólo dejar pasar la señal de frecuen-
cia intermedia para que ésta sea amplificada. El fil-
tro de superficie SAW (FL201) trabaja a una fre-
cuencia central nominal de 380MHz (valor de FI)
con una pérdida de inserción del orden de los
Figura 1
Figura 2
46 Club Saber Electrónica
Figura 3
Club Saber Electrónica 47
3,5dB para todo el ancho de banda de 5MHz. Los
amplificadores de ganancia variable (VGC1) son
comunes para FI y RF y proveen los niveles de sali-
da de IF y RF.
El HARMONY_LITE controla la señal VGC con
valores comprendidos entre 1,3 y 2,6V y provee
un rango de control de ganancia del orden de los
75dB.
La frecuencia de salida del VCO del MAX2363
es controlada por un lazo enganchado en fase sin-
tetizador (PLL). El filtro de lazo externo consiste en
los componentes conectados en los pines 33 y 32
(también en el 38). Las frecuencias de las señales
de salida del VCO (TankH+ y TankH-) que están pre-
sentes en las patas 32 y 33 se dividen internamen-
te para realizar una comparación de frecuencias;
la señal de referencia presente en la pata 36 (REF-
_FREQ) también se divide para poder realizar la
comparación en el PLL, la cual se efectúa en un de-
tector de fase three state cuya salida provee un ni-
vel lógico (2361_LOCK) en la pata 38 (IFCP) que
es procesado por un filtro de lazo externo y envia-
do a una red resonante cuya sintonía o frecuencia
de resonancia sera alterada en función de la fre-
cuencia que debe ser comparada con la referencia,
cambiando la sintonía del VCO cuyo valor central
o de referencia es de 760MHz.
Las señales diferenciales de FI en las patas 16 y
17 (IFOUTH+ e IFOUTH-) operan entonces a
380MHz. Luego la señal es conducida o enrutada
a un chip que consiste en un filtro SAW de FI
(FL201) y luego a un mezclador de RF a través de
un filtro de rechazo de frecuencia imagen para ser
finalmente conducido a un amplificador de RF de
ganancia variable (VGA). La señal resultante se am-
plifica en un amplificador de potencia (PA driver).
La señal de RF es enrutada por medio de un filtro
SAW de RF interetapa (FL401).
El sintetizador de frecuencia de FI (760MHz
VCO, VCO de 760MHz) y el oscilador local
(RF_LO) se programan a través de un buffer de 3 hi-
los.
El “gerenciador” de secuencias del HARMONY-
_LITE programa los modos standby (TX_STBY*) y
apagado (2361_SHDN). Este circuito integrado
funciona con dos tensiones de alimentación: VCC-
_DIG (fuente aislada para IF_CP y 760VCO) y VC-
C_ANA derivada de VRF_TX_2_775V. ******
Vocabulario
Continuamos brindando el significado de algunos
términos que empleamos en este curso para familiari-
zar a los principiantes en el vocabulario para telefonía
celular.
NCDMA: CDMA de banda estrecha.
TDMA: Tecnología analógica para telefonía celu-
lar. Es la tecnolocía más empleada, y aún vigente en al-
gunas zonas, hasta la aparición de CDMA. Es una tec-
nología inalámbrica de segunda genreación que distri-
buye la información en diferentes ranuras de tiempo
que permite accesar diferentes informaciones en una
frecuencia reducida.
WCS: Wireless Communications Service, servicios
de comunicaciones inalámbricas de 2310MHz a
2320MHz.
Tecnología WCDMA: CDMA de alta velocidad o
banda ancha. Acceso múltiple por división de código,
es el sistema utilizado en telefonía celular para trans-
misión de datos de alta velocidad.
QAM: Quadrature Amplitude Modulation, modu-
lación de amplitud en cuadratura. Es una modulación
lineal que consiste en modular en doble banda lateral
dos portadoras de la misma frecuencia desfasadas 90º.
Cada portadora es modulada por una de las dos señales
a transmitir. Finalmente las dos modulaciones se su-
man transmitiendo la señal resultante.
PCS: El término PCS (Personal Communications
Services) o Servicios Personales de Comunicación, es
un servicio telefónico inalámbrico similar al servicio
telefónico celular con un énfasis en el servicio personal
y la movilidad. El término "PCS" es utilizado usual-
mente en lugar "celular digital", pero el significado
verdadero de "PCS" es que el teléfono incluye otros
servicios tales como identificación de llamada, radiolo-
calizador, y correo electrónico.
La tecnología celular fue diseñada para su uso en
autos, pero la de PCS fue diseñada con la movilidad
del usuario en mente desde un principio.
48 Club Saber Electrónica
Introducción
Todo lo que hemos dicho hasta ahora aplica pa-
ra las diferentes bandas destinadas a telefonía ce-
lular (850MHz, 900MHz, 1800MHz y
1900MHz). Para poder dar mayor alcance a la se-
ñal que debe transmitir el móvil es preciso amplifi-
car la señal generada en el transmisor y esto se rea-
liza en el bloque PA sin importar que la tecnología
empleada sea CDMA, WCDMA o GSM.
Recuerde que CDMA o Acceso múltiple por Di-
visión de Código (en español AMDC), es una técni-
ca de transmisión digital por la cual una estación
base asigna un código único a cada dispositivo
móvil para diferenciar dicho dispositivo de los de-
más conectados de forma inalámbrica.
Las señales se codifican mediante un código
que el receptor también conoce y puede utilizar pa-
ra decodificar la señal recibida. WCDMA o Acce-
so Múltiple por División de Código de Banda An-
cha es una tecnología inalámbrica móvil de tercera
generación (3G) que ofrece elevadas velocidades
de transmisión de datos en dispositivos inalámbri-
cos móviles y portátiles que se usan tanto en teléfo-
nos con chip (GSM) o sin ellos (CDMA). WCDMA
se utiliza para mejorar la capacidad y cobertura de
redes de comunicaciones inalámbricas, por ejem-
plo, en los sistemas de comunicaciones móviles de
tercera generación como el UMTS.
El Amplificador de salida de Tx
Aclarado este punto, digamos que en un teléfo-
no Motorola como el que venimos describiendo, en
el bloque de transmisión (figura 1), el U410 propor-
ciona la atenuación necesaria a la portadora de
transmisión antes de alcanzar al amplificador final
(PA), de modo que la señal no exceda el límite má-
ximo aceptable de 1dBm para la entrada del PA y
así poder controlar la potencia de salida total del
transceptor (del teléfono).
El bloque integrado U410 tiene una atenuación
del orden de 16-18dB dependiendo de la tensión
de control VGC2 aplicada en HYBOUT1 Y HY-
BOUT2, que es controlada por el “Harmony Lite”.
El bloque integrado U420 es la etapa de potencia
correspondiente a un amplificador “three state”
(amplificador de tres estados) que maneja la ban-
da WCDMA para transmisiones de 1920 a
1980MHz. La ganancia máxima nominal esperada
para esta etapa está en torno de los 30dB.
HARMONY_ LITE controla la polarización de RF
del amplificador en los pines o patas #4 (PA_
BIAS1) y #5 (PA_ BIAS2) con una gama de control
de 0 - 2.5V. HARMONY_ LITE también controla el
pin #12 (VLD) para la conmutación de carga del
amplificador PA. Aunque no sea puesto en prácti-
ca, la teoría de carga del PA que se pone en mar-
cha en transmisiones WCDMA, es sumamente im-
portante para conservar la duración de la batería
del teléfono, evitando interferencias de radio inne-
cesarias con estaciones bajas. Cuando VLD está en
un estado bajo (0V), el transmisor está en el modo
de “alta potencia” o potencia máxima, consumien-
do la corriente más alta, pero con el total funciona-
miento del PA. Cuando VLD está en un estado alto,
el transmisor está en el modo de “bajo consumo”,
tomando menos corriente y haciendo que el PA fun-
cione en forma limitada. En teoría, el funcionamien-
to del PA dependerá entonces del nivel de tensión
presente en VLD, permitiendo así un mejor rendi-
miento de la etapa transmisora con el objeto de ha-
cer que la duración de la batería se incremente. Si
la potencia de transmisión decrece, como conse-
cuencia de un requerimiento desde la estación ba-
se del teléfono, por debajo de los 14,5dBm, enton-
ces VLD cambiará a estado alto. Si es preciso que
la potencia de transmisión sea superior a 19dBm,
entonces VLD tomará un estado bajo.
El detector de poder recibe la señal de RF
WCDMA amplificada en el cable RF_ EN (fíjese en
el pin o pata #6) del PA. El bloque U450 es una
combinación de un acoplador direccional con un
detector de potencia compensado en temperatura
con salida diferencial. El detector de poder acopla
la entrada de poder de TX y las realimentaciones
de salida RF_ DESCUBRE al Harmony Lite. El
TEMP_ COMP también obtiene o permite el acopla-
miento del amplificador, pero quita el contenido de
señal de RF, dejando un nivel de corriente continua
proporcional a la potencia de la señal acoplada.
Este nivel de corriente continua se realimenta al
Harmony Lite, esperando una pérdida nominal me-
nor a 0,3dB.
El aislador (FL460) provee un aislamiento (valga
la redundancia) entre el Módulo Front-End y el ca-
mino de transmisión, con una pérdida de inserción
inferior a 0,55dB.
**************
Figura 1
Club Saber Electrónica 49
50 Club Saber Electrónica
Figura 2
Club Saber Electrónica 51
Introducción
Los teléfonos celulares poseen un circuito que es-
tablece las condiciones necesarias para que pueda
realizarse la carga de su batería cuando se emplea
el cargador apropiado. Veremos cómo es el circui-
to de carga de la serie A920 de los teléfonos Moto-
rola y cuáles son las tensiones (los caminos de las
tensiones) que proveen los diferentes reguladores
de tensión integrados en un chip a las diferentes eta-
pas del teléfono.
En la figura 1 se puede apreciar el sistema de
carga de la serie A920 de teléfonos celulares
A920, que estamos empleando como “modelo” pa-
ra explicar el funcionamiento básico de un teléfono
celular.
La mayoría de los componentes, encargados de
efectuar el control de carga de batería del teléfono
celular, se integran en el circuito PCAP. Esto incluye
un convertidor digital-análogo, otro convertidor pe-
ro esta vez análogo-digital, un interruptor de feed-
back (regeneración), un interruptor de pullup a ter-
mistor y un sensor de control de corriente. Los tran-
sistores de efecto de campo externos Q3966 y
Q3954 proveen las señales que permiten o blo-
quean la carga de la batería (señales EXT_B + y B
+). La resistencia sensora R3961 y el transistor FET
Q3960 proporcionan el control de carga entre
EXT_B+ y la batería.
Debido a la interacción de los diferentes termi-
nales del bus CE, la señal de entrada de identifica-
ción de carga y la señal de salida de “realimenta-
ción de la batería” comparten un mismo pin o termi-
nal accesorio. El software primero detectará la ten-
sión de carga ID (AD6) antes de permitir la tensión
de carga de batería a través del interruptor de car-
ga de batería del PCAP. Este circuito no debe per-
mitir la carga de batería si el cargador no posee los
52 Club Saber Electrónica
parámetros de tensión y corriente apropiados (para
evitar que un cargador no apropiado o de carga
rápida pueda dañar el circuito).
El Voltaje de Regeneración de Batería proporcio-
na una tensión de referencia a la fuente de energía
externa durante la carga. El interruptor de regenera-
ción de batería quita el voltaje de regeneración de
batería del bucle de realimentación del adaptador
AC/DC o VPA cuando se completó la carga o des-
pués de que se haya presentado una situación anor-
mal o un defecto. Este interruptor habilitará al carga-
dor DAC antes de que comience la carga o, dicho
de otra manera, sólo permitirá el suministro de ener-
gía desde el cargador a la batería cuando las con-
diciones de carga sean las adecuadas. La señal de
referencia de realimentación proveniente de la bate-
ría debe estar bien establecida antes de que co-
mience la carga (por más que coloque el cargador,
si la batería está completa, la carga no será habili-
tada).
En la batería se usa un termistor para determinar
la temperatura de la célula del paquete de batería
antes de que comience la carga. La información de
estado de batería se enviará a la EEPROM vía (BAT-
T_IO). Esta memoria contendrá los parámetros de lí-
mite que determinan las temperaturas mínimas y má-
ximas entre las cuales se podrá realizar la carga.
El PCAP tiene un circuito de detección de sobre-
voltaje integrado que proporciona una protección si
el cargador externo tuviera una tensión superior a
7V de corriente continua y, de esta manera, evitar
que se dañe tanto el teléfono celular como la bate-
ría. Si ocurre una condición de sobrevoltaje, el
EXT_B + FET (Q3963) será inhabilitado. Esto evitará
el uso de cargadores con tensiones superiores a 7V.
Por otra parte, cabe aclarar que la corriente máxi-
ma de carga admitida es de 400mA, situación que
sólo puede alcanzarse con tensiones altas en el car-
gador que, como ya dijimos, no son aceptadas por
medio del circuito de protección. Un cargador apro-
piado tendrá una tensión máxima de carga de 5,9V
y éste proveerá una corriente inferior a los 400mA
máximos admisibles. Cuando se establecen las con-
diciones de carga, a través del circuito +B se esta-
blecerán los 5,9V de carga, independientemente
del voltaje BATT_FDBK. Si el teléfono está en mo-
do0 de Tx, la corriente media será suministrada por
la batería y el circuito de carga (la línea EXT_B+
(Q3966) será deshabilitada a través de la línea MI-
DRATE_1). No se permite la transmisión con la bate-
ría baja o sin la batería por más que el cargador es-
té conectado al móvil.
El Regulador de Voltaje
La regulación de voltaje es proporcionada por el
PCAP IC (U3000), figura 2. Se usan múltiples regu-
ladores para proporcionar la mejor aislación entre
el trazado de circuito de carga sensible y el trazado
de circuito ruidoso.
En la figura 2 se puede apreciar el diagrama en
bloques del regulador de voltaje. Las señales son las
siguientes:
Figura 1
Club Saber Electrónica 53
Los reguladores y su trazado de circuito de car-
ga son descritos debajo:
· VBOOST_LX(VBOOST_5_5V) – Entradas del
regulador de voltaje VUSB, V10.
· VBUCK_LX(VBUCK_2_25V) - Entradas del re-
gulador de voltaje V1, V3, V4, V7 y V8.
· LX2(VBUCK2_1_6V) - Helen core.
· V_VIB - Vibrador.
· Vsim2(VSIMC) – Interfase SIM card.
· Vaux1(VRF_TX_2_775V) – Circuitos RF, TX.
· Vaux2(VRF_RX_2_775V) - Circuitos RF, TX.
· Vaux3(VMMC_2_8V) - Interfase SD/MMC.
· Vaux4(VAUX4_3V) – Procesador de imagen y
xcvrs USB (procesador de aplicaciones y bluetooth
USB).
· VUSB - PCAP USB xcvr.
· V1(VMEM_1_875V) – Procesador de aplica-
ciones flash de entrada/salida, procesador de
aplicaciones DRAM de entrada/salida, Procesador
de banda base.
· V2(VA_2_775V) – Audio.
· V3(VLVIO_1_95V) – Circuito Magic LV I/O, WCSP.
· V4(VRF_REF_1_875V) – Referencia de RF.
· V5(VGPS_RF_2_775V) - GPS RF.
· V6(VHVIO_2_775V) – Entrada/salida HV, Display (
20), Imagen (12), Banda base de GPS (8), GPS Flash,
Procesador de aplicaciones SDRAM (200).
· V7(VRF_DIG_1_875V) - RF digital.
· V8(VBLUETH_1_875V) – Bluetooth.
· V9(VRF_REF_2_475V) – Referencia de RF.
· V10(VRF_HV_5V) - Para señal de RF HV.
¿ Se puede recuperar la batería de un celular?
En principio sí. Para realizar la operación debe
conseguir un adaptador de voltaje de 12 vot y de
500mA, pudiendo emplearse otro entre 9V y 15V.
Debe averiguar cuál es la salida positiva y cuál
la salida negativa tanto de la batería como del
adaptador (en general, en el adaptador la positiva
va marcada con una raya de color blanco y la
negativa es todo el cable de color negro). Corte el
cable en el extremo del final del cable del adapta-
dor, no al principio del cable que sale del adapta-
dor sino al extremo final en donde seguro encon-
trará una salida de tensión; conecta el negativo de
la pila del celular al negativo del cargador y el pos-
itivo con el positivo. Esta operación puede hacerla
utilizando pincitas (tipo caimán, cocodrilo o
yacaré).
Aguarde un par de minutos y mida con un
multímetro la tensión en la batería (sin desconectar
el cargador). Debe dar una tensión mayor a los
3,5V y menor a los 5V. Si dá menos, la batería es
irrecuperable por este método y debe desconectar
el adaptador de inmediato. Si dá más, desconecte
el adaptador, haga unos chispazos invirtiendo los
cables del adaptador y vuelva a intentar la recu-
peración.
Cuando mida una tensión mayor a 3,7V
desconecte la batería del adaptador, colóquela en
el celular y póngalo a cargar. Normalmente esto es
suficiente para que tome carga normal. Cuando
compruebe que está cargando, déjelo unas 12
horas para que adquiera carga completa. ******
Figura 2
54 Club Saber Electrónica
Club Saber Electrónica 55
Introducción
El sistema de audio de un teléfono celular es,
quizá, una de las etapas que más diferencias pue-
den presentar entre distintos modelos de móviles
debido a que no sólo debe poder captar la voz de
un interlocutor y reproducir el sonido de un opera-
dor distante, sino que también debe encargarse de
reproducir con volumen ajustable música guardada
en la memoria del celular, permitir la conexión de
auriculares, poder seleccionar entre parlantes inter-
nos y externos, etc. Por lo dicho, analizaremos có-
mo se realiza la “transmisión y recepción” de
señales de audio en un microteléfono tomando co-
mo base el sistema 920 de Motorola, tal como ve-
nimos haciendo en esta obra.
Vamos a dividir nuestra explicación en las eta-
pas de recepción y de transmisión de audio para
luego detenernos en la etapa de potencia y el pro-
cesador de banda base, teniendo en cuenta que to-
dos estos bloques conforman el sistema de sonido
de un teléfono celular.
La Recepción de Audio
En la figura 1 se puede apreciar el diagrama en
bloques del sistema de audio de un teléfono celular,
orientado a la recepción de señales. Note el blo-
que “principal” que es la plataforma que realiza el
control de audio (PCAP), su interacción con el pro-
cesador de banda base (POG) y la inclusión de fil-
tros que conectan a los parlantes de la unidad.
La recepción de datos de audio se transfieren
desde el POG al PCAP a través de la interface
ASAP para el modo monoaural y por medio de la
interfase ASAP para recepción de datos en estéreo.
Luego los datos son convertidos en una informa-
ción analógica (análoga) por un conversor digital-
56 Club Saber Electrónica
analógico de 16 bits para información estéreo o un
CDA (conversor digital-analógico) de 13 bits para
el audio de una comunicación telefónica (informa-
ción mono). La salida del CDA interno del PCAP se
aplica al PGA. La salida del PGA puede ser enca-
minada a una de las cuatro salidas a través de un
multiplexor interno. Todas las salidas usan el mismo
convertidor digital analógico y sólo una salida pue-
de ser activa a la vez. El usuario puede ajustar la
ganancia de las salidas de audio con los botones
Figura 1
Figura 2
Club Saber Electrónica 57
de control de volumen. El parlante (bocina) del telé-
fono (Handset Speaker) recibe la señal de audio
desde un amplificador diferencial (SPKR) que se en-
cuentra en el interior de la PCAP. Las señales de sa-
lida del PCAP SPKR-Y SPKR + se aplican al parlan-
te luego de pasar por un filtro a través de las líneas
que en la figura 2 se denominan R4004 y R4005
respectivamente, y que luego se “unen” en dicho
parlante. Note en el diagrama en bloques de la fi-
gura 1 y en el esquemático de la figura 2 que del
camino SPKR-, SPKR_IN se envía a la entrada de un
amplificador operacional A1 a través del capacitor
C4002.
Por otra parte, la línea o camino (cable) SP-
KR_OUT1 del PCAP se envía a SPKR- a través de
C4000 y C4002 que es la salida CDA del codifi-
cador. Las líneas SPKR_IN y SPKR_OUT1 mantie-
nen la tensión de polarización durante períodos de
standby y esta tensión se “mantiene” por medio de
un capacitor para evitar “ruidos” o “pequeñas ex-
plosiones” cuando comience a funcionar el amplifi-
cador como consecuencia de la recepción de una
señal.
Los auriculares utilizan un conector estéreo es-
tándar de 2.5mm. El teléfono “notará” la presencia
de los auriculares estéreos que usan la línea
HS_SPKR_L del conector de auriculares (vea la figu-
ra 1), que posee la resistencia de pull-up R4395
para conectarse al PCAP a través de la línea ST-
_COMP (esto es una interrupción del PCAP que es
enviado al MCU sobre el bus SPI, figura 2). La lí-
nea ST_COMP tomará un estado binario bajo ca-
da vez que un auricular estéreo sea insertado en el
conector del celular. Los auriculares pueden conte-
ner un interruptor momentáneo, que normalmente
está cerrado y que se coloca en serie con el micró-
fono. Cuando se presiona el interruptor momentá-
neo, se interrumpirá la corriente que se suministra
al micrófono, el teléfono notará esta acción y dará
una respuesta apropiada, que podría ser, por ejem-
plo, contestar una llamada, terminar una llamada,
o marcar el último número del bloc de notas.
Los auriculares reciben la señal de audio desde
un amplificador estéreo interno al PCAP a través de
las líneas (caminos o cables) ARIGHT_OUT y ALEF-
T_OUT (figura 1), encaminados por C4356,
R4352 y C4306, R4302 respectivamente (figura
2), que por último se aplican al conector de auricu-
lares. Note que se toma del camino ARIGHT_Out,
a través del capacitor C4354, la señal ARITH_IN
que se aplica a la entrada del amplificador opera-
cional interno del PCAP, formando de esta manera
una realimentación. De la misma manera, de la lí-
nea ALEFT_Out se toma señal que, a través de
C4304, se envía a la entrada de otro amplificador
operacional por medio de la línea ALEFT_IN.
El parlante externo se conecta al pin 15 del
J5000 (AUDIO_OUT), que es el conector que se
emplea para poder conectar un parlante externo. El
camino de audio es establecido por R4400 y
C4400 que se aplica a EXTOUT del PCAP. El nivel
de corriente continua de esta señal de audio de sa-
lida (Audio_Out ) también se emplea para estable-
cer la condición de teléfono conectado o desconec-
tado. Esto se logra tomando señal de audio (Au-
dio_Out) a través de la línea ON2 del PCAP por
medio del resistor R5053. Cuando se aplica una
señal de corriente continua superior a 0,4V duran-
te un tiempo mayor a los 700 milisegundos, el telé-
fono va del estado ON al estado OFF.
El parlante externo recibe la señal de audio des-
de el amplificador ALRT que se encuentra en el in-
terior de la PCAP (A2 en la figura 1). Las señales
de este amplificador se envían a través de las lí-
neas ALRT-y ALRT +.
Como explicamos en los casos anteriores, ya
sea en el caso del parlante interno (Handset Spea-
ker) o de los auriculares, en este caso también se
toma una señal de realimentación por medio de la
línea o camino ALRT_IN a través de un resistor, en
este caso R4201. La señal de salida de este ampli-
ficador operacional se encamina hacia el parlante
externo a través de C4200 y R4200 que es la sali-
da DAC del codificador.
La Transmisión de Audio
En la figura 3 se muestra un diagrama en blo-
ques que resume el funcionamiento del sistema de
transmisión de un teléfono celular, en este caso de
la serie 920 de Motorola. En la figura 4 se grafica
58 Club Saber Electrónica
el circuito que corresponde a esta etapa, notando
la conexión de los componentes periféricos al circui-
to U3000 que corresponde a la plataforma de con-
trol de potencia de audio (sistema amplificador fi-
nal o PCAP).
El Micrófono Interno es un componente físico a
partir del cual se toma la señal que deberá ser am-
plificada para su procesamiento. En la figura 4 se
puede apreciar que al micrófono se le conecta un
resistor (R4103) para proveer una tensión de pola-
rización de 2V en la línea MIC_BIAS desde la línea
MIC_BIAS1 de la plataforma de control de potencia
de audio (PCAP). Para mantener el ruido a un nivel
mínimo, se establece un sistema de filtros cuya sali-
da se conecta a la entrada de un MUX interno de
la PCAP.
En el caso de utilizar el micrófono que se en-
cuentra en los auriculares externos, la señal se apli-
ca a la línea HS_MIC que será “filtrada” para in-
gresar a la PCAP por medio de la línea MIC-
_BIAS2. De la misma manera que antes, se estable
un sistema circuital que permite “balancear” el rui-
do para que se mantenga en un nivel adecuado pa-
ra permitir la amplificación de la señal desde el au-
ricular a través de la línea MIC_OUT. La línea HS-
_MAKE_DET supervisa la presencia de los auricula-
res por medio de la tensión presente en A1_INT de
la PCAP, que pasa por R4398. Un mecanismo de
conmutación integrado en el conector de auricula-
res abrirá o cerrará el camino HS_MAKE_DET a tie-
rra, dependiendo si los auriculares están o no co-
nectados.
La entrada del micrófono externo (AUDIO_IN)
se obtiene (o se aplica según como lo interprete) del
conector accesorio para el teléfono móvil y, por me-
dio de componentes periféricos se aplica a la línea
EXT_MIC de la PCAP.
Note que a diferencia de los dos casos anterio-
res, aquí aplicamos la señal directamente al multi-
plexor de audio sin pasar por un amplificador pre-
vio. Además de la señal de audio, la línea AU-
DIO_IN detecta la presencia de dispositivos acceso-
rios. El accesorio, conectado al bus CE tendrá una
impedancia de salida que pondrá a la línea LO-
GIC_SENSE en un nivel predeterminado. El POG
leerá el nivel de entrada de LOGIC_SENSE y confi-
gurará el de audio en consecuencia.
El MUX de la PCAP elige la señal de entrada, ya
sea del micrófono del celular o del micrófono de au-
riculares o proveniente de una entrada de audio a
través de un Multiplexor de Audio (AUD MUX). Lue-
go, un convertidor analógico-digital convierte las
señales analógicas entrantes en palabras de13 bits,
con codificación PCM. Las señales digitales de au-
dio resultantes son transferidas al POG DSP a través
de una interfase serial de 4 hilos (ASAP).
Figura 3
Club Saber Electrónica 59
Figura 4
60 Club Saber Electrónica
Etapa de Audio de Potencia & PCAP
En la figura 5 se puede apreciar el diagrama
en bloques de la unidad U3000, plataforma de
control de potencia de audio PCAP que es un circui-
to integrado que maneja diferentes señales y reali-
za las siguientes tareas:
· Filtrado y amplificación de la señal de entrada-
/salida de audio.
· Selección de camino de audio
· Regulación de Voltaje
· Control de carga de batería
· Proporciona un reloj de tiempo real
· Control de ring/vibrador
· Realiza la adaptación de los protocolos RS-
232/USB
· Control de luz de fondo
· Control de encendido de Leds
· Realiza el multiplexado de entradas para mo-
nitoreo de tensiones y temperatura.
· Control dual de interfase SPI para permitir el
acceso de dos procesadores de banda base inde-
pendientes
· Posee un conversor D/A Estéreo
· Realiza el control de protección de sobreten-
sión
Este circuito integrado es controlado y configu-
rado por un circuito integrado procesador de ban-
da base (POG) por medio de una interfase serial de
4 cables o hilos (SPI). El Procesador de banda ba-
se tiene acceso a la lectura/escritura de la PCAP.
Los datos de audio son transmitidos/recibidos des-
de el procesador de banda base a través de una in-
terfase SSI de cuatro cables.
P rocesador de Banda Base
El POG (procesador de banda base) integra un
Microcontrolador de Comunicaciones (MCU) de 32
Figura 5
Club Saber Electrónica 61
bits con sistema RISC
(sistema reducido de
instrucciones), un proce-
sador digital de 32 bits
DSP (procesador digital
de señales) y un Módu-
lo Interprocesador de
Comunicaciones de
(IPCM) con periféricos
asociados y coprocesa-
dores.
A continuación brin-
daremos una breve des-
cripción de los núcleos
y periféricos asociados
que son usados en este
diseño.
El diagrama en blo-
ques que representa la
interconexión del Proce-
sador de banda base se
muestra en la figura 6.
Las figuras 7 y 8 mues-
tran el esquema circui-
tal genérico del POG,
con sus componentes
asociados, donde se
destaca lo siguiente:
·Posee un MCU, mi-
crocontrolador
·Incluye GPS
·Integra un DSP que
procesa la señal GSM
·Tiene un EIM, módu-
lo de interfase externo.
·Realiza comunica-
ciones en protocolos
USB/Serial.
·Realiza conversio-
nes Analógicas/digita-
les.
En cuanto a los blo-
ques del mencionado
circuito integrado pro-
Figura 6
62 Club Saber Electrónica
Figura 7
Club Saber Electrónica 63
Figura 8
Club136
Club136
Club136
Club136
Club136
Club136
Club136
Club136
Club136
Club136
Club136
Club136
Club136
Club136
Club136
Club136
Club136
Club136
Club136
Club136

Más contenido relacionado

Similar a Club136

Jc services
Jc servicesJc services
Jc servicesJC Jalca
 
Electrónica: Diseño y desarrollo de circuitos impresos con Kicad por Miguel P...
Electrónica: Diseño y desarrollo de circuitos impresos con Kicad por Miguel P...Electrónica: Diseño y desarrollo de circuitos impresos con Kicad por Miguel P...
Electrónica: Diseño y desarrollo de circuitos impresos con Kicad por Miguel P...SANTIAGO PABLO ALBERTO
 
Ici-gateway-unidad v-tema 4
Ici-gateway-unidad v-tema 4Ici-gateway-unidad v-tema 4
Ici-gateway-unidad v-tema 4Equipo GATEWAY
 
Entrega trabajo final uml gp 8
Entrega trabajo final uml gp 8Entrega trabajo final uml gp 8
Entrega trabajo final uml gp 8jrcqking23
 
Electrónica: Electrónica aplicada. CF Instalaciones de telecomunicaciones por...
Electrónica: Electrónica aplicada. CF Instalaciones de telecomunicaciones por...Electrónica: Electrónica aplicada. CF Instalaciones de telecomunicaciones por...
Electrónica: Electrónica aplicada. CF Instalaciones de telecomunicaciones por...SANTIAGO PABLO ALBERTO
 
funcionamiento-osciloscopio.pdf
funcionamiento-osciloscopio.pdffuncionamiento-osciloscopio.pdf
funcionamiento-osciloscopio.pdfcarlos148961
 
Manual planta diesel siemens logo (ref. 6 ed1050 1aa00-0de6)
Manual planta diesel siemens logo (ref. 6 ed1050 1aa00-0de6)Manual planta diesel siemens logo (ref. 6 ed1050 1aa00-0de6)
Manual planta diesel siemens logo (ref. 6 ed1050 1aa00-0de6)Luis Alberto Maldonado
 
Logo manual
Logo manualLogo manual
Logo manualleonph
 
Ofimatica ultimate
Ofimatica ultimateOfimatica ultimate
Ofimatica ultimateF B
 
Diapositivas del proyecto de aula.ii
Diapositivas del proyecto de aula.iiDiapositivas del proyecto de aula.ii
Diapositivas del proyecto de aula.iiwendi larios
 
Diapositivas del proyecto de aula.ii
Diapositivas del proyecto de aula.iiDiapositivas del proyecto de aula.ii
Diapositivas del proyecto de aula.iiwendi larios
 
CLUB 067 PROGRAMACION DE MICROCONTROLADORES PIC.pdf
CLUB 067 PROGRAMACION DE MICROCONTROLADORES PIC.pdfCLUB 067 PROGRAMACION DE MICROCONTROLADORES PIC.pdf
CLUB 067 PROGRAMACION DE MICROCONTROLADORES PIC.pdfPablo Narvaez
 
Java. curso practico de formacion para la preparación de certificacion iz0 808
Java. curso practico de formacion para la preparación de certificacion iz0 808Java. curso practico de formacion para la preparación de certificacion iz0 808
Java. curso practico de formacion para la preparación de certificacion iz0 808BacgBrayan
 
00159_JAVA_Curso_practico_de_formacion.pdf
00159_JAVA_Curso_practico_de_formacion.pdf00159_JAVA_Curso_practico_de_formacion.pdf
00159_JAVA_Curso_practico_de_formacion.pdfLeonardoCarillo
 
00159_JAVA_Curso_practico_de_formacion.pdf
00159_JAVA_Curso_practico_de_formacion.pdf00159_JAVA_Curso_practico_de_formacion.pdf
00159_JAVA_Curso_practico_de_formacion.pdfLeonardoCarillo
 

Similar a Club136 (20)

Jc services
Jc servicesJc services
Jc services
 
Electrónica: Diseño y desarrollo de circuitos impresos con Kicad por Miguel P...
Electrónica: Diseño y desarrollo de circuitos impresos con Kicad por Miguel P...Electrónica: Diseño y desarrollo de circuitos impresos con Kicad por Miguel P...
Electrónica: Diseño y desarrollo de circuitos impresos con Kicad por Miguel P...
 
Adsl tesis
Adsl tesisAdsl tesis
Adsl tesis
 
Ici-gateway-unidad v-tema 4
Ici-gateway-unidad v-tema 4Ici-gateway-unidad v-tema 4
Ici-gateway-unidad v-tema 4
 
Entrega trabajo final uml gp 8
Entrega trabajo final uml gp 8Entrega trabajo final uml gp 8
Entrega trabajo final uml gp 8
 
Electrónica: Electrónica aplicada. CF Instalaciones de telecomunicaciones por...
Electrónica: Electrónica aplicada. CF Instalaciones de telecomunicaciones por...Electrónica: Electrónica aplicada. CF Instalaciones de telecomunicaciones por...
Electrónica: Electrónica aplicada. CF Instalaciones de telecomunicaciones por...
 
funcionamiento-osciloscopio.pdf
funcionamiento-osciloscopio.pdffuncionamiento-osciloscopio.pdf
funcionamiento-osciloscopio.pdf
 
Protocoloyasi
ProtocoloyasiProtocoloyasi
Protocoloyasi
 
Manual planta diesel siemens logo (ref. 6 ed1050 1aa00-0de6)
Manual planta diesel siemens logo (ref. 6 ed1050 1aa00-0de6)Manual planta diesel siemens logo (ref. 6 ed1050 1aa00-0de6)
Manual planta diesel siemens logo (ref. 6 ed1050 1aa00-0de6)
 
Logo manual
Logo manualLogo manual
Logo manual
 
Protocolo de Investigacion SMART TV
Protocolo de Investigacion SMART TVProtocolo de Investigacion SMART TV
Protocolo de Investigacion SMART TV
 
Ofimatica ultimate
Ofimatica ultimateOfimatica ultimate
Ofimatica ultimate
 
Diapositivas del proyecto de aula.ii
Diapositivas del proyecto de aula.iiDiapositivas del proyecto de aula.ii
Diapositivas del proyecto de aula.ii
 
Diapositivas del proyecto de aula.ii
Diapositivas del proyecto de aula.iiDiapositivas del proyecto de aula.ii
Diapositivas del proyecto de aula.ii
 
CLUB 067 PROGRAMACION DE MICROCONTROLADORES PIC.pdf
CLUB 067 PROGRAMACION DE MICROCONTROLADORES PIC.pdfCLUB 067 PROGRAMACION DE MICROCONTROLADORES PIC.pdf
CLUB 067 PROGRAMACION DE MICROCONTROLADORES PIC.pdf
 
Java. curso practico de formacion para la preparación de certificacion iz0 808
Java. curso practico de formacion para la preparación de certificacion iz0 808Java. curso practico de formacion para la preparación de certificacion iz0 808
Java. curso practico de formacion para la preparación de certificacion iz0 808
 
00159_JAVA_Curso_practico_de_formacion.pdf
00159_JAVA_Curso_practico_de_formacion.pdf00159_JAVA_Curso_practico_de_formacion.pdf
00159_JAVA_Curso_practico_de_formacion.pdf
 
00159_JAVA_Curso_practico_de_formacion.pdf
00159_JAVA_Curso_practico_de_formacion.pdf00159_JAVA_Curso_practico_de_formacion.pdf
00159_JAVA_Curso_practico_de_formacion.pdf
 
Guia Practica De Productos Basf
Guia Practica De Productos BasfGuia Practica De Productos Basf
Guia Practica De Productos Basf
 
Semaforo cante
Semaforo canteSemaforo cante
Semaforo cante
 

Último

Reporte de simulación de flujo del agua en un volumen de control MNVA.pdf
Reporte de simulación de flujo del agua en un volumen de control MNVA.pdfReporte de simulación de flujo del agua en un volumen de control MNVA.pdf
Reporte de simulación de flujo del agua en un volumen de control MNVA.pdfMikkaelNicolae
 
Calavera calculo de estructuras de cimentacion.pdf
Calavera calculo de estructuras de cimentacion.pdfCalavera calculo de estructuras de cimentacion.pdf
Calavera calculo de estructuras de cimentacion.pdfyoseka196
 
Una estrategia de seguridad en la nube alineada al NIST
Una estrategia de seguridad en la nube alineada al NISTUna estrategia de seguridad en la nube alineada al NIST
Una estrategia de seguridad en la nube alineada al NISTFundación YOD YOD
 
PPT SERVIDOR ESCUELA PERU EDUCA LINUX v7.pptx
PPT SERVIDOR ESCUELA PERU EDUCA LINUX v7.pptxPPT SERVIDOR ESCUELA PERU EDUCA LINUX v7.pptx
PPT SERVIDOR ESCUELA PERU EDUCA LINUX v7.pptxSergioGJimenezMorean
 
Unidad 3 Administracion de inventarios.pptx
Unidad 3 Administracion de inventarios.pptxUnidad 3 Administracion de inventarios.pptx
Unidad 3 Administracion de inventarios.pptxEverardoRuiz8
 
CLASE - 01 de construcción 1 ingeniería civil
CLASE - 01 de construcción 1 ingeniería civilCLASE - 01 de construcción 1 ingeniería civil
CLASE - 01 de construcción 1 ingeniería civilDissneredwinPaivahua
 
Voladura Controlada Sobrexcavación (como se lleva a cabo una voladura)
Voladura Controlada  Sobrexcavación (como se lleva a cabo una voladura)Voladura Controlada  Sobrexcavación (como se lleva a cabo una voladura)
Voladura Controlada Sobrexcavación (como se lleva a cabo una voladura)ssuser563c56
 
SEGURIDAD EN CONSTRUCCION PPT PARA EL CIP
SEGURIDAD EN CONSTRUCCION PPT PARA EL CIPSEGURIDAD EN CONSTRUCCION PPT PARA EL CIP
SEGURIDAD EN CONSTRUCCION PPT PARA EL CIPJosLuisFrancoCaldern
 
Magnetismo y electromagnetismo principios
Magnetismo y electromagnetismo principiosMagnetismo y electromagnetismo principios
Magnetismo y electromagnetismo principiosMarceloQuisbert6
 
Curso Análisis Fisicoquímico y Microbiológico de Aguas -EAI - SESIÓN 5.pdf
Curso Análisis Fisicoquímico y Microbiológico de Aguas -EAI - SESIÓN 5.pdfCurso Análisis Fisicoquímico y Microbiológico de Aguas -EAI - SESIÓN 5.pdf
Curso Análisis Fisicoquímico y Microbiológico de Aguas -EAI - SESIÓN 5.pdfcesar17lavictoria
 
ARBOL DE CAUSAS ANA INVESTIGACION DE ACC.ppt
ARBOL DE CAUSAS ANA INVESTIGACION DE ACC.pptARBOL DE CAUSAS ANA INVESTIGACION DE ACC.ppt
ARBOL DE CAUSAS ANA INVESTIGACION DE ACC.pptMarianoSanchez70
 
TEXTURA Y DETERMINACION DE ROCAS SEDIMENTARIAS
TEXTURA Y DETERMINACION DE ROCAS SEDIMENTARIASTEXTURA Y DETERMINACION DE ROCAS SEDIMENTARIAS
TEXTURA Y DETERMINACION DE ROCAS SEDIMENTARIASfranzEmersonMAMANIOC
 
ECONOMIA APLICADA SEMANA 555555555544.pdf
ECONOMIA APLICADA SEMANA 555555555544.pdfECONOMIA APLICADA SEMANA 555555555544.pdf
ECONOMIA APLICADA SEMANA 555555555544.pdfmatepura
 
Obras paralizadas en el sector construcción
Obras paralizadas en el sector construcciónObras paralizadas en el sector construcción
Obras paralizadas en el sector construcciónXimenaFallaLecca1
 
Ingeniería de Tránsito. Proyecto Geométrico de calles y carreteras, es el pro...
Ingeniería de Tránsito. Proyecto Geométrico de calles y carreteras, es el pro...Ingeniería de Tránsito. Proyecto Geométrico de calles y carreteras, es el pro...
Ingeniería de Tránsito. Proyecto Geométrico de calles y carreteras, es el pro...wvernetlopez
 
hitos del desarrollo psicomotor en niños.docx
hitos del desarrollo psicomotor en niños.docxhitos del desarrollo psicomotor en niños.docx
hitos del desarrollo psicomotor en niños.docxMarcelaArancibiaRojo
 
aCARGA y FUERZA UNI 19 marzo 2024-22.ppt
aCARGA y FUERZA UNI 19 marzo 2024-22.pptaCARGA y FUERZA UNI 19 marzo 2024-22.ppt
aCARGA y FUERZA UNI 19 marzo 2024-22.pptCRISTOFERSERGIOCANAL
 
2. UPN PPT - SEMANA 02 GESTION DE PROYECTOS MG CHERYL QUEZADA(1).pdf
2. UPN PPT - SEMANA 02 GESTION DE PROYECTOS MG CHERYL QUEZADA(1).pdf2. UPN PPT - SEMANA 02 GESTION DE PROYECTOS MG CHERYL QUEZADA(1).pdf
2. UPN PPT - SEMANA 02 GESTION DE PROYECTOS MG CHERYL QUEZADA(1).pdfAnthonyTiclia
 
Elaboración de la estructura del ADN y ARN en papel.pdf
Elaboración de la estructura del ADN y ARN en papel.pdfElaboración de la estructura del ADN y ARN en papel.pdf
Elaboración de la estructura del ADN y ARN en papel.pdfKEVINYOICIAQUINOSORI
 

Último (20)

Reporte de simulación de flujo del agua en un volumen de control MNVA.pdf
Reporte de simulación de flujo del agua en un volumen de control MNVA.pdfReporte de simulación de flujo del agua en un volumen de control MNVA.pdf
Reporte de simulación de flujo del agua en un volumen de control MNVA.pdf
 
Calavera calculo de estructuras de cimentacion.pdf
Calavera calculo de estructuras de cimentacion.pdfCalavera calculo de estructuras de cimentacion.pdf
Calavera calculo de estructuras de cimentacion.pdf
 
Una estrategia de seguridad en la nube alineada al NIST
Una estrategia de seguridad en la nube alineada al NISTUna estrategia de seguridad en la nube alineada al NIST
Una estrategia de seguridad en la nube alineada al NIST
 
PPT SERVIDOR ESCUELA PERU EDUCA LINUX v7.pptx
PPT SERVIDOR ESCUELA PERU EDUCA LINUX v7.pptxPPT SERVIDOR ESCUELA PERU EDUCA LINUX v7.pptx
PPT SERVIDOR ESCUELA PERU EDUCA LINUX v7.pptx
 
VALORIZACION Y LIQUIDACION MIGUEL SALINAS.pdf
VALORIZACION Y LIQUIDACION MIGUEL SALINAS.pdfVALORIZACION Y LIQUIDACION MIGUEL SALINAS.pdf
VALORIZACION Y LIQUIDACION MIGUEL SALINAS.pdf
 
Unidad 3 Administracion de inventarios.pptx
Unidad 3 Administracion de inventarios.pptxUnidad 3 Administracion de inventarios.pptx
Unidad 3 Administracion de inventarios.pptx
 
CLASE - 01 de construcción 1 ingeniería civil
CLASE - 01 de construcción 1 ingeniería civilCLASE - 01 de construcción 1 ingeniería civil
CLASE - 01 de construcción 1 ingeniería civil
 
Voladura Controlada Sobrexcavación (como se lleva a cabo una voladura)
Voladura Controlada  Sobrexcavación (como se lleva a cabo una voladura)Voladura Controlada  Sobrexcavación (como se lleva a cabo una voladura)
Voladura Controlada Sobrexcavación (como se lleva a cabo una voladura)
 
SEGURIDAD EN CONSTRUCCION PPT PARA EL CIP
SEGURIDAD EN CONSTRUCCION PPT PARA EL CIPSEGURIDAD EN CONSTRUCCION PPT PARA EL CIP
SEGURIDAD EN CONSTRUCCION PPT PARA EL CIP
 
Magnetismo y electromagnetismo principios
Magnetismo y electromagnetismo principiosMagnetismo y electromagnetismo principios
Magnetismo y electromagnetismo principios
 
Curso Análisis Fisicoquímico y Microbiológico de Aguas -EAI - SESIÓN 5.pdf
Curso Análisis Fisicoquímico y Microbiológico de Aguas -EAI - SESIÓN 5.pdfCurso Análisis Fisicoquímico y Microbiológico de Aguas -EAI - SESIÓN 5.pdf
Curso Análisis Fisicoquímico y Microbiológico de Aguas -EAI - SESIÓN 5.pdf
 
ARBOL DE CAUSAS ANA INVESTIGACION DE ACC.ppt
ARBOL DE CAUSAS ANA INVESTIGACION DE ACC.pptARBOL DE CAUSAS ANA INVESTIGACION DE ACC.ppt
ARBOL DE CAUSAS ANA INVESTIGACION DE ACC.ppt
 
TEXTURA Y DETERMINACION DE ROCAS SEDIMENTARIAS
TEXTURA Y DETERMINACION DE ROCAS SEDIMENTARIASTEXTURA Y DETERMINACION DE ROCAS SEDIMENTARIAS
TEXTURA Y DETERMINACION DE ROCAS SEDIMENTARIAS
 
ECONOMIA APLICADA SEMANA 555555555544.pdf
ECONOMIA APLICADA SEMANA 555555555544.pdfECONOMIA APLICADA SEMANA 555555555544.pdf
ECONOMIA APLICADA SEMANA 555555555544.pdf
 
Obras paralizadas en el sector construcción
Obras paralizadas en el sector construcciónObras paralizadas en el sector construcción
Obras paralizadas en el sector construcción
 
Ingeniería de Tránsito. Proyecto Geométrico de calles y carreteras, es el pro...
Ingeniería de Tránsito. Proyecto Geométrico de calles y carreteras, es el pro...Ingeniería de Tránsito. Proyecto Geométrico de calles y carreteras, es el pro...
Ingeniería de Tránsito. Proyecto Geométrico de calles y carreteras, es el pro...
 
hitos del desarrollo psicomotor en niños.docx
hitos del desarrollo psicomotor en niños.docxhitos del desarrollo psicomotor en niños.docx
hitos del desarrollo psicomotor en niños.docx
 
aCARGA y FUERZA UNI 19 marzo 2024-22.ppt
aCARGA y FUERZA UNI 19 marzo 2024-22.pptaCARGA y FUERZA UNI 19 marzo 2024-22.ppt
aCARGA y FUERZA UNI 19 marzo 2024-22.ppt
 
2. UPN PPT - SEMANA 02 GESTION DE PROYECTOS MG CHERYL QUEZADA(1).pdf
2. UPN PPT - SEMANA 02 GESTION DE PROYECTOS MG CHERYL QUEZADA(1).pdf2. UPN PPT - SEMANA 02 GESTION DE PROYECTOS MG CHERYL QUEZADA(1).pdf
2. UPN PPT - SEMANA 02 GESTION DE PROYECTOS MG CHERYL QUEZADA(1).pdf
 
Elaboración de la estructura del ADN y ARN en papel.pdf
Elaboración de la estructura del ADN y ARN en papel.pdfElaboración de la estructura del ADN y ARN en papel.pdf
Elaboración de la estructura del ADN y ARN en papel.pdf
 

Club136

  • 1.
  • 2. 2ª forros.qxd:Maquetación 1 15/10/13 10:35 Página 1
  • 3. Le proponemos el estudio de un curso que le enseña el funcionamiento de las diferen- tes etapas que constituyen a los teléfonos celulares de tecnología GSM. Nuestra idea es proporcionar conocimientos para que los estudiantes, técnicos e ingenieros puedan solu- cionar diferentes problemas que involucren a estos aparatos. Es necesario aclarar que para realizar este trabajo nos basaremos en los manuales de servicio de equipos de di- ferentes marcas, comenzando con el diagrama en bloques de un teléfono Sony y prosi- guiendo con análisis detallados de unidades Motorola, dado que los desarrolladores de dicha empresa han tomado un cuidado especial en la elaboración de manuales, inclu- yendo etiquetas y diferentes colores para el seguimiento de las señales en los circuitos de las distintas etapas. Empezamos explicando cada uno de los bloques que integran a un teléfono celular, desde el circuito de antena hasta el sistema de apoyo del microcontrolador final que le permite comunicarse con el exterior. Para la explicación elegimos un teléfono Motorola de Nivel 3 porque puede operar tanto con tecnología GSM como CDMA y porque tam- bién puede operar en la banda de 2.1GHz en UMTS. Para la comprensión de este texto es preciso que el lector posea conocimientos de te- lefonía y de tecnologías utilizadas para telefonía celular, temas que fueron desarrollados en otras ediciones de Saber Electrónica y del Club Saber Electrónica y que Ud. puede bajar sin cargo de nuestra web www.webelectronica.com.ar, haciendo click en el ícono password e ingresando la clave: cursocel. Ud. debe ser socio del Club SE, lo cual es gratuito y puede concretar en la misma web. ¿Por qué es un curso? Porque Ud. tiene la oportunidad de ampliar cada tema expuesto en este tomo de co- lección y hasta “inscribirse” (o registrarse) como alumno regular y así poder hacerme consultas sobre telefonía celular de modo que cuando esté seguro de haber aprendido lo suficiente pueda rendir un test de evaluación (también por Internet) y al aprobarlo ba- jarse un Diploma que certifica que aprobó este curso. Cabe aclarar que en la sección a la que ingresa con la clave “cursocel” posee ade- más un curso sobre mantenimiento, reparación, flasheo y liberación de teléfonos celula- res y hasta un apartado con notas y videos sobre liberación de teléfonos celulares de di- ferentes marcas y modelos. Por último, en el tomo 41 de la colección Club Saber Electrónica habíamos menciona- do que este ejemplar describiría la forma de trabajar con teléfonos celulares Sony Erics- son y Alcatel entre otras marcas pero decidimos “reprogramar” el contenido para que pueda conocer mejor a los teléfonos celulares por dentro; sin embargo, Ud. puede des- cargar todo ese material de nuestra web y hasta videos que lo guiarán paso a paso en el servicio de dichos aparatos. Club Saber Electrónica Nº 44. Fecha de publicación: AGOSTO de 2008. Publicación mensual editada y publicada por Editorial Quark, Herrera 761 (1295) Ca- pital Federal, Argentina (005411-43018804), en conjunto con Saber Internacional SA de CV, Av. Moctezuma Nº 2, Col. Sta. Agueda, Ecatepec de Morelos, Mé- xico (005255-58395277), con Certificado de Licitud del título (en trámite). Distribución en Argentina: Capital: Carlos Cancellaro e Hijos SH, Gutenberg 3258 - Cap. 4301-4942 - Interior: Distribuidora Bertrán S.A.C. Av. Vélez Sársfield 1950 - Cap. – Distribución en Uruguay: Rodesol SA Ciudadela 1416 – Montevi- deo, 901-1184 – La Editorial no se responsabiliza por el contenido de las notas firmadas. Todos los productos o marcas que se mencionan son a los efectos de prestar un servicio al lector, y no entrañan responsabilidad de nuestra parte. Está prohibida la reproducción total o parcial del material contenido en es- ta revista, así como la industrialización y/o comercialización de los aparatos o ideas que aparecen en los mencionados textos, bajo pena de sanciones lega- les, salvo mediante autorización por escrito de la Editorial. Revista Club Saber Electrónica, ISSN: 1668-6004
  • 4. 2 Vallejo, Horacio - Un teléfono celular por dentro / dirigido por Horacio Vallejo. - 1a ed. - Buenos Aires : Quark, 2008. 80 p. ; 28x20 cm. ISBN 978-987-623-074-2 1. Electrónica. I. Vallejo, Horacio, dir. II. Título CDD 621.3 Fecha de catalogación: 30/06/2008 Director de la Colección Club SE Ing. Horacio D. Vallejo Jefe de Redacción: Pablo M. Dodero Autor de esta edición: Ing. Horacio D. Vallejo Club Saber Electrónica es una publicación de Saber Internacional SA de CV de México y Editorial Quark SRL de Argentina Editor Responsable en Argentina y México: Ing. Horacio D. Vallejo Administración Argentina: Teresa C. Jara Administración México: Patricia Rivero Rivero Comercio Exterior Argentina: Hilda Jara Comercio Exterior México: Margarita Rivero Rivero Director Club Saber Electrónica: Luis Leguizamón Responsable de Atención al Lector: Alejandro A. Vallejo Coordinador Internacional José María Nieves Publicidad Argentina: 4301-8804 - México: 5839-5277 Staff Víctor Ramón Rivero Rivero Olga Vargas Liliana Vallejo Mariela Vallejo Javier Isasmendi Ramón Miño Fernando Ducach Areas de Apoyo Teresa Ducach Disprof Fernando Flores Paula Vidal Raúl Romero Internet: www.webelectronica.com.ar Web Manager: Luis Leguizamón COMO FUNCIONAN LOS TELEFONOS CELULARES. GENERALIDADES Y DIAGRAMA EN BLOQUES DE UN MOVIL..............................................................3 Diagrama en bloques de la sección de RF de un teléfono celular Sony .............................................3 Diagrama en bloques de sistema de banda base.5 Diagrama en bloques de la etapa de audio...........6 EL CIRCUITO DE ANTENA ..................................7 Introducción............................................................7 CIRCUITO DE RECEPCION GSM DE UN MOVIL. CIRCUITOS FRONT END Y BACK END ................10 Introducción..........................................................10 El circuito FRONT END .......................................10 El circuito BACK END. Funcionamiento del U500 Magic LV..............................................................13 FUNCIONES DEL CONTROL DEL CIRCUITO DE PROCESAMIENTO DE SEÑALES (MAGIC LV) ......17 Introducción..........................................................17 EL SINTETIZADOR / TRANSMISOR DEL CIRCUITO DE PROCESAMIENTO DE SEÑALES .........................21 Introducción..........................................................21 EL CIRCUITO DE VCO Y EL AMPLIFICADOR FINAL GSM.............................................................24 Descripción del oscilador controlado por tensión de un teléfono celular................................................24 Descripción del Amplificador PA GSM ................24 EL CIRCUITO CONVERSOR WCDMA MAX 2388 .27 Introducción..........................................................27 Que es WCDMA? ................................................27 EL SISTEMA DE FI PARA WCDMA MAX2388.31 Introducción..........................................................31 Funcionamiento de este integrado MAX2309 .....31 PROCESAMIENTO DE SEÑALES. PROCESAMIENTO DE LAS SEÑALES WCDMA EN BANDA BASE “HARMONY LITE”. EL SINTETIZADOR. BLOQUE TRANSMISOR DEL HARMONY LITE.....................35 Introducción..........................................................35 El sintetizador de señales WCDMA.....................38 El transmisor del Harmony Lite............................38 El MAX2363.........................................................41 MAX 2363 - TRANSMISOR WCDMA. EL MODULADOR DE TRANSMISION DE UN CELULAR 44 Introducción..........................................................44 PA AMPLIFICADOR DE POTENCIA DE TRANSMISION WCDMA.......................................................48 Introducción..........................................................48 El Amplificador de salida TX................................48 CARGA DE BATERIA DE UN TELEFONO CELULAR51 El Regulador de voltaje........................................52 SISTEMA DE AUDIO DE UN TELEFONO CELULAR 55 Introducción..........................................................55 La Recepción de audio........................................55 La Transmisión de audio .....................................57 Etapa de audio de potencia & PCAP ..................60 Procesador de banda base..................................60 BLUETOOTH EN LOS TELEFONOS CELULARES....65 Introducción..........................................................65 Más sobre Bluetooth............................................68 GPS EN LOS TELEFONOS CELULARES .............69 Introducción..........................................................69 GPS en los teléfonos celulares............................73 Póngale GPS a su celular....................................74 LA CAMARA Y EL PROCESADOR DE MANEJO DE PUERTOS .......................................................75 Introducción..........................................................75 El patrón RGB de Bayer ......................................75 Helen: El procesador de apoyo ...........................78
  • 5. Club Saber Electrónica 3 Diagrama en Bloques de la Sección de RF de un Teléfono Celular Sony La figura 1 muestra el diagrama en bloques del sistema de transmisión y de recepción de un teléfo- no celular Sony de banda dual que opera con tec- nología GSM. Note que el teléfono opera en las bandas de 900MHz y 1.8GHz; es decir, se trata de un equipo que no va a funcionar en determinados países de la región, pero la explicación que brinda- mos es válida para todos los teléfonos de caracterís- ticas similares. La antena se acopla mediante un in- terruptor mecánico (se trata del sistema de encastre de la antena) y luego por medio de una llave elec- trónica recibe la señal desde el transmisor o envía la señal hacia el receptor. Sobre la línea de transmisión, entre la antena y el interruptor mecánico se coloca un conector para poder colocar una antena externa cuando su uso sea necesario. El interruptor es tal, que al colocar la antena externa se desconecta la antena fija. El receptor consiste entonces, en dos etapas de RF separadas para funcionar en E-GSM y DSC, por medio de un filtro de superficie (SAW) para la ban- da de 900MHz y por medio de un filtro cerámico para la banda de 1800MHz. Un primer filtro GMSK (Gaussian-filtered minimum shift keying, filtro gaus- siano de mínimo ruido) lleva las señales, ya sea de 1800MHz o 900MHz, a un valor de frecuencia in- termedia de 440MHz. La señal de FI de 440MHz es amplificada y nue- vamente convertida por un demodulador IQ (demo- dulador de fase o de cuadratura) de modo que las señales resultantes son detectadas y filtradas para obtener las señales I (fase) y Q (cuadratura) que se- rán procesadas por las etapas de voz, de acuerdo con las indicaciones dadas por el microcontrolador. Para poder realizar estas tareas con éxito, se emplea un oscilador a cristal de 13MHz VCTCXO
  • 6. 4 Club Saber Electrónica Figura 1
  • 7. Club Saber Electrónica 5 (voltage-controlled-temperature-compensated crystal oscillator, oscilador a cristal controlado por tensión con compensación de temperatura). Dicho oscilador genera la señal de clock para el PLL y las etapas de banda base. En la etapa transmisora, la señal que llega en banda base se modula en una etapa “Moduladora- GMSK” para llevarlas a portadoras de las bandas de 900MHz y 1800MHz. Vea que la modulación se realiza por medio de dos osciladores controlados por tensión (VC0), uno de 195MHz para GSM y otro de 325MHz para DCS 1800. Estas conversio- nes se realizan por medio de moduladores balan- ceados IQ y un posterior bloque sumador (APC Loop). Cabe aclarar que todas las señales IQ y de RF son tratadas en moduladores balanceados para disminuir interferencias (crosstalk effects). De acuerdo con las recomendaciones para GSM, el transmisor y el receptor nunca son activa- dos al mismo tiempo. Diagrama en Bloques del Sistema de Banda Base El sistema de banda base consiste en dos circui- tos integrados, uno digital (IC1) y otro analógico (IC2), figura 2. La memoria externa que se puede Figura 2
  • 8. 6 Club Saber Electrónica manejar es de 36 MBits, 32MBits para la Flash ROM y 4MBits para la memoria SRAM. El circuito integrado digital IC1 se encarga de procesar la se- ñal GSM que ya está en banda base, de acuerdo con los protocolos de comunicaciones establecidos en el estándar ETSI. Este circuito integrado digital se encarga de procesar las señales por medio de un proceso digital DSP (Digital Signal Processing) de acuerdo a un programa interno y a los datos que se encuentran en la memoria. Para efectuar todas estas tareas, este circuito integrado posee al “corazón” del teléfono, que es el microcontrolador que efectúa las diferentes operaciones, apoyándose en una me- moria RAM interna. El circuito integrado digital también posee el cir- cuito de reloj y varios puertos y compuertas CMOS para comunicarse con otros elementos. En definitiva, es un integrado que realiza las ta- reas de codificación y decodificación necesarias pa- ra establecer las diferentes señales de transmisión y recepción. El integrado analógico IC2 posee un sistema A/D-D/A (conversor analógico/digital y digital/a- nalógico) que permite el procesamiento de las seña- les IQ y de las señales de voz. Este integrado posee todas las etapas que permi- ten el procesamiento de las señales de voz, las inter- fases para procesar los señales I (fase) y Q (cuadra- tura) que pueden soportar los modos “single slot” y “multi slot”. También posee circuitos auxiliares para el control de RF, un regulador de tensión (provee una tensión regulada), el control de carga de la batería y el sistema de análisis de encendido del teléfono. Este circuito integrado también posee un sistema que genera la tensión de alimentación y la tensión de reset. Para comunicarse con IC1 posee un puerto serial en banda base (BSP) y un puerto para comunicacio- nes de voz (VSP), ambos permiten comunicarse con el DSP. También posee un puerto serial UPS para co- municarse con el microcontrolador de IC1 y un puer- to serial TSP para comunicarse con la unidad de procesamiento de tiempo real (con el reloj), para que ambas etapas estén en sincronismo. Diagrama en Bloques de la Etapa de Audio En la figura 3 se muestra este bloque, que es un sistema multitarea que se encarga de activar el mi- crófono, los parlantes (bocinas) y el timbre del vibra- dor. En este caso, la frecuencia de vibración es de 130Hz. ********* Figura 3
  • 9. Club Saber Electrónica 7 Introducción La recepción de señales en todas las bandas por medio de un teléfono celular comienzan en la ante- na del móvil, ya sea externa o interna. En la figura 1 podemos apreciar un diagrama en bloques de la etapa de antena de un teléfono Motorola Nivel 3 (en este caso hacemos referencia a un equipo A920 que además de las bandas nor- males de trabajo, también opera en UMTS en 2.1GHz). M001 es un interruptor mecánico que une a la antena con el circuito interno y que desconecta a la antena del teléfono del circuito interno cuando se conecta una antena externa. El camino de la se- ñal de RF “cambiará” entonces, cuando se conecte una antena externa al conector macho del tipo SMA. La señal (ya sea proveniente de la antena del teléfono o de una antena externa) llega a un FEM (Front End Module o módulo de salida) que se en- carga de seleccionar “el sistema” de trabajo y pro- veer las condiciones de operación para dicha ban- da (seleccionará entre EGSM, DCS, PCS Y WCD- MA). La selección para trabajar con tecnología GSM se realiza mediante líneas de control que en el diagrama en bloques tienen el N_BAND_1 y N_BAND_0_G. La selección de modo es hecha por líneas de control (HL_TX_EN, RX_EN_LIFE, N_GS- M_EXC_EN, y GSM_EXC_EN). Note la forma en que se recepcionan señales WCDMA. Existe un “arreglo circuital” que permite que mientras que el teléfono esté trabajando en un sistema GSM en cualquier banda, éste pueda descubrir señales de una estación de base de WCDMA. El microcontro- lador podrá tomar la decisión de “sincronizarse con sistema WCDMA, en función de cómo esté progra- mado. De la misma manera, si el móvil está operando en WCDMA y se detecta una estación base EGSM se podrá tomar la decisión de emigrar de WCDMA hacia EGSM para que el celular siga funcionando
  • 10. 8 Club Saber Electrónica (ahora con otro sistema, de acuerdo con lo detecta- do de la estación base). Esto no será posible para señales de estaciones base que operen en las ban- das PCS y DCS. Las señales recibidas en la antena entre 2110 y 2170MHz verán el interruptor de RF como un circui- to abierto en cualquier posición. Por consiguiente, las señales de RX WCDMA (WCDMA_RX) serán en- viadas hacia el receptor WCDMA a través del blo- que FL010. Este bloque debería tener una pérdida de inserción máxima de ~0.5dB. Para otra banda que no sea WCDMA, FL010 se comporta como un circuito abierto, impidiendo a las señales llegar has- ta el receptor WCDMA. Q902 es un dispositivo FET dual que se emplea para seleccionar la función N_BAND_) o la señal proveniente del bloque MAGIC LV a la función múl- tiple de la señal de control de N_BAND_0 que vie- ne de la Magic LV. Con el empleo de Q902, N_GS- M_EXC_EN seguirá a la banda N_BAND_0. Q906 es otro sistema de selección tipo FET dual para la selección entre GSM y WCDMA durante la transmisión. Durante condiciones de transmisión WCDMA, HL_TX_EN estará en un estado alto. Esto abrirá los interruptores FETs en Q906, incapacitan- do cualquier función de señal de líneas de control NB_EXC_EN como N_BAND_0. Q901 es usado para invertir la señal de control que viene de Q906. Evidentemente, si Ud. no está familiarizado con sistemas de transmisión y no cono- ce los principios de funcionamiento tanto de la tec- nología CDMA como de GSM, seguramente no va a poder comprender las funciones recién especifica- das pero “tendrá una idea” de cómo es el procesa- miento de las señales en torno de la antena del ce- lular. En la figura 2 se reproduce el circuito eléctrico del circuito de antena de un móvil Motorola 920 en el que podrá encontrar en qué consiste cada uno de los bloques nombrados. Cabe aclarar que estamos empleando una serie de términos que el lector debería conocer para com- prender la explicación que se está brindando y que más adelante encontrará un vocabulario que lo podrá ayudar cuando se le presenten dudas sobre algún término. ******************** Figura 1
  • 12. 10 Club Saber Electrónica Introducción Es evidente que todos los teléfonos celulares ha- cen lo mismo (desde el punto de vista de comunica- ciones) y por ello lo explicado sobre la etapa de un móvil puede extenderse a todos los aparatos. Con- tinuando con la descripción de las diferentes etapas que componen a un teléfono celular, en este aparta- do describiremos el diagrama en bloques de la eta- pa de recepción para la tecnología GSM. Veremos la etapa “final” y luego la descripción del sistema que controla a este circuito, cómo se realiza la con- versión de señal para obtener información digital que pueda ser procesada por el microcontrolador del teléfono. La explicación la haremos en base al denominado “Magic LV”, circuito integrado (deno- minado como U500 en celulares Motorola) que, co- mo veremos, es el “corazón” del sistema. El Circuito Front End Una vez que una señal es detectada en la ante- na de un móvil, ya sea EGSM, PCS o DCS, prime- ro pasa por circuitos tipo “balun” (balanced-unba- lanced) que convierten a dicha señal en “balancea- da respecto de un punto de referencia” (convierte una señal desequilibrada a la condición de línea equilibrada, tal como sucede en un sintonizador de un receptor de televisión) para luego ser conducida al circuito integrado, que realiza su tratamiento y que en el diagrama en bloques de la figura 1 co- rresponde al “LIFE U625”. Al respecto, reiteramos que hacemos la descripción de cada etapa basán- donos en un teléfono Motorola Nivel 3 A920, pero que lo explicado se aplica para saber cómo funcio- na cualquier teléfono celular con similar tecnología. Los balunes suelen introducir pérdidas del orden de 1dB.
  • 13. Club Saber Electrónica 11 El circuito integrado U625 posee un amplifica- dor de bajo ruido (LNA) que le da a la señal el ni- vel apropiado para su tratamiento, un oscilador controlado por tensión (VCO) y una etapa mezcla- dora convertidora para llevar a la señal recibida a banda base. Dentro del integrado, la señal recibi- da es mezclada con una señal para obtener una Frecuencia Intermedia Muy Baja (VLFI) del orden de los 100kHz. Se emplea esta configuración para mejorar la salida del oscilador local (LO) cuya señal será mezclada con la recepcionada por la antena y que ingresa al integrado luego de ser equilibrada por el balum. En esta etapa se realizan compensa- ciones de corriente continua, con el objeto de obte- ner una señal menos ruidosa. En el diagrama en bloques de la figura 1, se obtienen diferentes con- versiones según que la señal sea GSM, DCS o PCS. Luego del tratamiento de la señal recepcionada te- nemos, a la salida del integrado U625, las señales de fase (I) y cuadratura (Q). Para que el circuito integrado LIFE funcione sin- crónicamente, se envían señales SPI de datos y reloj desde una etapa “MAGIC” (regulador de tracking y tensión de aislación del VCO). El integrado de tratamiento de señal de RF (U625 ó LIFE) posee cuatro amplificadores de bajo ruido (de los cuales sólo se emplean tres) con dos caminos en cuadratura para la señal: uno que pue- de ser usado para la banda baja de 850MHZ ó 900 MHz (GSM de 850MHz ó 900MHz) y otro pa- ra la banda alta en DCS de 1800MHz (1805MHz a 1880MHz) ó en PCS de 1900MHz (1930MHz a 1990MHz). Todos los amplificadores son progra- mables mediante interfase SPI (Serial To Parallel In- terface, interfase serie a paralelo). Un bus SPI con- siste en tres señales: SPI_DATA SPI_CLOCK SPI_LATCH Figura 1
  • 14. 12 Club Saber Electrónica Figura 2
  • 15. Club Saber Electrónica 13 Generalmente a esta interfase se la emplea pa- ra controlar una señal interna por medio de un con- trolador externo, que es lo que ocurre con los VCOs del LIFE que deben ser controlados por el bloque MAGIC_LV. La señal RX_VCO es reenviada al prescaler de entrada con una frecuencia que dependerá del ca- nal seleccionado. La señal en este canal tiene una amplitud de 30dB. LIFE contiene tres osciladores controlados por tensión (RX_VCO) los cuales operan a frecuencias del orden de los 4GHz. Los tres osciladores interna- mente se tratan para que provean señales en perfec- ta cuadratura según la banda seleccionada (en es- te ejemplo empleamos las bandas GSM = 900MHz, DSC = 1800MHz y PCS = 1900MHz). La señal de entrada de RF de sintonía (RX_TU- NE) proveniente del procesador de entrada (MA- GIC_LV) selecciona la frecuencia de oscilación del VCO a través de la aplicación de una tensión com- prendida entre 0,5V y 4,5V. De esta manera, las frecuencias de oscilación de cada VCO local dependerá de cada tecnología o banda y será: DCS: 3610MHz - 35759MHz, EGSM: 3700MHz - 3838MHz, PCS: 3859 - 3980MHz. La señal de AGC (control automático de ganan- cia) es provista por un amplificador (común a las tres bandas) y compartida por los cuatro amplifica- dores. La ganancia del amplificador de AGC se controla por medio de la tensión presente en un “pin”, utilizando un conversor DA de 6 bits. El seteo del AGC se realiza mediante las líneas de programación SPIDATA, SPI_CLK y SPI_CE (figu- ra 2). El integrado LIFE tiene un detector de RF interno en la entrada del amplificador de AGC. El nivel de salida de corriente continua detecta- do será comparado contra una señal de referencia, que es seleccionable por medio del bus SPI, de mo- do que el umbral pueda ser puesto a 0dB, 3dB, 6dB, o 9dB debajo del nivel, que causa el mal fun- cionamiento de mezclador. Si el nivel de la señal detectada es superior al ni- vel de referencia, la línea AGC_GLAG irá a “1” ló- gico, el MAGIC_LV recibirá este cambio de nivel en la línea y cambia la ganancia del AGC hasta el ni- vel necesario que haga que desaparezca ese “1” en AGC_FLAG y vuelva a “0”. Aclaremos nuevamente que tanto las señales de fase (I/IX) como las de cuadratura (Q/QX), tienen una frecuencia del orden de los 100kHz y represen- tan valores bajos de frecuencia intermedia (VLIF). El pin de entrada RX_EN_LIFE controla el estado ON/OFF del receptor y del circuito PLL. Para amplitudes de la señal presente en la ante- na del orden de –50dB, se espera tener una señal de VLFI de salida pico a pico del orden de 1mVpp. El Circuito Back - End Funcionamiento del U500 Magic LV En la figura 3 podemos ver el diagrama en blo- ques del sistema “back end” de recepción de un te- léfono celular. Note que el primer bloque es la eta- pa Front End (GSM RX Front End). El circuito integrado Magic LV, entre otras cosas, procesa las señales para las bandas EGSM, DCS Y PCS (VLIF: RX_I, RX_I_X, RX_Q, Y RX_Q_X) que son recibidas y enviadas a un primer bloque de recep- ción (un circuito integrado llamado LIFE). Simple- mente, el MAGIC_LV realiza una conversión analó- gica a digital de las señales de fase y cuadratura (I/Q), y envía los datos al procesador (POG) a tra- vés de una interfase SSI (interfase serie sincrónica)). El MAGIC_LV también tiene un amplificador de FI digital programable, capaz de mejorar el rechazo de la frecuencia imagen. En este circuito integrado, cada canal posee un Amplificador Mezclador (PMA), un filtro pasivo de dos polos integrado (IFA), un amplificador adicional seguido de un filtro activo programable de dos po- los “antisolapamiento (principalmente requerido pa- ra encontrar señales interferentes, Anti Aliasing Fil- ter). Luego se tiene un conversor ADC pasabajo ti- po sigma-delta, con un oscilador (clock) programa- ble de sobremuestreo OVSCLK (sacado del oscila- dor de referencia) igual a 13MHz para un espacia-
  • 16. 14 Club Saber Electrónica do de canal (ancho de banda) de 200kHz, con una señal de 13 bits. Luego de los conversores sigma - delta, en cada canal se colocan detectores digitales y fitros. De es- ta manera, las señales resultantes se comparan con un nivel definido por un detector de nivel (DET_LVL). Si cualquiera de los niveles detectados excede el umbral programado, entonces el pin DET_FLAG es puesto en alto. Esto indica que el nivel de señal es muy alto pa- ra el modulador de delta sigma. DET_FLAG es leído por el procesador, que responderá programando o ajustando el nivel de AGC (control automático de ganancia) de modo que la señal vaya bajando, pro- ceso que continúa hasta que el pin DET_FLAG tome nuevamente un nivel bajo. Las salidas de los moduladores de sigma-delta son procesadas digitalmente a través de un circuito de cancelación de ruido y filtros. Un segundo osci- lador local digital programable (LO), basado en da- tos leídos desde la memoria ROM, genera oscilacio- nes digitales en cuadratura, con corrección progra- mable de ganancia/fase (llamado multiplicador ba- lanceado complejo, Balanced Complex Mod) que Figura 3
  • 17. Club Saber Electrónica 15 Figura 4
  • 18. 16 Club Saber Electrónica llevan a las señales I/Q (fase y cuadratura) a ban- da base por medio de cuatro mezcladores de cua- dratura, que proporcionan el rechazo de imagen de los canales adyacentes. Un oscilador digital de cua- dratura (Dig Quad Osc) se encarga de realizar la corrección de ganancia y de fase, para compensar los desajustes de las señales fase y cuadratura que se producen durante su procesamiento. Luego de la conversión a banda base y de la reducción de la se- ñal imagen, las señales de fase y cuadratura son procesadas por filtros digitales encargados de dar “selectividad” al canal (lo que significa que estos fil- tros son de alto factor de mérito) y un fuerte recha- zo al ruido. Un bus serie que consiste en SDFS Y SDRX, trans- mitirá los datos RXI y RXQ en un formato de 2 seña- les complementarias. BDR y BFSR son salidas del MAGIC LV. BFSR es una señal de formación que mar- ca el principio de transferencia de las señales de fa- se y cuadratura I/Q. BDR es el conjunto de datos se- riales. El reloj usado para la transferencia serial es BCLKR. Cuando NB_RX_ACQ toma el estado alto, MAGIC LV activará la interfaz SSI en la sección de “receptor digital”. De esta manera comenzará la transmisión de in- formación sobre el bus serial como una sucesión nor- mal de datos I y Q que son reconocidos y procesa- dos internamente por el receptor digital. Por último, en la figura 4 se tiene el diagrama en bloques de las etapas intervinientes en este proceso, razón por la cual deberemos analizar los bloques FL500 y FL510, tema que desarrollaremos más adelante. ************************
  • 19. Club Saber Electrónica 17 Introducción Hemos visto que en los teléfonos Motorola Series 920/925, el procesamiento final de las señales de RF para las bandas EGSM, DCS y PCS que está a cargo de un sistema funcional llamado MAGIC LV. Vimos cuál es el proceso de la señal durante la recepción y quedó establecido que las diferentes funciones deben ser controladas para el establecimiento de una comu- nicación. Ahora veremos cómo se realiza el control de estas funciones en el MAGIC LV. El circuito MAGIC LV contiene 4 reguladores de tracking (rastreo) y un superfiltro, que generará las ten- siones de referencia para la mayor parte del IC así co- mo para el circuito “front end” y del VCO principal. Los reguladores de tracking se alimentan a través de los pines REG_REF (vea en la figura 2 la relación de estos pines con U510 y C514). Los voltajes de referencia son filtrados y conduci- dos adecuadamente (buffereados) para el empleo so- bre el circuito integrado. Estas tensiones deben reali- zar el tracking (el rastreo) dentro de un rango de 1.5%. La tensión de alimentación se aplicará a los regu- ladores de tracking, de modo que provocará un au- mento sobre la línea REG_REF a los efectos de que se realice el “rastreo” correcto de la señal hasta que es- te valor baje a su potencial normal. Ahora bien, para la fuente externa del VCO se emplea un superfiltro. Este superfiltro está en cascada con un regulador externo y cualquier “filtración” o interferencia con el IC tendrá que proporcionar un rechazo de 80dB, de modo que por cada 0,1V en el VCO habrá un corri- miento de frecuencia de 217Hz con un “risetime” (tiempo de subida) de 20µs. Esto significa que la tensión de alimentación de la batería se incrementará en 0,1V por cada 217Hz de
  • 20. 18 Club Saber Electrónica variación con un tiempo de subida de 20µs y un ciclo de actividad de 0,125V. Este superfiltro usa un transis- tor de paso interno, que es capaz de conducir una co- rriente de 30mA con una diferencia de tensión menor de 0.4V entre los pines SF_SPLY y SF_OUT. En el pin SF_SPLY se debe colocar un capacitor de 1µF. Como el superfiltro “rastreará” la señal sobre SF_SPLY, se ten- drá que sensar la energía durante el reset para “elimi- narla” cuando sea necesario, aún cuando la tensión de alimentación permanezca activa. Todas las tensio- nes de alimentación dentro del IC deben estar dentro del 5% de sus valores finales después de transcurridos 5 milisegundos de detectado un evento en el POR_LB. Para esta finalidad se usa la tensión sobre el circuito de reset dentro del oscilador a cristal de referencia. El MAGIC_LV tiene dos juegos de interfaces SPI; un juego es para manejar la interfaz de control para el integrado LIFE (líneas AUXSPI) y otra como interfaz con POG (líneas SPI). AUX_SPI_DX es la línea de entrada de datos serial. AUX_SPI_CLK es la línea de entrada de reloj, de modo que los datos que cambian ocurren en el flanco (borde) creciente de esta señal. LIFE_CE es la línea de habilitación del reloj que se activa con un nivel alto para el integrado LIFE. MAGIC_LV integra un sistema conversor digital analógico (D/A) y controla la lógica para generar las rampas de control del amplificador de potencia. Ade- más, MAGIC_LV integra los amplificadores operacio- nales y comparadores que reciben la salida detectada del amplificador de potencia y crea el voltaje de con- trol necesario para manejar el puerto de control del amplificador de potencia basado en las rampas de control. Cuando TX_KEYM va a estado alto, el regula- dor de rampa recibe una entrada positiva. Esto hará que el pin AOC_DRIVE directamente se eleve, lo que a su vez causará que la salida PA también se eleve. El aumento de la tensión de salida PA hará que DE- T_AOC comience a elevarse hasta que el nivel de co- rriente continua sobre DET_AOC exceda el nivel de co- rriente continua sobre DET_REF por la compensación del detector de RF, que hará una comparación con el nivel de referencia. En este punto el comparador "De- tector Activo" pasará al nivel bajo y comparará el ni- vel de voltaje de entrada al integrador con el regula- dor de rampa. Esto causará que el nivel PA deje de elevarse, manteniendo el nivel presente como determi- nado por la comparación de los 8 bits del regulador de rampa. El lazo de control de PA necesita ahora una tensión mínima para mantener el sistema de control en un lazo cerrado. El circuito MAGIC LV utiliza dos líneas SPI - GPO que son usadas para controlar las bandas de opera- Figura 1
  • 21. Club Saber Electrónica 19 ción de los circuitos de RF GSM. Ellos son N_BAND_0 y N_BAND_1. Cuando MAGIC LV va hacia el estado “ahorro de batería” deja de alimentar las secciones de recepción analógica (vía RX_EN_LIFE), El AOC, el sintetizador principal y el superfiltro. Con esto nos aseguramos que, en condiciones de reposo, el teléfono tendrá un consumo mínimo, permitiendo una mayor duración de la carga de la batería. ********** Figura 2
  • 22. Club Saber Electrónica 21 Introducción En los teléfono Motorola 920/925, hay un blo- que funcional encargado de realizar el procesa- miento de las señales llamado MAGIC LV. Ya hemos explicado el procesamiento de las señales de RF pa- ra las bandas EGSM, DCS y PCS durante la recep- ción y cómo se realiza el control de estas funciones. A continuación veremos la sección del sintetizador de frecuencias para la transmisión. El Circuito de Procesamiento de Señales (MA- GIC_LV) interactúa con el procesador de banda ba- se (POG), recibiendo datos SSI para la transmisión en DMCS (la entrada digital para comenzar la mo- dulación Tx: línea DMCS_MAGIC LV, en el diagra- ma en bloques de la figura 1). También recibe la se- ñal de reloj para una transferencia serial o sucesiva en la línea TXCLK y los datos propiamente dichos en la línea SDTX (Tx datos en serie) de POG. Tanto el bit actual de los datos seriales como los tres bits su- cesivos, se usan para establecer una de 16 formas de onda posibles basadas en la suma de pulsos Gaussianos almacenados en la memoria ROM. La señal resultante será transmitida a una tasa superior a 16x. Estos datos ingresan a un sintetiza- dor (three-accumumalator fractional N synthesizer ) con una resolución de 24 bits. Las líneas de control del VCO deben efectuar to- do el desplazamiento de frecuencias para una ga- ma de tensiones de control comprendidas entre +0,3V y -0,3V de corriente continua. Los circuitos de carga tendrán su propio pin de alimentación. La tensión típica en este Terminal debe ser de 2.775V para que cada etapa cumpla satisfactoria- mente con su función. Esto, a su vez, permitirá el control o manejo de filtros externos que operan en lazo, que a su vez
  • 23. 22 Club Saber Electrónica permitirán el manejo de otros osciladores controla- dos por tensión (VCOs). También se obtiene un modo de modulación de puerto dual con un conversor digital - analógico de 9 bits que realiza la modulación de la señal que se obtiene sobre el pin GPO3. Esta señal, entonces, se acopla al filtro de lazo para añadirla en los compo- nentes de alta frecuencia de la modulación que pue- den haber sido atenuadas en el camino del PLL. Es- to permitirá el empleo de un ancho de banda menor para el PLL principal para mejorar la pureza espec- tral de la señal a transmitir. Para la banda EGSM la salida de sintetizador es de 880MHz a 915MHz, en DCS es de 1710MHz a 1785MHz con la modu- lación GMSK y directamente es amplificado a la sa- lida de transmisor. El prescaler para el oscilador local (LO) principal es capaz de aceptar frecuencias de entrada superio- res a 2.0GHz. El nivel de esta señal estará entre - 20dbm y -10dbm. Hay dos entradas de prescaler a este punto, y cada uno tiene una resistencia de 100Ω en serie entre el pin de entrada y el prescaler real. El oscilador de referencia es un oscilador a cristal de 26MHz. También se provee un control au- tomático de frecuencia (AFC) por el autobús SPI pa- ra efectuar compensaciones a través del sistema de división de N fraccionario. La división no se toma directamente del cristal de 26MHz. Hay un segundo sistema divisor que permi- te obtener fracciones de compensación de 200kHz que se sumarán o restarán a la frecuencia de la se- ñal en función de los datos provistos por el AFC. Es- ta referencia entonces, es multiplicada en un PLL a 13MHz para el empleo como un reloj exacto en las secciones lógicas del transceptor. Recuerde que en este tomo de colección estamos explicando el funcionamiento de las diferentes eta- pas que constituyen a los teléfonos celulares de tec- nología GSM. Nuestra idea es proporcionar conoci- mientos para que los estudiantes, técnicos e ingenie- ros puedan solucionar diferentes problemas que in- volucren a estos aparatos. ******* Figura 1
  • 24. Club Saber Electrónica 23 Figura 2
  • 25. 24 Club Saber Electrónica Descripción del Oscilador Controlado por Tensión de un Teléfono Celular Prosiguiendo con la explicación de los circuitos que componen un teléfono celular, veremos cuáles son los bloques que intervienen en la selección de bandas GSM, ya sea el VCO o el amplificador PA. Las frecuencias del oscilador controlado por ten- sión (VCO) van desde 897 a 1880MHz, que cu- bren las bandas de las tres tecnologías (EGSM, DCS y PCS). Las bandas para las diferentes tecno- logías son controladas por el MAGIC LV a través de las líneas de datos: N_ BAND_ 0 y N_ BAND_ 1. Las líneas CP_ TX y GPO3 (vea el diagrama en blo- ques de la figura 1) determinan el tipo de modula- ción del transmisor cuya frecuencia es controlada por tensión (TXVCO). Las líneas GSM_ EXC_ EN y N_ GSM_ EXC_ EN controlarán la habilitación del buffer U570. La línea TX_ EN se activa antes de establecer la comunicación con el decodificador (llave Q700 en la figura 1). TX_ VCO_ PRSC es una realimenta- ción al MAGIC LV que permite la operación apro- piada del lazo enganchado en fase (PLL). La fre- cuencia de salida para GSM se obtiene en la línea TX_ VCO_ LB y para la banda PCS / DCS se obtie- ne desde la línea TX_ VCO_ HB. La salida CPTX de MAGIC_ LV es la entrada (VT) para el VCO. En la figura 2 se puede apreciar el circuito U700, correspondiente al TXVCO GSM y sus cone- xiones con los otros bloques del teléfono. Descripción del Amplificador PA GSM El módulo U800, cuyo diagrama en bloques se muestra en la figura 3, es un amplificador de poten- cia o amplificador final (PA) de 3 bandas que fun-
  • 26. Club Saber Electrónica 25 ciona con las bandas EGSM, DCS y PCS con una ganancia nominal promedio del orden de los 30dB. La entrada AOC_DRIVE, proveniente del MA- GIC_LV controla la salida del PA. La tensión que aplica a este pin es directamente proporcional a la potencia del amplificador, es decir que si la tensión en la línea AOC_DRIVE aumenta, entonces la po- tencia de PA también aumenta. La señal presente en N_BAND_0 determina la banda de operación. LV_ EXC_ EN permitirá la operación PA. El detector de poder recibe la señal GSM amplificada en el pin *1 (EGSM_ EN), mientras que las señales PCS y DCS estarán presentes en el pin *12 (DCS_ PCS_ Figura 1 Figura 2
  • 27. 26 Club Saber Electrónica EN) del U800. El módulo U810 es una combina- ción que permite el acople en ambos sentidos entre el PA y el módulo final de RF, compensado en tem- peratura. El detector de poder acopla la entrada del amplificador de potencia de transmisión y la sa- lida (como una realimentación) hacia el MAGIC_LV a través de DET_AOC. Un comparador, dentro del bloque MAGIC_LV, recibirá las muestras desde DE- T_AOC y basado en un amplificador tipo rampa proporcionará las tensiones de ajuste para variar la ganancia del amplificador a través de AOC_DRIVE. El pin DET_REF provee una tensión de referencia al MAGIC_LV para comparar la tensión presente en DET_AOC. La pérdida nominal esperada en este bloque es menor a 3dB. Por último, en la figura 4, se puede observar el circuito del U800 y su cone- xión con los bloques asociados. ************* Figura 4 Figura 3
  • 28. Club Saber Electrónica 27 Introducción Los teléfonos celulares de tecnología 2,5, permi- ten la comunicación de datos de velocidad superior a los 144 kbaudios ya sea a través de GSM o CD- MA (el denominado GPRS). Veremos cómo funciona el circuito que permite recibir la señal en WCDMA para llevarla a banda base, es decir, a un valor de frecuencia intermedia que permitirá su posterior tra- tamiento. Por si Ud. lee este capítulo sin haber leído los anteriores, aclaramos que estamos realizando es- te curso en base a teléfonos Motorola 920/925 y que anteriormente explicamos el procesamiento de las señales de RF para las bandas EGSM, DCS y PCS durante la recepción y transmisión y cómo se realiza el control de estas funciones. ¿Qué es WCDMA? WCDMA (acceso múltiple por división de códi- gos Wideband) es la tecnología de acceso por ra- dio usado en los sistemas celulares de tercera gene- ración. Los sistemas 3G con servicios wideband tienen acceso a Internet de alta velocidad, manejan videos con transmisión de imagen de alta veloci- dad y alta calidad (con la misma calidad que las redes fijas). En sistemas de WCDMA, la interfaz de aire de CDMA se combina con las redes basadas en GSM. El estándar de WCDMA fue desarrollado con el proyecto de la sociedad de la tercera gene- ración (3GPP) que apunta a asegurar interoperabi- lidad entre las distintas redes 3G. El estándar que surge con este proyecto se ba- sa en el sistema móvil universal de la telecomunica- ción de ETSI (UMTS) que se conoce comúnmente como acceso de radio terrestre de UMTS (UTRA). El esquema del acceso para UTRA es el acceso múlti- ple de la división de códigos directa de la secuen-
  • 29. 28 Club Saber Electrónica cia (DS-CDMA), con un ancho de banda que pue- de llegar a los 5MHz. Este ancho de banda amplio dió lugar al Wideband de CDMA conocido como WCDMA. En WCDMA, hay dos modos de operación po- sible: TDD (Sistema dúplex por división de tiempo): En este método las transmisiones del uplink y del down- link son transportadas en la misma banda de fre- cuencia, usando intervalos sincronizados del tiem- po distintos. Así las ranuras de tiempo en un canal físico se dividen en una partición para transmisión y otra para recepción. FDD (Sistema dúplex por división de frecuen- cia): En este método las transmisiones del uplink y del downlink emplean dos bandas de frecuencia. Se asignan dos bandas separadas en frecuencia para establecer una conexión. Ahora bien, como distintas regiones tienen diversos esquemas para la asignación de la frecuencia, la capacidad para fun- cionar en modo de FDD o de TDD permite la utiliza- ción eficiente del espectro disponible. Las principa- les características de WCDMA son: Alta velocidad de transmisión de datos: 384Kbps con cobertura amplia del área, 2Mbps con cobertura local. Alta flexibilidad del servicio: Permite el empleo de diferentes servicios con tarifa variable que pue- den ejecutarse simultáneamente (en paralelo). Permite la transmisión en Dúplex, por división de la frecuencia (FDD) y duplex por división de tiempo (TDD). Diseñado para operar con tecnologías futuras con una amplia gama de posibilidades de uso de antenas con diferentes tecnologías. Permite la interrelación con sistemas GSM, con un acceso eficiente al tratamiento de paquetes de datos. En el diagrama en bloques de la figura 1 se pue- de observar que el primer circuito integrado en la lí- nea del sistema receptor “demodulador” WCDMA de un teléfono Motorola A920, es el MAX2388 (U310) que es un dispositivo que combina a un am- plificador lineal (LNA) con un conversor (mezclador- /demodulador). La señal recibida se mezclará con la proveniente de un oscilador local, de modo de obtener una FI de 190MHz. El circuito integrado MAX2388 posee un pin (MAX2388_SHDN*) que hace que el receptor funcione en modo de sleep o stand-by cuando no se recibe señal con el objeto de ahorrar batería. Este U310 se alimenta desde el PCAP a través de la línea RC_ VCCA (tomado de RX_2_ 775V). La ganancia promedio de esta etapa Figura 1
  • 30. Club Saber Electrónica 29 Figura 2
  • 31. 30 Club Saber Electrónica está en torno de los 15dB. El U310 opera en modo de alta ganancia cuando se lo selecciona desde la línea RX_ RF_ ATTEN por la HARMONY_ LITE . De esta forma se espera tener una ganancia superior a 15dB, teniendo en cuenta que si se recepciona una señal de amplitud elevada, durante su tratamiento se desconecta el LNA. El mezclador de la etapa receptora no es más que un sencillo modulador balanceado. La entrada RF_ LO (pin 5) recibe la señal del oscilador local (VCO), con una frecuencia que oscila entre 2330MHz y 2360MHz a través de FL310 desde U140 (que es el VCO, vea la figura 1). La entrada de RF (LNA_ IN, pin #10) recibe la señal de RX (2110MHz a 2170MHz) desde FL002. La línea de entrada MIX_ IN (pin 3) se conecta a la salida del LNA (LNAOUT, pin 1) a través de FL300. La función del FL300 es la de rechazar la frecuencia imagen para filtrar interferencias. El proceso de conversión de frecuencia, realiza- do por el mezclador (en combinación con el oscila- dor local) nos dará una señal de frecuencia interme- dia FI que posteriormente será amplificada. La salida de FI del mezclador de 190MHz se presenta sobre los terminales diferenciales IFPOS (pin 8) e IFNEG (pin 7). Estos son terminales “open colector” de tercer estado que requieren de inducto- res externos (L320 y L321), tal como se observa en el circuito de la figura 2, para desacople de co- rriente continua. La señal de FI de 190MHz se en- vía a un filtro SAW (FL320) con una frecuencia cen- tral de 190MHz y un ancho de banda de 3,84MHz. Considerando el tratamiento de los elementos de entrada (C323, C324 & L322), de los elemen- tos de salida (L327, L328, C328, C329, & C325) y del filtro (FL320), se espera una pérdida del orden de los 10dB. *********** Vocabulario A los efectos prácticos, a continuación daremos el significado de algunos términos que empleamos en es- te curso para familiarizar a los principiantes en el vo- cabulario para telefonía celular. SMA: es un conector similar al de las puntas de los osciloscopios; en celulares es más pequeño. EGS: Sistema Global Mejorado para Comunica- ciones Móviles. DCS: Siglas de la expresión inglesa DIGITAL CE- LLULAR SYSTEM. Sistema Digital de transmisión y recepción propuesto por el Reino Unido al Grupo Es- pecial de Móviles ( GSM ) y aceptado para operar en la banda de 1800MHz. PCS: El término PCS (Personal Communications Services) o Servicios Personales de Comunicación, es un servicio telefónico inalámbrico similar al servicio telefónico celular con un énfasis en el servicio personal y la movilidad. El término "PCS" es utilizado usualmente en lugar "celular digital", pero el significado verdadero de "PCS" es que el teléfono incluye otros servicios tales como identificación de llamada, radiolocalizador, y co- rreo electrónico. La tecnología celular fue diseñada pa- ra su uso en autos, pero la de PCS fue diseñada con la movilidad del usuario en mente desde un principio. Las PCS utilizan celdas más pequeñas, por lo que requie- ren más antenas para cubrir un área geográfica. WCDMA (Wideband Code Division Multiple Ac- cess - Acceso Múltiple por División de Código de Ban- da Ancha), es la tecnología de interfaz de aire en la que se basa la UMTS (Universal Mobile Telecommunica- tion System), el cual es un estándar europeo de Terce- ra Generación (3G) para los sistemas inalámbricos. La tecnología WCDMA está altamente optimizada para comunicaciones de alta calidad de voz y comunicacio- nes multimedia, como pueden ser las videoconferen- cias. También es posible acceder a diferentes servicios en un solo terminal; por ejemplo, podemos estar reali- zando una videoconferencia y al mismo tiempo estar haciendo una descarga de archivos muy grande, etc. Puede soportar completamente varias conexiones simultáneas, como puede ser una conexión a internet, una conversación telefónica, videoconferencia, etc. En esta plataforma se emplean estructuras de protocolos de red similares a la usada en GSM (Global System for Mobile Communications). Por lo tanto, está en la capa- cidad de utilizar redes existentes.
  • 32. Club Saber Electrónica 31 Introducción La señal de CDMA captada por un teléfono ce- lular primero debe ser demodulada para llevarla a un valor de frecuencia intermedia de 190MHz y luego debe ser amplificada y demodulada (demo- dulación en cuadratura) para obtener la informa- ción en banda base. Este procedimiento, en el telé- fono Motorola A920 es realizado por un circuito in- tegrado que posee un amplificador de ganancia variable, un demodulador en cuadratura, un VCO y un sintetizador para realizar todas las funciones. Funcionamiento de este Integrado MAX2309 El bloque receptor-demodulador de WCDMA de los teléfonos celulares poseen un circuito integra- do que realiza todas las funciones de amplifica- ción, demodulación en cuadratura y tratamiento de la señal en una frecuencia intermedia. El A920 de Motorola posee, para realizar esta función, a un MAX2309. Esto significa que el teléfono celular re- cibe la señal CDMA, que es convertida por un cir- cuito integrado como el MAX2388 y luego es en- viada al circuito de frecuencia intermedia, basado en este caso en un MAX2309, con una frecuencia de 190MHz. Los circuitos integrados MAX2306/MAX- 2308/MAX2309 son sistemas de FI CDMA diseña- dos para trabajar en dos bandas, en modo dual y en modo simple para sistemas de teléfonos celula- res N-CDMA y W-CDMA. El camino de señal atraviesa un amplificador de ganancia variable (VGA) y un demodulador de cuadratura (I/Q). Las características del dispositivo son garantizadas para una tensión de alimentación de 2.7V para una ganancia por encima de los 110dB. Aclaramos que N-CDMA es el término emplea-
  • 33. 32 Club Saber Electrónica do para definir Acceso Múltiple por División en Có- digo para Banda estrecha (Narrowband Code Divi- sion Multiple Access), o el antiguo CDMA. También conocido en EE.UU. como IS-95. Desarrollado por Qualcomm y caracteri- zado por su alta capaci- dad y radio de células pequeño. Tiene un es- pectro de propagación de 1.25MHz en el aire. Usa la misma banda de frecuencia que AMPS y soporta AMPS, emplean- do la tecnología de pro- pagación de espectro y un esquema de codifica- ción especial. Fue adop- tado por la TIA en 1993. Como ya sabe- mos, W-CDMA es el tér- mino empleado para CDMA de banda ancha. A diferencia de otros dis- positivos similares, la fa- milia MAX2306/9 inclu- ye osciladores duales y sintetizadores para for- mar subsistemas de FI autónomos. La referen- cia del sintetizador y los “sistemas” de RF son to- Figura 1 Figura 2
  • 34. Club Saber Electrónica 33 Figura 3
  • 35. 34 Club Saber Electrónica talmente programables por un bus serial de 3 ca- bles, permitiendo el trabajo con sistemas con arqui- tecturas de banda dual usando una referencia co- mún y una misma frecuencia intermedia (FI). Las salidas de banda base diferenciales tienen bastante amplitud para satisfacer tanto sistemas N- CDMA como sistemas W-CDMA, ofreciendo niveles de salida saturados de 2.7Vp-p con una tensión de alimentación del circuito integrado de +2.75V. In- cluyendo el oscilador controlado por tensión de ba- jo ruido (VCO) y el sintetizador, el MAX2309 sólo tiene un consumo de 26mA cuando es alimentado con 2.75V y está operando en CDMA en modo di- ferencial de FI. El MAX2309 está disponible en chips de 28 patitas. En la figura 1 se reproduce un circuito típico pa- ra el MAX2309 propuesto por el fabricante mien- tras que en la figura 2 se da el diagrama en blo- ques de la etapa receptora WCDMA propuesta por Motorola. En esta figura se observa el bus de programa- ción de 3 líneas para establecer las condiciones de trabajo tanto para los bloques de RF como para ob- tener las señales de frecuencia variable para el con- versor de FI (ASPI_ CLK, aSPI_ DATA, MAX2309_ CS). La señal de FI de 190MHz es obtenida demo- dulando las señales de fase (I+ / I-) y cuadratura (Q+ / Q-) y luego se dirige al circuito final del re- ceptor (HARMONY LITE) a través de las líneas RX I+, RX I-, RX Q+ y RX Q-. El circuito integrado ope- ra con un par de tensiones de alimentación (RX_ VCCD y RX_ VCCA) que provienen de VRF_ RX_ 2_ 775V (vea el circuito de la figura 3). La frecuencia del salida del VCO del MAX2309 se controla por medio de un sintetizador con un la- zo enganchado en fase (PLL) interno. El lazo exter- no está formado por los componentes conectados entre el pin 1 y al pin 2 (y pin 26). La frecuencia de salida del VCO (Tank+ / Tank-) presentes en los pi- nes 1 y 2 se dividen internamente para poder com- pararlas en forma adecuada. La señal de referencia presente en el pin 7 (REF_ 15.36MHz) también se divide internamente con el mismo sistema de com- paración. Las dos frecuencias se comparan con un detec- tor de fase digital “three state”. El detector de fase interno conduce la señal resultante de la compara- ción por medio del pin (CP_ HACIA FUERA) la cual es procesada por el filtro de lazo externo cambian- do la frecuencia del VCO (380MHz) y cerrando el lazo. El control automático de ganancia (AGC) asegura que las entradas de Q I al bloque “HAR- MONY LITE” tengan un nivel de señal constante. La ganancia se controla por la línea IF_ AGC con una gama de control de corriente continua de 1.2V a 2.1V. El MAX2309 tiene un modo de “reset” o shut- down que lo desconecta vía MAX2309_ SHDN cuando no se debe usar esta etapa, con el objeto de conservar la vida de la batería. RX_ STBY es usado para “desconectar” a los amplificadores VGA y al demodulador, manteniendo alimentado al VCO, al PLL y a la interfase serial. ****** Figura 4
  • 36. Club Saber Electrónica 35 Introducción Hemos analizado diferentes bloques de un telé- fono celular, tales como el sistema de antena, TX, RX, conversión de señales y etapa de FI con lo cual sabemos cómo la señal es recepcionada o la que vamos a transmitir cuando está en banda base. Co- menzaremos a ver cómo es el procesamiento de se- ñales WCDMA cuando está en banda base y como interactúa con otros bloques. El procesamiento de señales WCDMA en ban- da base del teléfono celular Motorola de la serie A920, se lleva a cabo en el bloque denominado “Harmony Lite” donde se desarrollan varias funcio- nes, a saber: 1 Maneja las salidas en secuencia para dispo- sitivos externos 2 Control de clock (reloj) on/off, manejo de se- ñales de control de ahorro de batería, etc. 3 Selección de frecuencia de reloj adecuada para cada señal 4 DCOC registran la selección de modos grue- sos, medios y finos Este procesador (Harmony Lite) tiene dos juegos de interfaces SPI; un juego es para manejar la inter- faz de control para el “transceptor” (líneas AUXSPI) y otro para comunicarse con el POG (líneas SPI ). Se debe aclarar que todas las señales SPI para las interfaces se generan en el POG y se envían al “HARMONY_ LITE” aunque también puede existir interacción con otros bloques (U200 y U310, por ejemplo), tal como se analizará oportunamente. Recuerde que SPI (Serial To Parallel Interface) es el nombre que le damos a una interfase serie a pa- ralelo y que un bus SPI consiste en tres señales: SPI- _DATA, SPI_CLOCK y SPI_LATCH. Por otra parte,
  • 37. 36 Club Saber Electrónica el POG es el “verdadero procesador” que forma parte del Harmony Lite, tal como se aprecia en la fi- gura 1. Otras señales controlan la funcionalidad de la sección de RF y su relación con la interfase que le permitirá emitir señales al “aire”. Hay tres señales definidas sobre cada sección de transmisión y re- cepción del transceptor que se establecen en distin- tas líneas de este bloque de control (vea la figura 2 para localizar estas líneas en función del texto si- guiente). Primero deben “afirmarse” las líneas TX_ PRE_ KEY y RX_ ON para poder establecer la se- cuencia de funcionamiento de los diferentes blo- ques, antes de transmitir o recibir información (da- tos). TX_ RAMP y RX_ AQUIRE son afirmados cuan- do debe comenzar la transmisión y/o la recepción realmente. RX_ SLOT y TX_ SLOT se emplean duran- te la transmisión y la recepción continua de datos de forma de permitir la generación de aconteci- mientos para colocar estas señales continuas en di- ferentes ranuras de tiempo. Es importante reiterar que TX_ RAMP directa- mente corresponde al retorno de PA y RX_ AQUIRE corresponde a datos enviados al WCSP. Es prácticamente imposible entender cómo se realiza el control de procesos en banda base duran- te la transmisión y la recepción por medio del Har- mony Lite sin explicar cuáles son las señales de con- trol presentes en cada proceso. Es por eso que más adelante realizaremos un análisis pormenorizado de las diferentes secciones que conforman este blo- que. Por último, recuerde que estamos analizando un teléfono celular de tecnología GSM y que WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access - Acce- so Múltiple por División de Código de Banda An- Figura 1
  • 38. Club Saber Electrónica 37 Figura 2
  • 39. 38 Club Saber Electrónica cha) , es la tecnología de interfaz de aire en la que se basa la UMTS (Universal Mobile Telecommunica- tion System), el cual es un estándar europeo de Ter- cera Generación (3G) para los sistemas inalámbri- cos. La tecnología WCDMA está altamente optimi- zada para comunicaciones de alta calidad de voz y comunicaciones multimedia, como pueden ser las videoconferencias. También es posible acceder a diferentes servicios en un solo terminal. Por ejem- plo, podemos estar realizando una videoconferen- cia y al mismo tiempo estar haciendo una descarga de archivos muy grande, etc. Puede soportar com- pletamente varias conexiones simultáneas como puede ser una conexión a internet, una conversa- ción telefónica, videoconferencia, etc. En esta pla- taforma se emplean estructuras de protocolos de red similares a la usada en GSM (Global System for Mobile Communications). Por lo tanto, está en la ca- pacidad de utilizar redes existentes. El Sintetizador de Señales WCDMA En este “curso” estamos explicando los bloques que constituyen un teléfono celular. Al respecto re- cordemos que en la red de telefonía celular un mó- vil funciona dentro de un sistema de estaciones transmisoras-receptoras de radio, llamadas torres o estaciones base (que están formadas por una torre que aloja al equipo de radio) y un conjunto de cen- trales telefónicas. El concepto “celular” fue propuesto por Bell Labs en 1947 y consiste en una red de pequeñas torres transmisoras, ubicadas en una “celda” o “zona” con un radio de unos 5 kilómetros. Cada torre utiliza algunas de las frecuencias asignadas al sistema. La comunicación realizada desde o hacia un ce- lular viaja a través de las celdas, pasando de torre en torre, haciendo posible la comunicación (entre teléfonos móviles o entre teléfonos móviles a red fi- ja). Dicho de esta manera, el celular debe poder dis- tinguir la frecuencia de operación de la torre más cercana, tendrá un sistema de TX, otro de RX y otro de procesamiento de señales. En los teléfonos Mo- torola, el procesamiento de las señales en banda base se realiza en un bloque denominado Harmony Lite (que comenzamos a describir anteriormente). En la figura 3 se puede observar el diagrama en Figura 3
  • 40. Club Saber Electrónica 39 Figura 4
  • 41. 40 Club Saber Electrónica bloques del sintetizador de frecuencias correspon- diente al procesamiento de las señales WCDMA en banda base. La fuente de reloj (clock) para el blo- que “Harmony Lite” (HLite) es un oscilador (TCXO) de 15.36MHz). La frecuencia de 15,36MHz se fija por medio del componente Y130. El control auto- mático de frecuencia para Y130 se realiza a través de la línea AFCDAC. La señal de reloj de 15,36MHz se establece por medio de un bit SPI (Serial To Parallel Interface, interfase serie a parale- lo) interno y una señal de control externa que está presente en la línea 15.36M_CLK_EN *. La señal de reloj de 15,35MHz se aplica a todos los circui- tos A/Ds, DACs, referencias externas y circuitos di- gitales internos del Harmony. Además, se generan referencias de reloj para el POG (procesador de banda base), y los circuitos de RF tanto RX como TX (vea la figura 4). EL oscilador controlado por tensión (VCO) WCDMA (U140) tiene una gama de frecuencia de 2.3GHz a 2.36GHz, funcionando como un oscila- dor local tanto para transmisión como para recep- ción. La frecuencia de este circuito es controlada por HARMONY_LITE por medio de una tensión de control variable entre 0.5V y 2.5V, con una poten- cia de salida del orden de -3dBm. La frecuencia de salida del VCO WCDMA es controlada por medio de un lazo enganchado en fase (PLL) interno del sin- tetizador. El lazo enganchado en fase usa un “la- zo” divisor que permite una rápida corrección de frecuencia en la señal de salida. La frecuencia de salida del VCO se envía a un prescaler para ser comparada con una señal de referencia. La frecuen- cia de referencia de 15,36MHz también es dividi- da para ser comparada con la frecuencia de la se- ñal de salida a los fines de obtener la señal de error que permita “el control automático de frecuencia”. Las dos frecuencias divididas son comparadas en un detector de fase, y la salida se envía a la car- ga. La salida de esta carga es procesada por el fil- tro de lazo externo y enviada a una red resonante, cambiando la frecuencia del VCO y cerrando el la- zo que permite el control de la frecuencia de la se- ñal generada. El bloque “superfiltro”, interno del Harmony Lite (vea la figura 4) proporciona la tensión de alimen- tación regulada y filtrada al VCO WCDMA. Por úl- timo y a modo de “recordatorio” digamos que GSM es un sistema digital de comunicación que transmite voz y dato y es considerado como la Se- gunda Generación (2G) de la telefonía celular ya que a diferencia de la primera generación de celu- lares, utiliza tecnología digital y transmisión por di- visión de acceso múltiple (TDMA). GSM digitaliza y comprime la información y luego divide cada canal de 200MHZ en ocho espacios de tiempo de 25MHZ. Este sistema opera en las bandas 900MHZ y 1800MHZ en Europa, África, Venezue- la y Asia y en las bandas 850MHZ y 1900MHZ en Estados Unidos y casi todos los países de América Latina. La banda 850MHZ también se utiliza para GSM y 3GSM en Canadá, Australia y en varios países de Latinoamérica. Dos de las grandes venta- jas del GSM es que permite la transmisión de datos a velocidades de hasta de 9.6 kbt/s facilitando el servicio de mensajes cortos (SMS) y facilita el roa- ming internacional, que permite el uso de un celular en cualquier país del mundo donde exista la tecno- logía GSM. El Transmisor del Harmony Lite EL BBIF (BBIF_TX) es el camino de datos de trans- misión para transferir digitalmente las señales de fa- se y cuadratura (I/Q) desde y hacia el procesador POG. La unidad de demultiplexado (Demux) separa las señales de fase y cuadratura para enviarlas a los filtros pasa banda FIR. El diseño de filtro FIR cumple con las exigencias del sistema 3GPP para la transmisión simultánea de un canal piloto y de múl- tiples canales de datos, cada uno de los cuales re- quiere un código de extensión diferente y un control por separado. Nota: Debemos aclarar que 3GPP es un siste- ma que surge de un acuerdo de colaboración en tecnología de telefonía móvil, que fue establecido en Diciembre de 1998. Esta cooperación es entre ETSI (Europa),
  • 42. Club Saber Electrónica 41 ARIB/TTC (Japón), CCSA (China), ATIS (América del Norte) and TTA (Corea del Sur). El alcance del sistema 3GPP permite globalizar aplicaciones de tercera generación 3G de teléfono móvil con especificaciones de sistemas ITU's IMT- 2000. Los sistemas 3GPP surgen como una evolu- ción de los sistemas GSM, comúnmente conocidos como sistemas UMTS y no debe confundirse con 3GPP2 cuyo estándar de especificación está basa- da en tecnología IS-95, comúnmente conocida co- mo CDMA2000. El generador de secuencia PN proporciona se- ñales I/Q en intervalos de 8 bits PN de datos en la sección de demultiplexado. El bloque de corrección DC (DCOC) se encarga de corregir desvíos en la señal DC de los bloques conversores D/A, en los fil- tros de antisolapamiento (anti-aliasing) y en los fil- tros de transmisión FIR por medio de un lazo de realimentación de control. Un lazo de control de modo mixto localizado en la salida del filtro de transmisión FIR se emplea para corregir compensa- ciones de corriente continua y desequilibrios en las ganancias de las señales de I/Q. Las salidas de la unidad de ecualización de se- ñales I/Q son enviadas a conversores digitales analógicos en secuencias de 10 bits tanto para la señal de fase (I) como para la señal de cuadratura (Q). Los filtros de antisolapamiento de ganancia pro- gramable y los filtros de transmisión aceptan com- ponentes de señales I/Q diferenciales cuyas fre- cuencias van desde corriente continua hasta 1,92MHz provenientes de los convertidores digita- les analógicos y atenúan o eliminan las señales de reloj (clock) no deseadas de 15.36MHz, es decir, filtran las señales que van hacia el modulador TX (MAX2363). La salida del filtro TX se envía a un MUX (multiplexor) A/D de 6 bits mediante un es- quema de “muestreo y retención”. Esto permite ge- nerar una muestra DC para la tensión de modo co- mún que corresponde a las salidas de los filtros de transmisión de las señales I/Q y que es parte de un lazo de corrección digital. Las señales diferenciales de transmisión de fase y cuadratura finalmente se envían al modulador WCDM, tal como se muestra en la figura 5, que en el caso de teléfonos celulares Motorola de la serie A920 corresponde a un circuito integrado MAX2363 que, en la figura 6, se muestra como el bloque U200. El MAX2363 Circuito Integrado Transmisor MAX2363 en 2.3GHz con 16-QAM El MAX2363 fue diseñado para trabajar en WCDMA para aplicaciones en la banda de 1.95GHz con excelentes resultados. También se lo puede emplear en servicios especiales (WCS, por ejemplo), en la frecuencia de 2.3GHz con 16 QAM (modulación de amplitud en cuadratura), pa- ra lo cual se deben realizar ligeras modificaciones en la etapa de salida. Figura 5
  • 43. 42 Club Saber Electrónica Figura 6
  • 44. Club Saber Electrónica 43 El MAX2363 tiene un circuito interno de banda ancha para el puerto de salida. Sólo requieren un inductor de pull-up y un capacitor de filtro. En 2.3GHz, el valor del inductor se cambia de 15mH a 11mH para optimizar el desempeño de la etapa de salida (potencia de salida). La frecuencia intermedia con las que se han levantado las características del integrado es de 220.38MHz, ya que es un valor popular en PCS NCDMA. Entre la salida del mezclador y la entrada del conversor se usa un filtro de FI en NCDMA de 220.38MHz para filtrar el ruido existente en la banda. A este inte- grado se lo puede hacer trabajar con una señal de entrada de 16- QAM con una tasa de 500ksps, con un ancho de canal de 625kHz. Las características eléctricas obteni- das (Potencia de salida vs. VGC ) se muestran en la tabla 1, para las si- guientes condiciones: Vcc = 3.0V Rbias = 10k IF = 220.38MHz LO = 2094.62MHz RF = 2315MHz IF DAC = 110MHz APCR típica En la figura 7 se muestra la me- dida de potencia de ruido de canal adyacente (APCR), las compensa- ciones de frecuencia son 625kHz y 1.3MHz para ACPR1 Y ACPR2 res- pectivamente, y el ancho de banda es 30kHz. En dicha figura se mues- tra el APCR típico a la salida del MAX2363 para una frecuencia de 2.31535GHz. Lectura EVM La tensión de salida de RF EVM del MAX2363, usando un instrumento HP89449 se puede observar en la figura 8. ******************* Figura 7 Figura 8 Tabla 1
  • 45. 44 Club Saber Electrónica Introducción El Harmony Lite se encarga del procesamiento de las señales WCDMA y, en cuanto a la trans- misión, hemos dicho que la modulación se efectúa en el circuito integrado MAX2363 que, si bien fue diseñado para operar en aplicaciones WCDMA de 1.95GHz, trabaja de modo muy aceptable cuando se lo usa en aplicaciones de telefonía celular en WSC de 2.3GHz con modulación de amplitud en cuadratura (16-QAM). Este integrado suele em- plearse en modelos de Motorola como los de la se- rie A920 que venimos desarrollando en este curso y por tal motivo realizamos un detalle de cómo es el proceso de modulación para la transmisión. En la sección moduladora de transmisión del cir- cuito de control de un teléfono celular (al sistema de control general se lo denomina Harmony Lite en los teléfonos celulares Motorola de la serie A920), las entradas de fase (I) y cuadratura (Q) se reciben por los pines 23 (Q+), 24 (Q-), 25 (I+) y 26 (I-) del cir- cuito integrado MAXTX, U200. Los niveles de ten- sión esperados en dichos terminales son de 1,3 a 1,4V por encima del nivel de continua para una se- ñal mínima de 300mVpp. El circuito integrado MAX2363 recibe las seña- les diferenciales (I/Q) en banda base y las traslada a un valor de frecuencia intermedia de 380MHz a través de un modulador de cuadratura y un ampli- ficador de ganancia variable (VGA). Note, en la figura 1, el diagrama en bloques del oscilador controlado por tensión. En el MAX2363, las entradas IFINH+ (pin 10) y IFINH- (pin 11) se conectan al off-chip FL201 en las patas IFOUT+ (pata o pin 17) e IFOUT- (pin 16) respecti- vamente. La función del bloque FL201 es la de proveer fil-
  • 46. Club Saber Electrónica 45 tros que rechacen las frecuencias imagen y otras in- terferencias. La forma en que se realiza el proceso de conversión de frecuencias realizado por el mez- clador y el oscilador determinará la calidad del sis- tema transmisor, lo cual depende de la habilidad del sistema de sólo dejar pasar la señal de frecuen- cia intermedia para que ésta sea amplificada. El fil- tro de superficie SAW (FL201) trabaja a una fre- cuencia central nominal de 380MHz (valor de FI) con una pérdida de inserción del orden de los Figura 1 Figura 2
  • 47. 46 Club Saber Electrónica Figura 3
  • 48. Club Saber Electrónica 47 3,5dB para todo el ancho de banda de 5MHz. Los amplificadores de ganancia variable (VGC1) son comunes para FI y RF y proveen los niveles de sali- da de IF y RF. El HARMONY_LITE controla la señal VGC con valores comprendidos entre 1,3 y 2,6V y provee un rango de control de ganancia del orden de los 75dB. La frecuencia de salida del VCO del MAX2363 es controlada por un lazo enganchado en fase sin- tetizador (PLL). El filtro de lazo externo consiste en los componentes conectados en los pines 33 y 32 (también en el 38). Las frecuencias de las señales de salida del VCO (TankH+ y TankH-) que están pre- sentes en las patas 32 y 33 se dividen internamen- te para realizar una comparación de frecuencias; la señal de referencia presente en la pata 36 (REF- _FREQ) también se divide para poder realizar la comparación en el PLL, la cual se efectúa en un de- tector de fase three state cuya salida provee un ni- vel lógico (2361_LOCK) en la pata 38 (IFCP) que es procesado por un filtro de lazo externo y envia- do a una red resonante cuya sintonía o frecuencia de resonancia sera alterada en función de la fre- cuencia que debe ser comparada con la referencia, cambiando la sintonía del VCO cuyo valor central o de referencia es de 760MHz. Las señales diferenciales de FI en las patas 16 y 17 (IFOUTH+ e IFOUTH-) operan entonces a 380MHz. Luego la señal es conducida o enrutada a un chip que consiste en un filtro SAW de FI (FL201) y luego a un mezclador de RF a través de un filtro de rechazo de frecuencia imagen para ser finalmente conducido a un amplificador de RF de ganancia variable (VGA). La señal resultante se am- plifica en un amplificador de potencia (PA driver). La señal de RF es enrutada por medio de un filtro SAW de RF interetapa (FL401). El sintetizador de frecuencia de FI (760MHz VCO, VCO de 760MHz) y el oscilador local (RF_LO) se programan a través de un buffer de 3 hi- los. El “gerenciador” de secuencias del HARMONY- _LITE programa los modos standby (TX_STBY*) y apagado (2361_SHDN). Este circuito integrado funciona con dos tensiones de alimentación: VCC- _DIG (fuente aislada para IF_CP y 760VCO) y VC- C_ANA derivada de VRF_TX_2_775V. ****** Vocabulario Continuamos brindando el significado de algunos términos que empleamos en este curso para familiari- zar a los principiantes en el vocabulario para telefonía celular. NCDMA: CDMA de banda estrecha. TDMA: Tecnología analógica para telefonía celu- lar. Es la tecnolocía más empleada, y aún vigente en al- gunas zonas, hasta la aparición de CDMA. Es una tec- nología inalámbrica de segunda genreación que distri- buye la información en diferentes ranuras de tiempo que permite accesar diferentes informaciones en una frecuencia reducida. WCS: Wireless Communications Service, servicios de comunicaciones inalámbricas de 2310MHz a 2320MHz. Tecnología WCDMA: CDMA de alta velocidad o banda ancha. Acceso múltiple por división de código, es el sistema utilizado en telefonía celular para trans- misión de datos de alta velocidad. QAM: Quadrature Amplitude Modulation, modu- lación de amplitud en cuadratura. Es una modulación lineal que consiste en modular en doble banda lateral dos portadoras de la misma frecuencia desfasadas 90º. Cada portadora es modulada por una de las dos señales a transmitir. Finalmente las dos modulaciones se su- man transmitiendo la señal resultante. PCS: El término PCS (Personal Communications Services) o Servicios Personales de Comunicación, es un servicio telefónico inalámbrico similar al servicio telefónico celular con un énfasis en el servicio personal y la movilidad. El término "PCS" es utilizado usual- mente en lugar "celular digital", pero el significado verdadero de "PCS" es que el teléfono incluye otros servicios tales como identificación de llamada, radiolo- calizador, y correo electrónico. La tecnología celular fue diseñada para su uso en autos, pero la de PCS fue diseñada con la movilidad del usuario en mente desde un principio.
  • 49. 48 Club Saber Electrónica Introducción Todo lo que hemos dicho hasta ahora aplica pa- ra las diferentes bandas destinadas a telefonía ce- lular (850MHz, 900MHz, 1800MHz y 1900MHz). Para poder dar mayor alcance a la se- ñal que debe transmitir el móvil es preciso amplifi- car la señal generada en el transmisor y esto se rea- liza en el bloque PA sin importar que la tecnología empleada sea CDMA, WCDMA o GSM. Recuerde que CDMA o Acceso múltiple por Di- visión de Código (en español AMDC), es una técni- ca de transmisión digital por la cual una estación base asigna un código único a cada dispositivo móvil para diferenciar dicho dispositivo de los de- más conectados de forma inalámbrica. Las señales se codifican mediante un código que el receptor también conoce y puede utilizar pa- ra decodificar la señal recibida. WCDMA o Acce- so Múltiple por División de Código de Banda An- cha es una tecnología inalámbrica móvil de tercera generación (3G) que ofrece elevadas velocidades de transmisión de datos en dispositivos inalámbri- cos móviles y portátiles que se usan tanto en teléfo- nos con chip (GSM) o sin ellos (CDMA). WCDMA se utiliza para mejorar la capacidad y cobertura de redes de comunicaciones inalámbricas, por ejem- plo, en los sistemas de comunicaciones móviles de tercera generación como el UMTS. El Amplificador de salida de Tx Aclarado este punto, digamos que en un teléfo- no Motorola como el que venimos describiendo, en el bloque de transmisión (figura 1), el U410 propor-
  • 50. ciona la atenuación necesaria a la portadora de transmisión antes de alcanzar al amplificador final (PA), de modo que la señal no exceda el límite má- ximo aceptable de 1dBm para la entrada del PA y así poder controlar la potencia de salida total del transceptor (del teléfono). El bloque integrado U410 tiene una atenuación del orden de 16-18dB dependiendo de la tensión de control VGC2 aplicada en HYBOUT1 Y HY- BOUT2, que es controlada por el “Harmony Lite”. El bloque integrado U420 es la etapa de potencia correspondiente a un amplificador “three state” (amplificador de tres estados) que maneja la ban- da WCDMA para transmisiones de 1920 a 1980MHz. La ganancia máxima nominal esperada para esta etapa está en torno de los 30dB. HARMONY_ LITE controla la polarización de RF del amplificador en los pines o patas #4 (PA_ BIAS1) y #5 (PA_ BIAS2) con una gama de control de 0 - 2.5V. HARMONY_ LITE también controla el pin #12 (VLD) para la conmutación de carga del amplificador PA. Aunque no sea puesto en prácti- ca, la teoría de carga del PA que se pone en mar- cha en transmisiones WCDMA, es sumamente im- portante para conservar la duración de la batería del teléfono, evitando interferencias de radio inne- cesarias con estaciones bajas. Cuando VLD está en un estado bajo (0V), el transmisor está en el modo de “alta potencia” o potencia máxima, consumien- do la corriente más alta, pero con el total funciona- miento del PA. Cuando VLD está en un estado alto, el transmisor está en el modo de “bajo consumo”, tomando menos corriente y haciendo que el PA fun- cione en forma limitada. En teoría, el funcionamien- to del PA dependerá entonces del nivel de tensión presente en VLD, permitiendo así un mejor rendi- miento de la etapa transmisora con el objeto de ha- cer que la duración de la batería se incremente. Si la potencia de transmisión decrece, como conse- cuencia de un requerimiento desde la estación ba- se del teléfono, por debajo de los 14,5dBm, enton- ces VLD cambiará a estado alto. Si es preciso que la potencia de transmisión sea superior a 19dBm, entonces VLD tomará un estado bajo. El detector de poder recibe la señal de RF WCDMA amplificada en el cable RF_ EN (fíjese en el pin o pata #6) del PA. El bloque U450 es una combinación de un acoplador direccional con un detector de potencia compensado en temperatura con salida diferencial. El detector de poder acopla la entrada de poder de TX y las realimentaciones de salida RF_ DESCUBRE al Harmony Lite. El TEMP_ COMP también obtiene o permite el acopla- miento del amplificador, pero quita el contenido de señal de RF, dejando un nivel de corriente continua proporcional a la potencia de la señal acoplada. Este nivel de corriente continua se realimenta al Harmony Lite, esperando una pérdida nominal me- nor a 0,3dB. El aislador (FL460) provee un aislamiento (valga la redundancia) entre el Módulo Front-End y el ca- mino de transmisión, con una pérdida de inserción inferior a 0,55dB. ************** Figura 1 Club Saber Electrónica 49
  • 51. 50 Club Saber Electrónica Figura 2
  • 52. Club Saber Electrónica 51 Introducción Los teléfonos celulares poseen un circuito que es- tablece las condiciones necesarias para que pueda realizarse la carga de su batería cuando se emplea el cargador apropiado. Veremos cómo es el circui- to de carga de la serie A920 de los teléfonos Moto- rola y cuáles son las tensiones (los caminos de las tensiones) que proveen los diferentes reguladores de tensión integrados en un chip a las diferentes eta- pas del teléfono. En la figura 1 se puede apreciar el sistema de carga de la serie A920 de teléfonos celulares A920, que estamos empleando como “modelo” pa- ra explicar el funcionamiento básico de un teléfono celular. La mayoría de los componentes, encargados de efectuar el control de carga de batería del teléfono celular, se integran en el circuito PCAP. Esto incluye un convertidor digital-análogo, otro convertidor pe- ro esta vez análogo-digital, un interruptor de feed- back (regeneración), un interruptor de pullup a ter- mistor y un sensor de control de corriente. Los tran- sistores de efecto de campo externos Q3966 y Q3954 proveen las señales que permiten o blo- quean la carga de la batería (señales EXT_B + y B +). La resistencia sensora R3961 y el transistor FET Q3960 proporcionan el control de carga entre EXT_B+ y la batería. Debido a la interacción de los diferentes termi- nales del bus CE, la señal de entrada de identifica- ción de carga y la señal de salida de “realimenta- ción de la batería” comparten un mismo pin o termi- nal accesorio. El software primero detectará la ten- sión de carga ID (AD6) antes de permitir la tensión de carga de batería a través del interruptor de car- ga de batería del PCAP. Este circuito no debe per- mitir la carga de batería si el cargador no posee los
  • 53. 52 Club Saber Electrónica parámetros de tensión y corriente apropiados (para evitar que un cargador no apropiado o de carga rápida pueda dañar el circuito). El Voltaje de Regeneración de Batería proporcio- na una tensión de referencia a la fuente de energía externa durante la carga. El interruptor de regenera- ción de batería quita el voltaje de regeneración de batería del bucle de realimentación del adaptador AC/DC o VPA cuando se completó la carga o des- pués de que se haya presentado una situación anor- mal o un defecto. Este interruptor habilitará al carga- dor DAC antes de que comience la carga o, dicho de otra manera, sólo permitirá el suministro de ener- gía desde el cargador a la batería cuando las con- diciones de carga sean las adecuadas. La señal de referencia de realimentación proveniente de la bate- ría debe estar bien establecida antes de que co- mience la carga (por más que coloque el cargador, si la batería está completa, la carga no será habili- tada). En la batería se usa un termistor para determinar la temperatura de la célula del paquete de batería antes de que comience la carga. La información de estado de batería se enviará a la EEPROM vía (BAT- T_IO). Esta memoria contendrá los parámetros de lí- mite que determinan las temperaturas mínimas y má- ximas entre las cuales se podrá realizar la carga. El PCAP tiene un circuito de detección de sobre- voltaje integrado que proporciona una protección si el cargador externo tuviera una tensión superior a 7V de corriente continua y, de esta manera, evitar que se dañe tanto el teléfono celular como la bate- ría. Si ocurre una condición de sobrevoltaje, el EXT_B + FET (Q3963) será inhabilitado. Esto evitará el uso de cargadores con tensiones superiores a 7V. Por otra parte, cabe aclarar que la corriente máxi- ma de carga admitida es de 400mA, situación que sólo puede alcanzarse con tensiones altas en el car- gador que, como ya dijimos, no son aceptadas por medio del circuito de protección. Un cargador apro- piado tendrá una tensión máxima de carga de 5,9V y éste proveerá una corriente inferior a los 400mA máximos admisibles. Cuando se establecen las con- diciones de carga, a través del circuito +B se esta- blecerán los 5,9V de carga, independientemente del voltaje BATT_FDBK. Si el teléfono está en mo- do0 de Tx, la corriente media será suministrada por la batería y el circuito de carga (la línea EXT_B+ (Q3966) será deshabilitada a través de la línea MI- DRATE_1). No se permite la transmisión con la bate- ría baja o sin la batería por más que el cargador es- té conectado al móvil. El Regulador de Voltaje La regulación de voltaje es proporcionada por el PCAP IC (U3000), figura 2. Se usan múltiples regu- ladores para proporcionar la mejor aislación entre el trazado de circuito de carga sensible y el trazado de circuito ruidoso. En la figura 2 se puede apreciar el diagrama en bloques del regulador de voltaje. Las señales son las siguientes: Figura 1
  • 54. Club Saber Electrónica 53 Los reguladores y su trazado de circuito de car- ga son descritos debajo: · VBOOST_LX(VBOOST_5_5V) – Entradas del regulador de voltaje VUSB, V10. · VBUCK_LX(VBUCK_2_25V) - Entradas del re- gulador de voltaje V1, V3, V4, V7 y V8. · LX2(VBUCK2_1_6V) - Helen core. · V_VIB - Vibrador. · Vsim2(VSIMC) – Interfase SIM card. · Vaux1(VRF_TX_2_775V) – Circuitos RF, TX. · Vaux2(VRF_RX_2_775V) - Circuitos RF, TX. · Vaux3(VMMC_2_8V) - Interfase SD/MMC. · Vaux4(VAUX4_3V) – Procesador de imagen y xcvrs USB (procesador de aplicaciones y bluetooth USB). · VUSB - PCAP USB xcvr. · V1(VMEM_1_875V) – Procesador de aplica- ciones flash de entrada/salida, procesador de aplicaciones DRAM de entrada/salida, Procesador de banda base. · V2(VA_2_775V) – Audio. · V3(VLVIO_1_95V) – Circuito Magic LV I/O, WCSP. · V4(VRF_REF_1_875V) – Referencia de RF. · V5(VGPS_RF_2_775V) - GPS RF. · V6(VHVIO_2_775V) – Entrada/salida HV, Display ( 20), Imagen (12), Banda base de GPS (8), GPS Flash, Procesador de aplicaciones SDRAM (200). · V7(VRF_DIG_1_875V) - RF digital. · V8(VBLUETH_1_875V) – Bluetooth. · V9(VRF_REF_2_475V) – Referencia de RF. · V10(VRF_HV_5V) - Para señal de RF HV. ¿ Se puede recuperar la batería de un celular? En principio sí. Para realizar la operación debe conseguir un adaptador de voltaje de 12 vot y de 500mA, pudiendo emplearse otro entre 9V y 15V. Debe averiguar cuál es la salida positiva y cuál la salida negativa tanto de la batería como del adaptador (en general, en el adaptador la positiva va marcada con una raya de color blanco y la negativa es todo el cable de color negro). Corte el cable en el extremo del final del cable del adapta- dor, no al principio del cable que sale del adapta- dor sino al extremo final en donde seguro encon- trará una salida de tensión; conecta el negativo de la pila del celular al negativo del cargador y el pos- itivo con el positivo. Esta operación puede hacerla utilizando pincitas (tipo caimán, cocodrilo o yacaré). Aguarde un par de minutos y mida con un multímetro la tensión en la batería (sin desconectar el cargador). Debe dar una tensión mayor a los 3,5V y menor a los 5V. Si dá menos, la batería es irrecuperable por este método y debe desconectar el adaptador de inmediato. Si dá más, desconecte el adaptador, haga unos chispazos invirtiendo los cables del adaptador y vuelva a intentar la recu- peración. Cuando mida una tensión mayor a 3,7V desconecte la batería del adaptador, colóquela en el celular y póngalo a cargar. Normalmente esto es suficiente para que tome carga normal. Cuando compruebe que está cargando, déjelo unas 12 horas para que adquiera carga completa. ****** Figura 2
  • 55. 54 Club Saber Electrónica
  • 56. Club Saber Electrónica 55 Introducción El sistema de audio de un teléfono celular es, quizá, una de las etapas que más diferencias pue- den presentar entre distintos modelos de móviles debido a que no sólo debe poder captar la voz de un interlocutor y reproducir el sonido de un opera- dor distante, sino que también debe encargarse de reproducir con volumen ajustable música guardada en la memoria del celular, permitir la conexión de auriculares, poder seleccionar entre parlantes inter- nos y externos, etc. Por lo dicho, analizaremos có- mo se realiza la “transmisión y recepción” de señales de audio en un microteléfono tomando co- mo base el sistema 920 de Motorola, tal como ve- nimos haciendo en esta obra. Vamos a dividir nuestra explicación en las eta- pas de recepción y de transmisión de audio para luego detenernos en la etapa de potencia y el pro- cesador de banda base, teniendo en cuenta que to- dos estos bloques conforman el sistema de sonido de un teléfono celular. La Recepción de Audio En la figura 1 se puede apreciar el diagrama en bloques del sistema de audio de un teléfono celular, orientado a la recepción de señales. Note el blo- que “principal” que es la plataforma que realiza el control de audio (PCAP), su interacción con el pro- cesador de banda base (POG) y la inclusión de fil- tros que conectan a los parlantes de la unidad. La recepción de datos de audio se transfieren desde el POG al PCAP a través de la interface ASAP para el modo monoaural y por medio de la interfase ASAP para recepción de datos en estéreo. Luego los datos son convertidos en una informa- ción analógica (análoga) por un conversor digital-
  • 57. 56 Club Saber Electrónica analógico de 16 bits para información estéreo o un CDA (conversor digital-analógico) de 13 bits para el audio de una comunicación telefónica (informa- ción mono). La salida del CDA interno del PCAP se aplica al PGA. La salida del PGA puede ser enca- minada a una de las cuatro salidas a través de un multiplexor interno. Todas las salidas usan el mismo convertidor digital analógico y sólo una salida pue- de ser activa a la vez. El usuario puede ajustar la ganancia de las salidas de audio con los botones Figura 1 Figura 2
  • 58. Club Saber Electrónica 57 de control de volumen. El parlante (bocina) del telé- fono (Handset Speaker) recibe la señal de audio desde un amplificador diferencial (SPKR) que se en- cuentra en el interior de la PCAP. Las señales de sa- lida del PCAP SPKR-Y SPKR + se aplican al parlan- te luego de pasar por un filtro a través de las líneas que en la figura 2 se denominan R4004 y R4005 respectivamente, y que luego se “unen” en dicho parlante. Note en el diagrama en bloques de la fi- gura 1 y en el esquemático de la figura 2 que del camino SPKR-, SPKR_IN se envía a la entrada de un amplificador operacional A1 a través del capacitor C4002. Por otra parte, la línea o camino (cable) SP- KR_OUT1 del PCAP se envía a SPKR- a través de C4000 y C4002 que es la salida CDA del codifi- cador. Las líneas SPKR_IN y SPKR_OUT1 mantie- nen la tensión de polarización durante períodos de standby y esta tensión se “mantiene” por medio de un capacitor para evitar “ruidos” o “pequeñas ex- plosiones” cuando comience a funcionar el amplifi- cador como consecuencia de la recepción de una señal. Los auriculares utilizan un conector estéreo es- tándar de 2.5mm. El teléfono “notará” la presencia de los auriculares estéreos que usan la línea HS_SPKR_L del conector de auriculares (vea la figu- ra 1), que posee la resistencia de pull-up R4395 para conectarse al PCAP a través de la línea ST- _COMP (esto es una interrupción del PCAP que es enviado al MCU sobre el bus SPI, figura 2). La lí- nea ST_COMP tomará un estado binario bajo ca- da vez que un auricular estéreo sea insertado en el conector del celular. Los auriculares pueden conte- ner un interruptor momentáneo, que normalmente está cerrado y que se coloca en serie con el micró- fono. Cuando se presiona el interruptor momentá- neo, se interrumpirá la corriente que se suministra al micrófono, el teléfono notará esta acción y dará una respuesta apropiada, que podría ser, por ejem- plo, contestar una llamada, terminar una llamada, o marcar el último número del bloc de notas. Los auriculares reciben la señal de audio desde un amplificador estéreo interno al PCAP a través de las líneas (caminos o cables) ARIGHT_OUT y ALEF- T_OUT (figura 1), encaminados por C4356, R4352 y C4306, R4302 respectivamente (figura 2), que por último se aplican al conector de auricu- lares. Note que se toma del camino ARIGHT_Out, a través del capacitor C4354, la señal ARITH_IN que se aplica a la entrada del amplificador opera- cional interno del PCAP, formando de esta manera una realimentación. De la misma manera, de la lí- nea ALEFT_Out se toma señal que, a través de C4304, se envía a la entrada de otro amplificador operacional por medio de la línea ALEFT_IN. El parlante externo se conecta al pin 15 del J5000 (AUDIO_OUT), que es el conector que se emplea para poder conectar un parlante externo. El camino de audio es establecido por R4400 y C4400 que se aplica a EXTOUT del PCAP. El nivel de corriente continua de esta señal de audio de sa- lida (Audio_Out ) también se emplea para estable- cer la condición de teléfono conectado o desconec- tado. Esto se logra tomando señal de audio (Au- dio_Out) a través de la línea ON2 del PCAP por medio del resistor R5053. Cuando se aplica una señal de corriente continua superior a 0,4V duran- te un tiempo mayor a los 700 milisegundos, el telé- fono va del estado ON al estado OFF. El parlante externo recibe la señal de audio des- de el amplificador ALRT que se encuentra en el in- terior de la PCAP (A2 en la figura 1). Las señales de este amplificador se envían a través de las lí- neas ALRT-y ALRT +. Como explicamos en los casos anteriores, ya sea en el caso del parlante interno (Handset Spea- ker) o de los auriculares, en este caso también se toma una señal de realimentación por medio de la línea o camino ALRT_IN a través de un resistor, en este caso R4201. La señal de salida de este ampli- ficador operacional se encamina hacia el parlante externo a través de C4200 y R4200 que es la sali- da DAC del codificador. La Transmisión de Audio En la figura 3 se muestra un diagrama en blo- ques que resume el funcionamiento del sistema de transmisión de un teléfono celular, en este caso de la serie 920 de Motorola. En la figura 4 se grafica
  • 59. 58 Club Saber Electrónica el circuito que corresponde a esta etapa, notando la conexión de los componentes periféricos al circui- to U3000 que corresponde a la plataforma de con- trol de potencia de audio (sistema amplificador fi- nal o PCAP). El Micrófono Interno es un componente físico a partir del cual se toma la señal que deberá ser am- plificada para su procesamiento. En la figura 4 se puede apreciar que al micrófono se le conecta un resistor (R4103) para proveer una tensión de pola- rización de 2V en la línea MIC_BIAS desde la línea MIC_BIAS1 de la plataforma de control de potencia de audio (PCAP). Para mantener el ruido a un nivel mínimo, se establece un sistema de filtros cuya sali- da se conecta a la entrada de un MUX interno de la PCAP. En el caso de utilizar el micrófono que se en- cuentra en los auriculares externos, la señal se apli- ca a la línea HS_MIC que será “filtrada” para in- gresar a la PCAP por medio de la línea MIC- _BIAS2. De la misma manera que antes, se estable un sistema circuital que permite “balancear” el rui- do para que se mantenga en un nivel adecuado pa- ra permitir la amplificación de la señal desde el au- ricular a través de la línea MIC_OUT. La línea HS- _MAKE_DET supervisa la presencia de los auricula- res por medio de la tensión presente en A1_INT de la PCAP, que pasa por R4398. Un mecanismo de conmutación integrado en el conector de auricula- res abrirá o cerrará el camino HS_MAKE_DET a tie- rra, dependiendo si los auriculares están o no co- nectados. La entrada del micrófono externo (AUDIO_IN) se obtiene (o se aplica según como lo interprete) del conector accesorio para el teléfono móvil y, por me- dio de componentes periféricos se aplica a la línea EXT_MIC de la PCAP. Note que a diferencia de los dos casos anterio- res, aquí aplicamos la señal directamente al multi- plexor de audio sin pasar por un amplificador pre- vio. Además de la señal de audio, la línea AU- DIO_IN detecta la presencia de dispositivos acceso- rios. El accesorio, conectado al bus CE tendrá una impedancia de salida que pondrá a la línea LO- GIC_SENSE en un nivel predeterminado. El POG leerá el nivel de entrada de LOGIC_SENSE y confi- gurará el de audio en consecuencia. El MUX de la PCAP elige la señal de entrada, ya sea del micrófono del celular o del micrófono de au- riculares o proveniente de una entrada de audio a través de un Multiplexor de Audio (AUD MUX). Lue- go, un convertidor analógico-digital convierte las señales analógicas entrantes en palabras de13 bits, con codificación PCM. Las señales digitales de au- dio resultantes son transferidas al POG DSP a través de una interfase serial de 4 hilos (ASAP). Figura 3
  • 60. Club Saber Electrónica 59 Figura 4
  • 61. 60 Club Saber Electrónica Etapa de Audio de Potencia & PCAP En la figura 5 se puede apreciar el diagrama en bloques de la unidad U3000, plataforma de control de potencia de audio PCAP que es un circui- to integrado que maneja diferentes señales y reali- za las siguientes tareas: · Filtrado y amplificación de la señal de entrada- /salida de audio. · Selección de camino de audio · Regulación de Voltaje · Control de carga de batería · Proporciona un reloj de tiempo real · Control de ring/vibrador · Realiza la adaptación de los protocolos RS- 232/USB · Control de luz de fondo · Control de encendido de Leds · Realiza el multiplexado de entradas para mo- nitoreo de tensiones y temperatura. · Control dual de interfase SPI para permitir el acceso de dos procesadores de banda base inde- pendientes · Posee un conversor D/A Estéreo · Realiza el control de protección de sobreten- sión Este circuito integrado es controlado y configu- rado por un circuito integrado procesador de ban- da base (POG) por medio de una interfase serial de 4 cables o hilos (SPI). El Procesador de banda ba- se tiene acceso a la lectura/escritura de la PCAP. Los datos de audio son transmitidos/recibidos des- de el procesador de banda base a través de una in- terfase SSI de cuatro cables. P rocesador de Banda Base El POG (procesador de banda base) integra un Microcontrolador de Comunicaciones (MCU) de 32 Figura 5
  • 62. Club Saber Electrónica 61 bits con sistema RISC (sistema reducido de instrucciones), un proce- sador digital de 32 bits DSP (procesador digital de señales) y un Módu- lo Interprocesador de Comunicaciones de (IPCM) con periféricos asociados y coprocesa- dores. A continuación brin- daremos una breve des- cripción de los núcleos y periféricos asociados que son usados en este diseño. El diagrama en blo- ques que representa la interconexión del Proce- sador de banda base se muestra en la figura 6. Las figuras 7 y 8 mues- tran el esquema circui- tal genérico del POG, con sus componentes asociados, donde se destaca lo siguiente: ·Posee un MCU, mi- crocontrolador ·Incluye GPS ·Integra un DSP que procesa la señal GSM ·Tiene un EIM, módu- lo de interfase externo. ·Realiza comunica- ciones en protocolos USB/Serial. ·Realiza conversio- nes Analógicas/digita- les. En cuanto a los blo- ques del mencionado circuito integrado pro- Figura 6
  • 63. 62 Club Saber Electrónica Figura 7
  • 64. Club Saber Electrónica 63 Figura 8