微型技術(shù)革命的產(chǎn)物

蜂窩式移動(dòng)電話(huà)及智能型手機(jī)已成為我們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠帧＿@些手機(jī)推出不久即大受歡迎，速度之快著實(shí)令人驚異。自從數(shù)字傳輸技術(shù)面世以來(lái)，移動(dòng)電話(huà)不斷推陳出新，功能也不斷多樣化，其變化之大并非今日所能想象。

移動(dòng)電話(huà)市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展，吸引了不少跨國(guó)公司。即使目前經(jīng)濟(jì)低迷，預(yù)計(jì)移動(dòng)電話(huà)市場(chǎng)的全球銷(xiāo)量仍將高達(dá) 4.7億部，是迄今最大的單一消費(fèi)市場(chǎng)。

由于通信頻道越來(lái)越多，服務(wù)也由簡(jiǎn)單的短信傳送 (SMS)，發(fā)展至包括 EMS、MMS、WAP、視頻串流以至其他更先進(jìn)的服務(wù)，而移動(dòng)電話(huà)也不斷自我完善，以便可以支持這些服務(wù)。

但能夠利用這些服務(wù)的移動(dòng)電話(huà)卻日趨笨重。移動(dòng)電話(huà)必須采用更先進(jìn)、更復(fù)雜的技術(shù)，才可支持網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商提供的服務(wù)。例如，移動(dòng)電話(huà)必須添加更多硬件，加強(qiáng)音頻處理能力，才可處理不同的音頻信號(hào)，也需要添加更多硬件，才可捕捉及顯示高清晰度的圖像。由于添加了更多硬件，電池便需要為這些新加的外圍設(shè)備模塊供電，令電池壽命受到一定的影響。要滿(mǎn)足這些要求，移動(dòng)電話(huà)便無(wú)法又輕又薄。

這些新加的功能特色成為新一代智能型手機(jī)所特有的基本功能。對(duì)于移動(dòng)電話(huà)市場(chǎng)的未來(lái)發(fā)展，制造商都各有自己的一套看法。高檔智能型手機(jī)必須具有極高的通信能力，以及能夠支持多種不同的高檔應(yīng)用，而高度集成的低檔移動(dòng)電話(huà)則必須符合成本效益，以及實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。

以下將詳細(xì)介紹高、低檔移動(dòng)電話(huà)的不同設(shè)計(jì)取向，并以音頻、圖像處理及電源管理等方面的設(shè)計(jì)為例作進(jìn)一步的解釋?zhuān)瑥闹酗@示為何美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體一直能夠?yàn)橐苿?dòng)電話(huà)制造商提供最切合他們需要的芯片產(chǎn)品。

音頻芯片——采用子系統(tǒng)的取向

舊式移動(dòng)電話(huà)基本上只有兩個(gè)音頻信號(hào)源，它們分別是來(lái)自語(yǔ)音通道的語(yǔ)音以及振鈴。

美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體一直致力為高檔及低檔的電話(huà)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)各種不同的芯片，以滿(mǎn)足這兩個(gè)市場(chǎng)的需求。

以大眾消費(fèi)市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體有專(zhuān)為低檔電話(huà)而開(kāi)發(fā)的最新產(chǎn)品 LM4906。這款芯片是 Boomero 系列的最新型號(hào)，可為標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)移動(dòng)電話(huà)提供基本的音頻功能，而且采用這款芯片無(wú)需加設(shè)旁路電容器，有助節(jié)省成本，縮小印刷電路板面積，以及確保廠(chǎng)商可以更快將產(chǎn)品推向市場(chǎng)。需要添加的外置零部件不超過(guò)三個(gè)，其中包括揚(yáng)聲器。

至于需要支持更多先進(jìn)功能的新一代智能型電話(huà)，美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體便特別為這類(lèi)電話(huà)提供了一套音頻子系統(tǒng)。美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體的這套型號(hào)為 LM4930 的音頻子系統(tǒng)在功能方面向前邁進(jìn)了一大步，可滿(mǎn)足更多輸入輸出裝置的要求。

采用這款芯片的高檔智能型電話(huà)一般都采用通信與應(yīng)用互相分離的結(jié)構(gòu)，例如不同處理器負(fù)責(zé)不同的工作，而其中一個(gè)會(huì)指定為主處理器，負(fù)責(zé)控制電話(huà)的其他子系統(tǒng)，例如通過(guò) I2C 兼容的總線(xiàn)控制音頻子系統(tǒng)。

LM4930 芯片的輸入端 (左邊) 設(shè)有兩個(gè)接口。其中一個(gè)是 I2S 輸入接口，負(fù)責(zé)為 MP3 播放、FM 廣播及復(fù)音振鈴等內(nèi)容提供經(jīng)過(guò)應(yīng)用程序處理器處理、并適用于整個(gè)頻率范圍的數(shù)字音頻信號(hào)。另一接口是連接通信引擎的雙向 PCM 接口，專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)傳送語(yǔ)音信號(hào)。

輸出端 (右邊) 設(shè)有多個(gè)輸出，其中包括立體聲耳機(jī)輸出以及無(wú)需電容器的揚(yáng)聲器輸出，另外還有專(zhuān)為麥克風(fēng)而設(shè)的直接輸入。因此，只需一顆集成電路便能支持蜂窩式移動(dòng)電話(huà)所需的所有音頻功能。

所選用的芯片封裝是否合適是決定移動(dòng)電話(huà)成敗的關(guān)鍵。先進(jìn)封裝技術(shù)——例如美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體的 micro SMD 封裝——可以確保芯片能夠執(zhí)行更多功能。圖2 所示的 LM4930 芯片便采用這種封裝，面積雖然只有 3.2mm x 3.4mm，但足可容納 36個(gè)焊球。

圖像處理

由于數(shù)字相機(jī)市場(chǎng)不斷茁壯成長(zhǎng)，因此數(shù)字圖像處理技術(shù)便在強(qiáng)大需求的支持下發(fā)展迅速。具備拍照功能的移動(dòng)電話(huà)好像在不多久之前還只是一種甚為稀有的產(chǎn)品。移動(dòng)電話(huà)近年來(lái)的發(fā)展可說(shuō)一日千里，初時(shí)照相機(jī)只夾附在手機(jī)外面，現(xiàn)在已發(fā)展成為內(nèi)置的模式，甚至越來(lái)越多高檔手機(jī)產(chǎn)品都以照相機(jī)作為必備的功能特色之一。

手機(jī)內(nèi)置的圖像處理模塊由圖像傳感器與圖像處理器兩個(gè)部分組成，兩個(gè)部分都各有特點(diǎn)與要求。