手機已經(jīng)從純粹的語音通信發(fā)展到多媒體、娛樂終端等功能的數(shù)字個人娛樂和通信終端，這些新功能和新服務(wù)對手機設(shè)計帶來極大的挑戰(zhàn)。本文從音頻電路設(shè)計、圖像處理及電源管理等多個方面闡述這些變革對手機設(shè)計帶來的新要求和對應(yīng)的解決方案。

　　移動蜂窩電話已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ畈豢苫蛉钡牟糠?，并且對生活的影響日益增加。隨著數(shù)字通信技術(shù)的引入，手機設(shè)計公司創(chuàng)新性設(shè)計競爭日趨激烈。許多化的廠商正在加入手機市場，即便是近的經(jīng)濟減速也沒能對此有影響。據(jù)估計，全世界每年有4億7千萬部市場需求，已經(jīng)成為的消費電子市場。

　　新業(yè)務(wù)對手機設(shè)計帶來的挑戰(zhàn)

　　隨著通信帶寬的增長，服務(wù)也從SMS(短消息服務(wù))擴展到EMS(增強消息服務(wù))、MMS(多媒體消息服務(wù))、WAP以及流媒體視頻，甚至更的服務(wù)。手機自身也在不斷發(fā)展以滿足這些新興業(yè)務(wù)需求。

　　能夠支持這些業(yè)務(wù)的手機的體積通常比較大。為了支持網(wǎng)絡(luò)運營商提供的服務(wù)，手機功能更加復(fù)雜，需要額外的硬件和更強的音頻處理能力來處理日益多樣的多媒體信息；同時需要額外的硬件來實現(xiàn)照相功能，并顯示高分辨率的圖像。為這些硬件模塊供電對電池容量也提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。終，所有這些因素導(dǎo)致了手機尺寸的增大。

　　這些附加的特性有助于定義下一代電話--智能電話。制造商們在產(chǎn)品定位上有明顯的區(qū)分：高端智能電話應(yīng)該有高端的通信和應(yīng)用功能，而低端的、集成度更高的手機則更多地著眼于更高的性價比和可大批量制造的能力。

　　音頻子系統(tǒng)方案

　　低端和高端手機的音頻功能有不同的要求，除了基本的語音和鈴聲兩個簡單的音頻信號源以外，當(dāng)前部分中高端手機還有MP3播放、收音機等音頻信號源。國半的LM4906是針對大眾手機市場的Boomer系列的產(chǎn)品，該芯片及其應(yīng)用方案可以實現(xiàn)簡單蜂窩電話音頻功能，無需附加的旁路電容，壓縮了成本和PCB空間以及制造時間。包括揚聲器在內(nèi)，此方案僅需要三個外接元件。

　　高端智能電話是指通信和應(yīng)用分離，為兩種任務(wù)分別配置單獨的處理器，并且將其中之一作為主處理器的架構(gòu)。主處理器通過I2C兼容總線控制包括音頻子系統(tǒng)的其他子系統(tǒng)。

　　LM4930是針對智能電話等具有復(fù)雜要求的音頻子系統(tǒng)方案，滿足具有更多輸入輸出要求的應(yīng)用。在LM4930的輸入端(左側(cè))有兩個接口：個是I2S輸入，為來自應(yīng)用處理器諸如MP3回放等FM廣播以及和弦鈴聲等內(nèi)容提供了全頻帶數(shù)字音頻接口；第二個接口是雙向PCM接口，用來處理來自通信引擎的語音信號。

　　在輸出端(右側(cè))是立體聲耳機輸出端口，以及不需要外加電容的喇叭輸出端口和麥克風(fēng)直接輸入端口。該單片集成電路提供了完整的蜂窩電話設(shè)計所需要的音頻解決方案。

　　對于所有的蜂窩電話設(shè)計而言選擇正確的封裝是至關(guān)重要的，LM4930采用了micro SMD先進封裝技術(shù)，在3.2mm×3.4mm的封裝中總共有36個引腳。

　　相機圖像處理

　　由于數(shù)字相機市場的成長，數(shù)字成像領(lǐng)域有了長足的進展。但即使到現(xiàn)在，在手機中集成數(shù)字相機仍然具有一定挑戰(zhàn)性。從外接相機模塊到相機模塊被集成到電話中已漸漸成為高端電話的必備選項。

　　圖像處理集成模塊有兩個組成部分，分別為圖像傳感器和圖像處理器，它們分別有各自不同的特性與需求。圖像傳感器使用CCD或CMOS技術(shù)，而CMOS圖像傳感器相比CCD圖像傳感器在移動應(yīng)用中有著更低的電源電壓、更低的功耗、更高的集成度等優(yōu)勢。

　　CMOS圖像傳感器的任務(wù)是通過將落到光電二極管陣列上的光線轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號來成像，而圖像處理器就提取這些信號并將其轉(zhuǎn)換為經(jīng)過校正并具有適當(dāng)格式的數(shù)據(jù)，以便手機內(nèi)其他子系統(tǒng)使用。圖3展示了典型的圖像處理子系統(tǒng)，此模塊完成的功能包括鏡頭“黑點”校正、壞像素(“死點”)校正、色彩插值校正、伽瑪校正、色彩空間轉(zhuǎn)換、飽和度調(diào)整，以及在圖像以諸如YUV 4:2:2等可識別格式輸出前的效果處理。

　　電源管理

　　圖像特性涵蓋了其它能使手機更具娛樂性并對于用戶而言特色更豐富的功能。然而，為了使用戶能充分體驗這一點，電池必須應(yīng)付由新服務(wù)和新特性帶來的額外功耗需求。

　　手機的使用模式也在發(fā)生著改變。例如，初的手機只是用來進行通話，然后便進入低功耗模式直到又電話呼入或呼出。SMS和EMS從根本上改變了手機的使用模式，用戶長時間使手機保持工作狀態(tài)以進行文本輸入操作。由于功耗的增加，這一模式的持續(xù)使得對電池容量的需求進一步增加，而前面談到的新音頻應(yīng)用和圖像處理將產(chǎn)生更多的功耗。

　　當(dāng)前，電池技術(shù)的發(fā)展還不能適應(yīng)新的功能更豐富、體積更小的手機的需求。彩色顯示器的采用對電池容量(特別是電池本身的體積也比以前更小)帶來了很大的挑戰(zhàn)。

　　國半公司的LP398x/LP399x系列低壓差調(diào)節(jié)器和LM260x/1x系列DC-DC轉(zhuǎn)換器提供了手機的低功耗設(shè)計方案，在穩(wěn)壓器自身上的壓降在300mA時處于120mV范圍內(nèi)。這些器件的另一個特色是，當(dāng)某個子系統(tǒng)不需要當(dāng)前的工作模式時，可以將其關(guān)閉。LDO的典型關(guān)斷電流在納安量級。

　　手機的另一個非常明顯的趨勢是采用彩色顯示器。無論STN或TFT技術(shù)的彩色液晶顯示器都需要一個很好的白色背光照明以使其正常工作。另外，交互性操作以及游戲和視頻傳輸需要屏幕具有更高的分辨率和更大的色彩深度。

　　廉價并可靠的光源是白光LED。然而，保證所有的LED具有相同的驅(qū)動電流并以同樣的亮度發(fā)光是至關(guān)重要的。國半的LM35xx系列開關(guān)電容穩(wěn)壓器和LM27xx開關(guān)電感穩(wěn)壓器能滿足工程師的白光LED驅(qū)動設(shè)計。圖4所示為采用LM2794的LED驅(qū)動控制電路。