SIM300C模塊與外圍電路分析

SIM300C模塊與外圍電路分析第一頁，共35頁。應(yīng)屆畢業(yè)生如何將知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力1、專業(yè)知識(shí)的融會(huì)貫通。2、附屬工具的使用（如Office辦公軟件）。3、細(xì)節(jié)決定成敗，切忌眼高手低。4、善于快速學(xué)習(xí)。第二頁，共35頁。做研發(fā)需要的基本技能一、英語二、團(tuán)隊(duì)意識(shí)三、清楚研發(fā)產(chǎn)品的基本流程1、確定需求和目標(biāo)。2、選用核心器件。3、原理圖（Schematic）設(shè)計(jì)。4、PCB設(shè)計(jì)5、軟件編程。6、調(diào)試與生產(chǎn)。7、改版與升級(jí)。第三頁，共35頁。引言目前,SIMCOM,SIEMENS等公司提供了GSM模塊SIMCOMSIM300C是2006年熱銷產(chǎn)品應(yīng)用于車載臺(tái)等場合第四頁，共35頁。培訓(xùn)內(nèi)容1、電源電路2、指示電路2、開/關(guān)機(jī)復(fù)位電路3、SIM卡電路4、串口電路5、音頻電路6、其它電路7、PCB設(shè)計(jì)第五頁，共35頁。移動(dòng)通信系統(tǒng)連接框圖第六頁，共35頁。SIM300C模塊實(shí)物第七頁，共35頁。SIM300C模塊引腳分布圖第八頁，共35頁。電源部分設(shè)計(jì)由于SIM300C模塊在發(fā)送的時(shí)候電流約2A，會(huì)因線路阻抗產(chǎn)生壓降使VBAT電壓不穩(wěn)，所以在設(shè)計(jì)電源電路的時(shí)候需要注意以下問題。1、對(duì)模塊的供電應(yīng)該有大于2A的裕量。2、為了減小線路阻抗增強(qiáng)VBAT穩(wěn)定性，電源線應(yīng)該盡量寬，走線應(yīng)該盡量短。第九頁，共35頁。電源部分設(shè)計(jì)

第十頁，共35頁。電源部分設(shè)計(jì)第十一頁，共35頁。電源部分設(shè)計(jì)1、模塊正常電源工作電壓范圍：3.4V~4.5V2、電源電路選擇原則：當(dāng)輸出電壓值與輸入電壓值比較接近時(shí)，可以采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電源；當(dāng)輸出電壓值與輸入電壓值相差比較大時(shí)，建議采用開關(guān)型穩(wěn)壓電源，以提高電源的利用效率3、電路結(jié)構(gòu)*輸入電路：實(shí)際的電源輸入電路應(yīng)具抗浪涌、靜電、群脈沖等共模與差模干擾的能力*電源管理芯片：芯片選擇要考慮模塊在發(fā)射期間的峰值功率（7W~8W）及峰值電流（2A）第十二頁，共35頁。電源部分設(shè)計(jì)*輸出電路：加入濾波電路及去耦電路（0.001UF電容或0.1UF電容）；若采用LDO的串聯(lián)穩(wěn)壓電源（如MIC29302）則需在輸出端接一空載負(fù)載電阻，以保證空載時(shí)輸出電壓之穩(wěn)定4、電池連接方式：若采用鎳氫電池則建議將電池接至電源管理芯片前級(jí)；若采用鋰電池則可直接接至電源開關(guān)處，通過電源開關(guān)將電池電壓加于模塊VBAT端（電池與電源管理芯片MIC29302BT間需接一單向二極管，以隔離電源管理芯片輸出級(jí)電路對(duì)電池的影響）第十三頁，共35頁。電源部分設(shè)計(jì)5、電源部分抗干擾和保護(hù)電路電源部分電路的干擾從傳輸路徑看分為傳導(dǎo)型干擾和輻射型干擾，傳導(dǎo)型干擾對(duì)模塊產(chǎn)生影響的干擾主要為差模或單極性的干擾信號(hào)，而輻射型干擾在PCB板上易產(chǎn)生共模型干擾信號(hào)（輻射型干擾可以采用屏蔽措施進(jìn)行抑制），現(xiàn)介紹一些干擾抑制電路，以增強(qiáng)電路的抗干擾能力第十四頁，共35頁。電源部分設(shè)計(jì)第十五頁，共35頁。電源部分設(shè)計(jì)TVS管具有響應(yīng)速度快，對(duì)靜電有較好的抑制效果，同時(shí)對(duì)浪涌干擾也具備一定的抑制能力（抑制原理是將單極性干擾信號(hào)轉(zhuǎn)變成共模信號(hào)，將差模干擾信號(hào)短路）；在選擇TVS管時(shí)，其開啟電壓應(yīng)該由所要保護(hù)電路的工作電壓決定（一般要求其關(guān)斷電壓要約大于正常工作電壓1V—2V左右，但相差不能太大，否則有可能起不了保護(hù)的作用）第十六頁，共35頁。電源部分設(shè)計(jì)差模抑制電感可以抑制差模干擾信號(hào)和單極性干擾信號(hào)（抑制原理是阻止干擾信號(hào)進(jìn)入電路系統(tǒng)）；并同時(shí)可以抑制模塊電路系統(tǒng)對(duì)外圍供電電源的影響（有一定的去耦作用）濾波電容作用一是可以去除直流電源中的交流脈動(dòng)分量；二是當(dāng)輸出電壓降低時(shí)可以作為臨時(shí)電源為后級(jí)電路提供電能（增強(qiáng)電源的電流供給能力），所以從這個(gè)意義上考慮在電源輸出級(jí)同時(shí)并聯(lián)兩個(gè)濾波電容比并聯(lián)一個(gè)大容量電容效果更好第十七頁，共35頁。電源部分設(shè)計(jì)去耦電路的作用是濾除模塊系統(tǒng)對(duì)外圍供電系統(tǒng)造成的干擾，同時(shí)也可以濾除外界傳導(dǎo)進(jìn)入的相應(yīng)頻率的差?；騿螛O性干擾信號(hào)；常用0.1UF或0.001UF的去耦電容；若采用并聯(lián)去耦電容來達(dá)到更好的去耦效果，則并聯(lián)去耦電容的容值要相差100倍。第十八頁，共35頁。電源部分設(shè)計(jì)6、電源電路設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)（1）考慮電源功率（峰值功率7W~8W，峰值電流2A）（2）抗干擾之兼容設(shè)計(jì)，除前面介紹的抗干擾措施外，為了提高模塊的抗干擾能力，建議將客戶端PCB板與模塊金屬屏蔽罩相接觸的地方大面積鋪地并露銅，并使模塊屏蔽罩與PCB露銅部分接觸良好（3）在外部輸入電源與模塊系統(tǒng)間可串入感性器件以達(dá)到更好的干擾抑制效果，而在電池與模塊系統(tǒng)間不要串接任何器件，以避免對(duì)電池供電系統(tǒng)造成影響（4）對(duì)于電路系統(tǒng)中有實(shí)際接大地的情況（如產(chǎn)品外殼），應(yīng)考慮對(duì)共模干擾的抑制（5）若采用多層板，電源走線最好走外層，以利于PCB板的散熱（模塊正常工作的環(huán)境溫度：-20度~+55度）第十九頁，共35頁。指示電路分析與設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示模塊工作狀態(tài)指示第二十頁，共35頁。開/關(guān)機(jī)電路第二十一頁，共35頁。開/關(guān)機(jī)電路第二十二頁，共35頁。模塊重起電路第二十三頁，共35頁。MIC/SPK接口電路第二十四頁，共35頁。MIC/SPK接口電路第二十五頁，共35頁。MIC/SPK接口電路3、音頻抗干擾電路分析音頻部分電路屬于小信號(hào)電路系統(tǒng)，易受干擾，所以音頻抗干擾電路有著非常重要的作用音頻抗干擾電路的分析也從傳導(dǎo)型干擾和輻射型干擾入手進(jìn)行分析：（1）傳導(dǎo)型干擾（如電源傳導(dǎo)干擾等）因傳導(dǎo)型干擾能對(duì)模塊造成影響的只有差模干擾和單極性干擾信號(hào)兩種，所以抗傳導(dǎo)型干擾有兩種方式：一是以堵為主，如采用電感、低頻磁珠或RC電路等串入傳導(dǎo)干擾路徑中，以阻止干擾信號(hào)的通過；二是將差模干擾信號(hào)短路、將單極性干擾信號(hào)變成共模信號(hào)，以達(dá)到減小或消除干擾信號(hào)對(duì)音頻電路的干擾的目的，如C130、C131第二十六頁，共35頁。MIC/SPK接口電路（2）輻射型干擾輻射型干擾在PCB板上的同一塊區(qū)域主要產(chǎn)生共模型干擾信號(hào)，對(duì)于采用差分雙端輸入方式的對(duì)稱型電路，其影響不大，若對(duì)音頻性能影響較大，則可采取如下措施解決：一、是對(duì)稱法，包括電路原理圖的對(duì)稱和PCB板上電路走線（如平行走線、平行線的各參數(shù)盡量保持一致等）的對(duì)稱二、是并聯(lián)電容旁路法，以地為參考基準(zhǔn)點(diǎn)，將干擾信號(hào)短路到地，使其減小或消除對(duì)音頻電路的干擾；此法在前述電路中已應(yīng)用，如前述抗RF干擾中應(yīng)用的各對(duì)地并聯(lián)電容，其容值等參數(shù)如前所述另外為了對(duì)抗其它輻射干擾，在PCB板上常采用用大面積的地將音頻信號(hào)走線包住，以減小輻射干擾的強(qiáng)度第二十七頁，共35頁。MIC/SPK接口電路（3）其它抗干擾和保護(hù)電路因模塊內(nèi)部的音頻處理電路抗強(qiáng)干擾（如ESD等）的能力有限，導(dǎo)致在實(shí)際使用過程中出現(xiàn)音頻電路硬件損壞的情況，所以建議在MIC電路輸入端和SPEAKER電路輸出端加入一些TVS管或SPARK點(diǎn)，以快速泄放強(qiáng)干擾的能量，以達(dá)到保護(hù)音頻硬件電路之目的5、音頻電路設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)（1）為音頻供電的電源電壓應(yīng)保持穩(wěn)定，避免干擾從電源串入（如217HZ干擾等），為音頻提供電源的LDO等器件必須具備抑制217HZ干擾的能力（2）為提高抗輻射干擾的能力，盡量使用對(duì)稱法；為提高抗傳導(dǎo)干擾的能力，應(yīng)采用“堵”、“短路”、“單極信號(hào)變共模信號(hào)“等方法（3）在MIC輸入端和SPEAKER輸出端須加一些保護(hù)電路，以避免音頻硬件電路損壞（4）若采用多層板，音頻走線應(yīng)走內(nèi)層，且應(yīng)遠(yuǎn)離時(shí)鐘線、RF等干擾源，在有條件的情況下可以用地線將音頻走線包住第二十八頁，共35頁。MIC/SPK接口電路第二十九頁，共35頁。SIM卡接口電路第三十頁，共35頁。SIM卡接口電路2、電路結(jié)構(gòu)（1）SIM卡電源電壓由模塊內(nèi)部可控LDO提供，支持1.8V和3V的SIM卡（2）SIM卡接口電路采用I2C二線式結(jié)構(gòu)，通過串行時(shí)鐘線和串行數(shù)據(jù)線完成串口數(shù)據(jù)傳輸，其時(shí)鐘線時(shí)鐘頻率為13MHZ/4；串行數(shù)據(jù)線須用一10K電阻上拉到SIM卡電源上，以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性（3）抗干擾及保護(hù)電路：ESD器件能對(duì)靜電進(jìn)行抑制，SIMRST、SIMCLK