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很明顯，智能手機不僅融入了我們的日常商業(yè)活動(dòng)，而且融入了我們的日常生活。過(guò)去，智能手機被定義為采用專(zhuān)用操作系統（OS）的蜂窩電話(huà)。這意味著(zhù)智能手機可以增加或安裝/刪除應用軟件，雖然這種定義稍嫌簡(jiǎn)單了點(diǎn)。今天的智能手機已經(jīng)成為一個(gè)集通信、娛樂(lè )和計算功能于一身的小型設備。 客戶(hù)想要什么？ 客戶(hù)在價(jià)格和規格/性能方面的需求很難界定。目前，性能可接受的低中檔智能手機的均價(jià)約為100美元至150美元，這些手機采用了ARM11 600MHz處理器、部分觸摸屏面板/簡(jiǎn)單的QWERTY鍵盤(pán)和基本的媒體播放器。 高端智能手機將提供全尺寸的電容觸摸屏面板、高性能的媒體播放器、高速應用處理器、800萬(wàn)像素以上的數碼相機、GPS/AGPS以及用于運動(dòng)檢測的各種傳感器。由于配置差異很大，這些智能手機的價(jià)格與低中檔手機相比范圍要寬得多，大約在250美元至350美元之間。 除了硬件考慮外，最終用戶(hù)還會(huì )考慮相應的整合式服務(wù)或增值服務(wù)（如視頻/電影下載、網(wǎng)上數字商店、在線(xiàn)視頻游戲、社交網(wǎng)絡(luò )和移動(dòng)應用商店）。雖然不會(huì )直接增加智能手機的零售價(jià)，但這些服務(wù)對服務(wù)提供商來(lái)說(shuō)非常重要，因為它們對每用戶(hù)平均收入（ARPU）有很大影響。 由于高端智能手機用戶(hù)的ARPU值是普通2G/3G手機用戶(hù)的1.5至2倍，因而提供商一般都為購買(mǎi)高端智能手機的客戶(hù)提供更有吸引力的補償計劃。目前，四大公司主導著(zhù)移動(dòng)應用商店領(lǐng)域，他們是蘋(píng)果、谷歌、諾基亞和RIM。這些公司所占的市場(chǎng)份額超過(guò)了65%。 在性能需求方面，智能手機用戶(hù)仍然對下載游戲和其他的應用程序表現出一貫的極大興趣。盡管如此，如果使用低端智能手機的話(huà)，并不是所有用戶(hù)都能完全體會(huì )到其中的樂(lè )趣，因為這類(lèi)手機無(wú)法滿(mǎn)足處理大量最新游戲和應用程序所需的處理器速度和硬件配置。 除了通信、計算和娛樂(lè )功能外，設計人員還追求其他應用，如安全/監視控制、移動(dòng)支付以及使用近場(chǎng)通信（NFC）技術(shù)的電子錢(qián)包。例如，借助HSDPA/Wi-Fi和高性能計算處理器，智能手機用戶(hù)可以將室內網(wǎng)絡(luò )攝像機用作遠程安全控制器或嬰兒監視器。 智能手機操作系統 2011年底，安卓已經(jīng)成為最流行的操作系統——2012年該操作系統有望占據49%的智能手機市場(chǎng)。盡管在2012年，蘋(píng)果的份額將稍有下降，但在2014年之前，其iOS將仍然保持全球第二的位置。然而，iOS只能用于蘋(píng)果的iPhone平臺，不會(huì )發(fā)布/許可給其他的手機制造商。 基于安卓平臺的智能手機的流行有幾大因素： 因為安卓是免費的，所以這種操作系統吸引了全球眾多制造商的注意，并且許多制造商最初都選用它來(lái)設計低成本的智能手機。 與受到大量版權保護的其他操作系統不同，谷歌選擇將安卓開(kāi)放給每個(gè)人。因此，該公司吸引了大量的編程人員來(lái)開(kāi)發(fā)應用程序，同時(shí)也最大程度地減小了責任。由于研究這種系統的人如此之多，所以安卓能夠整合更新、更好的想法。 與其他移動(dòng)操作系統不同，設備制造商可以根據各自的需要自由地修改安卓。用戶(hù)可以享受到亟需的靈活性和易用性，因為制造商現在可以修改所需的任何內容，來(lái)提升用戶(hù)體驗。 安卓支持基于A(yíng)dobe Flash的網(wǎng)站。 安卓智能手機用戶(hù)可以輕松地同時(shí)運行多個(gè)不同任務(wù)。隨著(zhù)智能手機逐步替代PC和MAC，未來(lái)這種多任務(wù)功能將變得越來(lái)越重要。 具有挑戰性的功能 隨著(zhù)智能手機功能的不斷改進(jìn)，硬件規范要求更大的功耗才能實(shí)現目標性能。加大電池容量是滿(mǎn)足這種要求的最簡(jiǎn)單的方法，但這可能導致體積、重量和材料成本的增加。 典型功能手機的電池容量約為600至750mAh，能夠支持約350分鐘的通話(huà)時(shí)間和三天的待機時(shí)間。普通智能手機的電池容量在1000至1800mAh的范圍內，理應具有更長(cháng)的通話(huà)模式和通話(huà)時(shí)間，但實(shí)際上，其待機時(shí)間大約只有一天，通話(huà)時(shí)間也只有約350分鐘。 這種主要差異與智能手機的數據工作模式有關(guān)。用戶(hù)可以訪(fǎng)問(wèn)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)信使，檢查/撰寫(xiě)電子郵件等，同時(shí)，設備會(huì )繼續訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò )，進(jìn)行數據交換。因此，進(jìn)一步增加電池容量變得不切實(shí)際，因為這會(huì )使得智能手機體積過(guò)于龐大，并顯得有些不夠“智能”。 有鑒于此，在延長(cháng)智能手機工作時(shí)間的同時(shí)，保持更小的電池尺寸，成為硬件設計的一個(gè)重要考慮因素。在智能手機中，射頻功放（RFPA）、LED背光、應用處理器（AP）和Wi-Fi模塊的能耗超過(guò)了電池功率的75%。提升這些方面的效率，可以顯著(zhù)延長(cháng)智能手機的工作/待機時(shí)間。 在網(wǎng)絡(luò )上可以很容易地找到降低LED背光功耗和提高AP或Wi-Fi模塊DC-DC效率的解決方案。然而，降低RFPA功耗和縮短電池組充電時(shí)間的解決方案就不那么容易找到了。 創(chuàng )新功能是智能手機制造商推出新型號的關(guān)鍵激勵因素。這些功能應滿(mǎn)足用戶(hù)的“智能”愿望，并最終成為有別于競爭對手的差異化因素。 減少RFPA功耗 智能手機市場(chǎng)見(jiàn)證了許多最新、最先進(jìn)的硬件設計，比如飛兆半導體公司的FAN5904。這是一種6W、3/6MHz的降壓轉換器，它支持GSM/EDGE PAM和3G/3.5G RFPA。由于不需要兩個(gè)單獨的降壓轉換器，因而能夠節省空間。 FAN5904能夠滿(mǎn)足從WCDMA到HSUPA+、CDMA2000 1x EV-DO的全球流行3G無(wú)線(xiàn)標準，它還支持中國的3G標準TD-SCDMA以及在TD-SCDMA信號調制方式下支持更高數據速率的HSUPA。FAN5904轉換器還能用于新興的“TEDGE”移動(dòng)手機。這種手機支持TD-SCDMA，并且后向兼容GSM/EDGE。圖6展示了FAN5904是如何連接基帶芯片組、射頻收發(fā)器和功放的。 查看具有和不具有用于語(yǔ)音和數據傳輸的FAN5904的3G功放的輸出功率掃描（具有針對-39dBc ACPR的RFPA供電電壓設置）可以發(fā)現，該轉換器可以在使用相同尺寸電池組的條件下，將通話(huà)時(shí)間和數據傳輸時(shí)間分別延長(cháng)14%和30%。這樣，智能手機就能使用更小的鋰離子電池組，而又不犧牲總體通話(huà)時(shí)間和數據上載時(shí)間。而更小的電池組又能極大地減小整個(gè)手機的體積，使手機變得更薄、更輕和更小。 實(shí)現DC-DC解決方案的另外一個(gè)優(yōu)勢是能夠極大地降低RFPA殼溫。為便于描述，對由FAN5904供電的3G RFPA進(jìn)行了熱成像，其中，FAN5904直接連接到已充電至4.2V的電池。在使用FAN5904的情況下，RFPA的溫度在滿(mǎn)輸出功率時(shí)幾乎達不到50℃。但在另外兩種情況下，溫度很容易達到50℃和65℃。因此，在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間使用后，整個(gè)手機發(fā)熱會(huì )相當快。 綜上所述，DC-DC解決方案不僅有助于降低溫度，而且能夠簡(jiǎn)化RFPA的散熱結構設計。元器件可以擺放在更靠近RFPA的位置，從而有助于減小PCB的尺寸和降低成本。 縮短鋰離子電池充電時(shí)間 手機電池通常采用標準USB端口（5V/500mA）和外部充電適配器進(jìn)行充電。由于智能手機電池組相對較大，在使用傳統的線(xiàn)性充電器工作模式時(shí)，充電時(shí)間會(huì )比較長(cháng)。這種情況可以通過(guò)將充電電流增加到1C加以改善，但手機電池必須連接到外部充電適配器（雖然不是用于標準USB端口）。誠然，1C充電模式也會(huì )引起充電器IC的散熱問(wèn)題——當外部充電適配器連接到手機時(shí)，會(huì )造成外殼變得非常地熱。因此，設計人員一般需要為散熱保留一部分PCB空間。 傳統的線(xiàn)性充電器類(lèi)似于效率可達70%的低壓差（LDO）穩壓器；開(kāi)關(guān)充電器則類(lèi)似于效率可達94%的DC-DC轉換器。即使是連接到標準的5V/500mA USB端口，開(kāi)關(guān)穩壓器也能支持高達650mA的充電電流。例如，當采用與900mAh電池組相同的配置時(shí)，充電時(shí)間要花1小時(shí)12分鐘�？傮w充電時(shí)間縮短了30%，外殼溫度則降低到40℃以下。 FAN540x開(kāi)關(guān)穩壓器可以用來(lái)縮短充電時(shí)間，簡(jiǎn)化散熱方面的結構設計。這種開(kāi)關(guān)穩壓器具有±5%的高精度輸入過(guò)流保護（OCP）功能以及±0.5%的充電過(guò)壓保護（OVP）精度。OVP和可選輸入OCP可以為充電電池提供額外保護。 雙攝像頭分辨率 大多數智能手機都配備有兩個(gè)攝像頭：一個(gè)是用于拍照的高分辨率攝像頭，一個(gè)是用于視頻通話(huà)的標準分辨率攝像頭。兩個(gè)攝像頭共享相同的數據總線(xiàn)和隔離開(kāi)關(guān)，這些數據總線(xiàn)和隔離開(kāi)關(guān)用于在高速分辨率模式下保護信號的完整性。 為了滿(mǎn)足上述需要，制造商開(kāi)發(fā)出了不同類(lèi)型的解決方案。舉例來(lái)說(shuō)，飛兆公司的FSA1211低功耗、12端口高速開(kāi)關(guān)，配置為單刀單擲（SPST）器件，為隔離高速源（如手機相機接口）進(jìn)行了優(yōu)化。FSA1211的導通電容（CON）為6pF，其較寬帶寬（》720MHz）能夠通過(guò)三次諧波，從而信號的邊沿和相位失真非常小。另外，通道間的串擾也最大程度地減小了干擾。 除了使用并行接口，制造商還針對MIPI模塊（如相機或LCD顯示器）的高速接口使用了移動(dòng)產(chǎn)業(yè)處理器接口（MIPI）。順著(zhù)上述思路，飛兆開(kāi)發(fā)出了FSA641和FSA642開(kāi)關(guān)。 FSA641是一種2:1 MIPI開(kāi)關(guān)，主要用于雙數據通道和單數據通道的模塊。FSA641配置為單刀雙擲（SPDT）開(kāi)關(guān)，針對兩個(gè)高速或低功耗MIPI源之間的切換進(jìn)行了優(yōu)化。這種器件是專(zhuān)門(mén)針對MIPI規范設計的，允許連接到CSI或DSI模塊。FSA641的CON為8pF，與FSA1211一樣，其寬帶寬（》720MHz）可以通過(guò)三次諧波，從而能夠最大限度地減小信號的邊沿和相位失真。同樣，通道間串擾最大程度地減小了干擾。 FSA642是一種雙向、低功耗、高速率的模擬開(kāi)關(guān)，其引腳輸出（pinout）非常方便差分信號布局。FSA642配置為三刀雙擲（TPDT）開(kāi)關(guān)，針對兩個(gè)MIPI器件（如相機或LCD顯示器和板載多媒體應用處理器（MAP））之間的切換進(jìn)行了優(yōu)化。 單個(gè)連接端口 微型USB已被廣泛用于各種充電和數據傳輸設備。標準化的充電器接口可以復用充電適配器，從而能夠降低總體成本，并對環(huán)境更加友好。一些手機制造商正在轉用微型USB連接器進(jìn)行充電、音頻和數據傳輸，這個(gè)舉措同樣有助于進(jìn)一步減小手機體積。 舉例來(lái)說(shuō)，飛兆的FSA9280A就準備用標準的迷你/微型USB連接器代替現有的制造商專(zhuān)用連接器。它能讓多個(gè)附件和信號（USB數據、立體聲和單聲道音頻、UART數據和充電器檢測）共用單個(gè)USB端口，從而節省占用空間并提高標準化水平。 來(lái)源：電子工程網(wǎng) |
