SIM300C模块与外围电路分析

SIM300C模块与外围电路分析第一页，共35页。应届毕业生如何将知识转化为能力1、专业知识的融会贯通。2、附属工具的使用（如Office办公软件）。3、细节决定成败，切忌眼高手低。4、善于快速学习。第二页，共35页。做研发需要的基本技能一、英语二、团队意识三、清楚研发产品的基本流程1、确定需求和目标。2、选用核心器件。3、原理图（Schematic）设计。4、PCB设计5、软件编程。6、调试与生产。7、改版与升级。第三页，共35页。引言目前,SIMCOM,SIEMENS等公司提供了GSM模块SIMCOMSIM300C是2006年热销产品应用于车载台等场合第四页，共35页。培训内容1、电源电路2、指示电路2、开/关机复位电路3、SIM卡电路4、串口电路5、音频电路6、其它电路7、PCB设计第五页，共35页。移动通信系统连接框图第六页，共35页。SIM300C模块实物第七页，共35页。SIM300C模块引脚分布图第八页，共35页。电源部分设计由于SIM300C模块在发送的时候电流约2A，会因线路阻抗产生压降使VBAT电压不稳，所以在设计电源电路的时候需要注意以下问题。1、对模块的供电应该有大于2A的裕量。2、为了减小线路阻抗增强VBAT稳定性，电源线应该尽量宽，走线应该尽量短。第九页，共35页。电源部分设计

第十页，共35页。电源部分设计第十一页，共35页。电源部分设计1、模块正常电源工作电压范围：3.4V~4.5V2、电源电路选择原则：当输出电压值与输入电压值比较接近时，可以采用串联型稳压电源；当输出电压值与输入电压值相差比较大时，建议采用开关型稳压电源，以提高电源的利用效率3、电路结构*输入电路：实际的电源输入电路应具抗浪涌、静电、群脉冲等共模与差模干扰的能力*电源管理芯片：芯片选择要考虑模块在发射期间的峰值功率（7W~8W）及峰值电流（2A）第十二页，共35页。电源部分设计*输出电路：加入滤波电路及去耦电路（0.001UF电容或0.1UF电容）；若采用LDO的串联稳压电源（如MIC29302）则需在输出端接一空载负载电阻，以保证空载时输出电压之稳定4、电池连接方式：若采用镍氢电池则建议将电池接至电源管理芯片前级；若采用锂电池则可直接接至电源开关处，通过电源开关将电池电压加于模块VBAT端（电池与电源管理芯片MIC29302BT间需接一单向二极管，以隔离电源管理芯片输出级电路对电池的影响）第十三页，共35页。电源部分设计5、电源部分抗干扰和保护电路电源部分电路的干扰从传输路径看分为传导型干扰和辐射型干扰，传导型干扰对模块产生影响的干扰主要为差模或单极性的干扰信号，而辐射型干扰在PCB板上易产生共模型干扰信号（辐射型干扰可以采用屏蔽措施进行抑制），现介绍一些干扰抑制电路，以增强电路的抗干扰能力第十四页，共35页。电源部分设计第十五页，共35页。电源部分设计TVS管具有响应速度快，对静电有较好的抑制效果，同时对浪涌干扰也具备一定的抑制能力（抑制原理是将单极性干扰信号转变成共模信号，将差模干扰信号短路）；在选择TVS管时，其开启电压应该由所要保护电路的工作电压决定（一般要求其关断电压要约大于正常工作电压1V—2V左右，但相差不能太大，否则有可能起不了保护的作用）第十六页，共35页。电源部分设计差模抑制电感可以抑制差模干扰信号和单极性干扰信号（抑制原理是阻止干扰信号进入电路系统）；并同时可以抑制模块电路系统对外围供电电源的影响（有一定的去耦作用）滤波电容作用一是可以去除直流电源中的交流脉动分量；二是当输出电压降低时可以作为临时电源为后级电路提供电能（增强电源的电流供给能力），所以从这个意义上考虑在电源输出级同时并联两个滤波电容比并联一个大容量电容效果更好第十七页，共35页。电源部分设计去耦电路的作用是滤除模块系统对外围供电系统造成的干扰，同时也可以滤除外界传导进入的相应频率的差模或单极性干扰信号；常用0.1UF或0.001UF的去耦电容；若采用并联去耦电容来达到更好的去耦效果，则并联去耦电容的容值要相差100倍。第十八页，共35页。电源部分设计6、电源电路设计注意事项（1）考虑电源功率（峰值功率7W~8W，峰值电流2A）（2）抗干扰之兼容设计，除前面介绍的抗干扰措施外，为了提高模块的抗干扰能力，建议将客户端PCB板与模块金属屏蔽罩相接触的地方大面积铺地并露铜，并使模块屏蔽罩与PCB露铜部分接触良好（3）在外部输入电源与模块系统间可串入感性器件以达到更好的干扰抑制效果，而在电池与模块系统间不要串接任何器件，以避免对电池供电系统造成影响（4）对于电路系统中有实际接大地的情况（如产品外壳），应考虑对共模干扰的抑制（5）若采用多层板，电源走线最好走外层，以利于PCB板的散热（模块正常工作的环境温度：-20度~+55度）第十九页，共35页。指示电路分析与设计网络状态指示模块工作状态指示第二十页，共35页。开/关机电路第二十一页，共35页。开/关机电路第二十二页，共35页。模块重起电路第二十三页，共35页。MIC/SPK接口电路第二十四页，共35页。MIC/SPK接口电路第二十五页，共35页。MIC/SPK接口电路3、音频抗干扰电路分析音频部分电路属于小信号电路系统，易受干扰，所以音频抗干扰电路有着非常重要的作用音频抗干扰电路的分析也从传导型干扰和辐射型干扰入手进行分析：（1）传导型干扰（如电源传导干扰等）因传导型干扰能对模块造成影响的只有差模干扰和单极性干扰信号两种，所以抗传导型干扰有两种方式：一是以堵为主，如采用电感、低频磁珠或RC电路等串入传导干扰路径中，以阻止干扰信号的通过；二是将差模干扰信号短路、将单极性干扰信号变成共模信号，以达到减小或消除干扰信号对音频电路的干扰的目的，如C130、C131第二十六页，共35页。MIC/SPK接口电路（2）辐射型干扰辐射型干扰在PCB板上的同一块区域主要产生共模型干扰信号，对于采用差分双端输入方式的对称型电路，其影响不大，若对音频性能影响较大，则可采取如下措施解决：一、是对称法，包括电路原理图的对称和PCB板上电路走线（如平行走线、平行线的各参数尽量保持一致等）的对称二、是并联电容旁路法，以地为参考基准点，将干扰信号短路到地，使其减小或消除对音频电路的干扰；此法在前述电路中已应用，如前述抗RF干扰中应用的各对地并联电容，其容值等参数如前所述另外为了对抗其它辐射干扰，在PCB板上常采用用大面积的地将音频信号走线包住，以减小辐射干扰的强度第二十七页，共35页。MIC/SPK接口电路（3）其它抗干扰和保护电路因模块内部的音频处理电路抗强干扰（如ESD等）的能力有限，导致在实际使用过程中出现音频电路硬件损坏的情况，所以建议在MIC电路输入端和SPEAKER电路输出端加入一些TVS管或SPARK点，以快速泄放强干扰的能量，以达到保护音频硬件电路之目的5、音频电路设计注意事项（1）为音频供电的电源电压应保持稳定，避免干扰从电源串入（如217HZ干扰等），为音频提供电源的LDO等器件必须具备抑制217HZ干扰的能力（2）为提高抗辐射干扰的能力，尽量使用对称法；为提高抗传导干扰的能力，应采用“堵”、“短路”、“单极信号变共模信号“等方法（3）在MIC输入端和SPEAKER输出端须加一些保护电路，以避免音频硬件电路损坏（4）若采用多层板，音频走线应走内层，且应远离时钟线、RF等干扰源，在有条件的情况下可以用地线将音频走线包住第二十八页，共35页。MIC/SPK接口电路第二十九页，共35页。SIM卡接口电路第三十页，共35页。SIM卡接口电路2、电路结构（1）SIM卡电源电压由模块内部可控LDO提供，支持1.8V和3V的SIM卡（2）SIM卡接口电路采用I2C二线式结构，通过串行时钟线和串行数据线完成串口数据传输，其时钟线时钟频率为13MHZ/4；串行数据线须用一10K电阻上拉到SIM卡电源上，以保证数据传输的正确性（3）抗干扰及保护电路：ESD器件能对静电进行抑制，SIMRST、SIMCLK