前言

　　隨著3G的推廣和普及,，手機(jī)市場也步入一個(gè)多模時(shí)代,。中國2G、3G網(wǎng)絡(luò)并存的狀況不可避免,，為了使用原來的手機(jī)號,，并避免帶兩個(gè)手機(jī)在身上的麻煩，雙模或多模手機(jī)將成為市場過渡階段的必然選擇,。

　　雙模雙待手機(jī)是指一部手機(jī)可以同時(shí)使用兩種不同制式的卡,，且兩張卡可以同時(shí)在網(wǎng)，使用兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù),。隨著國內(nèi)3G 牌照的發(fā)放,，電信采用CDMA2000，聯(lián)通采用WCDMA,，移動則將采用TD-SCDMA,，加上原有的GSM和CDMA，今后國內(nèi)會有5種不同的手機(jī)網(wǎng)絡(luò)制式并存,。面對不同制式的網(wǎng)絡(luò)和不同運(yùn)營商推出的各種服務(wù),，雙模雙待手機(jī)這一細(xì)分市場在國內(nèi)多種網(wǎng)絡(luò)制式并存的現(xiàn)狀下，將會保持較快的增長,。另外在國外市場,，如印度、*,、歐美等手機(jī)市場中雙模雙待手機(jī)也有很大的增長空間,，這些國家存在多家運(yùn)營商和同一運(yùn)營商經(jīng)營兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)象，不同的網(wǎng)絡(luò)有不同的資費(fèi)和增值服務(wù)業(yè)務(wù),，雙模雙待手機(jī)能夠滿足消費(fèi)者對不同運(yùn)營商以及不同業(yè)務(wù)的服務(wù)需求,。

　　雙模雙待的發(fā)展過程

　　SIM 卡接口是由一個(gè)電源線（VSIM）和三個(gè)信號線(SCLK、SRST,、SIO)組成的,，VSIM提供SIM 卡電源供電，SCLK 為時(shí)鐘,，SRST 復(fù)位用,，SIO 傳遞數(shù)據(jù),。電源線要求電阻率低，

　　要有驅(qū)動能力,，SIM 卡內(nèi)部峰值電流能高達(dá)50mA,，信號線要求足夠帶寬傳輸數(shù)據(jù)，高速的SIM 卡協(xié)議要求SCLK 的時(shí)鐘能達(dá)到12MHz,，并要求有抗干擾的能力,。

　　圖1 現(xiàn)有的雙模雙待方案

　　雙模雙待興起時(shí)，市場上主要是以GSM 為主的雙模雙待手機(jī),，一個(gè)現(xiàn)有的方案是采用AW6302 加兩個(gè)四路模擬開關(guān)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)卡槽任意放G 卡或C 卡,，即G/C+G/C，如圖1所示,。這種方案的缺點(diǎn)在于：

　　1.模擬開關(guān)在信號傳輸通路上插入了阻性和容性負(fù)載，這會影響和SIM 卡接口的安 全性和可靠性,。通常四路低電阻的模擬開關(guān)其導(dǎo)通電阻Ron 會小于1ohm,，但是其寄生的 電容會高達(dá)100pF，而高帶寬的四路模擬開關(guān)其寄生電容能控制住20pF 以內(nèi),，但其導(dǎo)通 阻抗又會上升到10ohm 的量級,，通過模擬開關(guān)連接SIM 卡接口的信號線如SCLK、SIO,、 SRST 在受到射頻干擾的時(shí)候,，更容易產(chǎn)生錯(cuò)誤。SIM 接口的3 根信號線對模擬開關(guān)的要 求是小寄生電容,，而電源線的要求是小電阻,，這樣無論選擇哪種模擬開關(guān)都很難滿足要 求。

　　2.需要兩個(gè)四路模擬開關(guān)及占用了PCB 的面積,。

　　3.需要兩個(gè)GPIO 資源,。G+C 的手機(jī)系統(tǒng)資源本身就很緊張，這樣的設(shè)計(jì)就讓系統(tǒng)資 源更加緊張了,。 隨著CDMA 的發(fā)展,，特別是3G 的普及，市場對以CDMA 或3G 為主的雙模雙待手機(jī)的 需求也逐漸增大,，現(xiàn)在3G 智能機(jī)帶有GSM Modem 和CDMA Modem,，使用SPI 接口的芯片 實(shí)現(xiàn)雙模雙待就不方便了，所以出現(xiàn)了兩個(gè)四路模擬開關(guān)實(shí)現(xiàn)雙模雙待的方案,，G 卡和 C 卡位置可以互換,，但是不支持G+G，如圖1 所示,，此方案同樣也存在模擬開關(guān)沒有驅(qū) 動能力和抗干擾差的缺點(diǎn),。

　　單芯片雙模雙待方案

　　綜合考慮了上面兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn),，并針對客戶的需求，艾為電子相繼推出AW6322,、 AW6332 系列化的雙模雙待單芯片解決方案,，如圖2 所示。

　　圖2 AW6322和AW6332的單芯片雙模雙待方案

　　AW6322單芯片雙模雙待解決方案

　　AW6322 是一款具有SPI 接口的SIM 卡控制器,，特別適合使用MTK 基帶芯片（MT6223,、 MT6225）實(shí)現(xiàn)以GSM 為主的G+G、G+C 雙模雙待手機(jī)方案,典型應(yīng)用如圖3 所示,。AW6322 雙模雙待單芯片方案可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)卡槽任意放置G 卡或C 卡,，支持G 卡和C 卡的任意組合， 即G+G/G+C/C+G,。C+C 現(xiàn)在CDMA 基帶芯片尚不支持此功能,，但是該方案可實(shí)現(xiàn)雙C 單待 的應(yīng)用。

　　圖3 AW6322典型應(yīng)用圖

　　相對于原有的GSM 為主的方案,，AW6322 單芯片雙模雙待方案具有如下的優(yōu)勢：

　　1.消除了模擬開關(guān)存在的無驅(qū)動能力,、信號損耗和抗干擾差的缺點(diǎn)。

　　2.節(jié)省二個(gè)四路模擬開關(guān),，節(jié)省了PCB 空間,。

　　3.無需額外的GPIO 口，節(jié)省了系統(tǒng)資源,。

　　4.省三顆芯片之間的十六根連線,，使得PCB 的布局布線更優(yōu)化。

　　5.支持G+G,、G+C,、C+G，允許用戶任意選擇SIM 卡和UIM 卡的卡座,。

　　AW6332單芯片雙模雙待解決方案 AW6332 是一款具有通信通道選擇功能的SIM 卡接口驅(qū)動芯片,，能滿足客戶對以 CDMA 或3G 主的雙模雙待的需求，典型應(yīng)用圖4 所示,。該方案可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)卡槽任意放置 2G 卡或3G 卡,，支持2G 卡或3G 卡的所有兩個(gè)不同制式的任意組合。

　　圖4 AW6332典型應(yīng)用圖

　　相對于模擬開關(guān)方案,，AW6332 單芯片雙模雙待方案具有如下的優(yōu)勢：

　　1.消除了模擬開關(guān)帶來的無驅(qū)動能力,、信號損耗和抗干擾差的缺點(diǎn)。

　　2.節(jié)省一個(gè)四路模擬開關(guān),。

　　3.節(jié)省了基帶和卡之間的八根連線,。

　　4.支持2G+3G、3G+2G,，允許卡座任意互換,。

　　AW6332 的基本工作原理如下：引腳EN 上拉到高電平時(shí)使能芯片,，通過SEL 的電平 高低控制基帶和卡座的互換或者直通，SEL 為高電平時(shí),，通道互換（G_X←→SX2,、 C_X←→SX1）；SEL 為低電平時(shí),，通道直通(G_X←→SX1,、C_X←→SX2)，X 分別為CLK,、 RST,、IO。AW6332 內(nèi)置了兩個(gè)低功耗,、高精度的LDO 來實(shí)現(xiàn)給SIM 卡的供電功能,，通過 檢測G_VSIM 和C_VSIM 的電壓值，檢測結(jié)果自動控制給VSIM1 或者VSIM2 的電壓為1.8V 或者3.0V,。芯片內(nèi)部有專門的電平轉(zhuǎn)換電路和驅(qū)動電路,，針對SCLK、SIO,、SRST 等信號 進(jìn)行增強(qiáng)驅(qū)動和處理，消除了損耗和干擾的問題,。

　　艾為SIM卡接口驅(qū)動系列芯片的特點(diǎn)

　　AW6302,、AW6322、AW6332 是艾為針對SIM 卡驅(qū)動芯片市場專門設(shè)計(jì)的三款適合雙卡 雙待,、雙模雙待應(yīng)用的高性能模擬芯片,。在引腳分布和功能定義方面，盡可能的做到了 向下兼容,，例如：AW6322 比AW6302 多了支持G+C 的功能,，同時(shí)它可以直接向下兼容 AW6302，而A6332,、AW6322 兩款芯片的PIN 腳絕大部分是兼容的,，方便客戶在電路板上 做兼容性設(shè)計(jì)，降低制作PCB 的成本和備貨的風(fēng)險(xiǎn),，同時(shí)也能增加設(shè)計(jì)的靈活度,，應(yīng)用 時(shí)可以參考AW6322、AW6332 的兼容性設(shè)計(jì)資料,，PIN 腳分布圖如圖5 所示,。

　　圖5 AW6332和AW6322的PIN腳分布圖

　　模擬開關(guān)只是一個(gè)信號通路，沒有驅(qū)動和處理信號的能力,，由于在輸入端和輸出端 都存在著寄生電容和串聯(lián)電阻,，所以信號在傳輸過程中存在損耗和被干擾的現(xiàn)象,。

　　艾為 電子的SIM 卡接口驅(qū)動系列芯片（AW6302、AW6322,、AW6332）都保持了高品質(zhì),、高可靠 性的傳統(tǒng)。為了降低掉卡概率,，艾為電子采用多種技術(shù)提高了可靠性： 1.Deglitch 消除時(shí)鐘毛刺干擾技術(shù) 在數(shù)據(jù)傳輸中,，時(shí)鐘的信號質(zhì)量是至關(guān)重要的，任何的毛刺和畸變都會導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳 輸錯(cuò)誤,，很大一部分的掉卡是由時(shí)鐘受到干擾導(dǎo)致的,。

　　時(shí)鐘輸入引腳：G_CLK、C_CLK,、SPICK 分別做了Deglitch 電路,，濾除了時(shí)鐘信號上 由于信號完整性或者射頻干擾導(dǎo)致的毛刺，避免讀寫錯(cuò)誤,，如下圖所示：

　　圖6 DEGLITCH消除時(shí)鐘毛刺干擾

　　2.Slew Rate控制技術(shù)

　　SIM 卡接口的信號線SRST 和SCLK 都做了Slew Rate 控制,，通過控制SRST 和SCLK 的上升下降沿的變化速率，從而減小了對阻抗匹配的要求,。如果PCB 走線的特征阻抗與 負(fù)載阻抗不匹配時(shí),，信號到達(dá)接收端后有一部分能量將沿著傳輸線反射回去，使信號波 形發(fā)生畸變,，甚至出現(xiàn)信號的過沖和下沖,。有了Slew Rate 控制后，即使SIM 卡離芯片 的距離比較遠(yuǎn),，也不易造成對SIM 卡的誤操作,，如下圖所示：

　　圖7 SLEW RATE控制作用示意圖

　　3.雙向IO動態(tài)上拉技術(shù)

　　雙向IO 口支持Open Drain，低電平到高電平的翻轉(zhuǎn)依靠一個(gè)上拉電阻實(shí)現(xiàn),，AW63X2 的動態(tài)上來技術(shù)會加速雙向IO 口低電平到高電平的翻轉(zhuǎn)過程,，縮短信號的上升時(shí)間， 減少信號沿變化時(shí)受干擾的概率,。當(dāng)雙向IO 的電壓上升到高于0.8V 時(shí),，將啟動上拉功 能，如下圖所示：

　　圖8 動態(tài)上拉IO作用示意圖

　　4.完善的故障保護(hù)機(jī)制

　　SIM 卡在插拔過程中容易引起短路,，完善的故障保護(hù)機(jī)制能夠避免短路導(dǎo)致的芯片 損壞,，AW63X2 系列產(chǎn)品內(nèi)置的高性能的LDO 都具備完善的過流保護(hù)功能，即便SIM 卡電 源被長時(shí)間接地,，或者任意的SRST,、SCLK 被短路或者連接到地，也不會造成芯片的損 壞,，并且故障去除后能迅速恢復(fù)正常工作,。另外,，SIM 卡接口直接與外界接觸，非常容 易受到靜電的沖擊,。AW63X2 的所有引腳都通過了±8KV 的HBM ESD 測試和±450mA 的 Latch-up 測試,，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。

　　手機(jī)設(shè)計(jì)人員在應(yīng)用AW63X2 系列芯片進(jìn)行PCB layout 設(shè)計(jì)時(shí)要注意：

　　1.芯片的外部電容要盡量靠近芯片引腳,，推薦使用0402 的X5R 陶瓷電容,。

　　2.AW6302、AW6322,、AW6332 采用的都是20 引腳的QFN3mmX3mm 封裝,，芯片底部裸露 的焊盤為GND，要直接連到PCB 板的地層上,。

　　3.時(shí)鐘和數(shù)據(jù)線推薦用中間層走線,，VBAT 引腳最好單獨(dú)用一根短而粗的電源線。

　　4.接口模塊在PCB 的位置應(yīng)遠(yuǎn)離射頻電路,，盡可能靠近SIM 卡座,。

　　總結(jié)

　　在2G 向3G 過渡的階段，多種網(wǎng)絡(luò)制式并存的現(xiàn)狀成為必然,，雙模雙待手機(jī)為2G 向3G 平滑過渡提供了一個(gè)平臺,。艾為電子的AW6322、AW6332 SIM 卡接口芯片能夠?yàn)榭?戶提供高品質(zhì),、高可靠性的雙模雙待單芯片解決方案,，滿足客戶不同的需求：

　　1.AW6322 適合以GSM 為主的雙模雙待手機(jī)方案。

　　2.AW6332 適合以CDMA 或者3G 為主的雙模雙待方案,。