Richi´s Lab

Texas Instruments Calypso GSM Chipset

Motorola C115

Das Motorola C115 ist ein Mobiltelefon, das den Calypso Chipsatz von Texas Instruments nutzt. Das hier vorliegende Modell hat die besten Zeiten schon hinter sich, weswegen man es aber auch ohne schlechtes Gewissen zerlegen kann. Mobiltelefone mit dem Calypso Chipsatz werden gerne verwendet, um dort eigene Software aufzuspielen. Weiter verbreitet ist das Projekt Osmocom (https://osmocom.org/).

 

Motorola C115 Platine

Kern des C115 ist eine Platine, die sich über die ganze Fläche des Gehäuses erstreckt. Auf der Vorderseite befinden sich der Lautsprecher, das LCD-Display und die Taster des Tastaturfelds. Auf der Rückseite im oberen Bereich trägt ein Kunststoffelement die Antenne. Darunter ist der Großteil der Elektronik unter zwei Schirmblechen platziert.

 

Motorola C115 Platine

Hier sind die Kernkomponenten der Schaltung markiert. Die Antenne führt zuerst zum Murata LMSP43AA. Dieser Umschalter verbindet die Antenne mit einem der zwei Sender oder mit einem der zwei Empfänger. Als Sendeverstärker wird der SKY77324 von Skyworks eingesetzt. Er verstärkt die zwei möglichen Sendefrequenzen über zwei separate Kanäle. Signale, die empfangen werden, durchlaufen SAW-Filter, die den gewünschten Frequenzbereich herausfiltern. Der Texas Instruments TRF6151 ist der Transceiver, der aus den zu sendenden Daten die Hochfrequenzsignale für den Sender erzeugt und die empfangenen Signale so aufbereitet, dass sie digital ausgewertet werden können. Er arbeitet mit dem 26MHz-Quarz NDK NX5032SD. Der TRF6151 trägt auch den Namen Rita und ist einer der Bausteine des Calypso GSM Chipsatzes.

Der Texas Instruments TWL3025, auch Iota genannt, ist der Analog-Baseband-Prozessor. Er übernimmt die analoge Signalverarbeitung und viele andere in einem Mobiltelefon notwendige Funktionen. So steuert Iota zum Beispiel das Laden der Batterie und kontrolliert die SIM-Karte. Calypso, der Texas Instruments D751749, ist der dritte Baustein des GSM Chipsatzes. Dabei handelt es sich um den Digital-Baseband-Prozessor, der alle digitalen Funktionen übernimmt. Er enthält einen ARM-Prozessor und einen DSP. Die interne Real-Time-Clock arbeitet mit einem Uhrenquarz. Als Arbeitsspeicher wurde der pseudostatische 2MBit-RAM Cypress Semiconductor CYK128K16MCCB bestückt. Der 2MB-Flash-EEPROM Intel 28F160C3TD dient dem Prozessor als Festspeicher.

 

Motorola C115 Platine

Das obere Schirmblech liegt rundum auf der Platine auf. Das untere Schirmblech besitzt dagegen einige Durchbrüche. Zwischen beiden Bereichen befinden sich Testpads.

 

LMSP43AA

Den Baustein LMSP43AA bezeichnet Murata als Switchplexer. Er schaltet die Antenne auf eine von vier Schnittstellen. Dabei handelt es sich jeweils um einen Sender- und einen Empfängerpfad für die Frequenzbänder um 900MHz und um 1800MHz. Entfernt man den Metalldeckel, so zeigt sich, dass darin vier Infineon BAR64 PiN-Dioden als Schalter arbeiten. Die restlichen Bauteile sorgen wahrscheinlich dafür, dass die hochfrequenten Signalen nicht in die Steuerleitungen einkoppeln. Offensichtlich wurde ein spezielles Platinenmaterial als Schaltungsträger verwendet.

 

SKY77324

SKY77324 Datenblatt Blockschaltbild

Der im C115 eingesetzte Verstärker ist ein Skyworks SKY77324. Das Blockschaltbild gibt bereits einen Hinweis auf den Aufbau. Die zwei Verstärker befinden sich in einem HBT-Bereich. HBT steht für Heterojunction Bipolar Transistor. Dabei werden innerhalb eines Transistors unterschiedliche Halbleitermaterialien eingesetzt, was sehr hohe Schaltfrequenzen ermöglicht. Die Steuerung der Verstärker ist dagegen in einem klassischen CMOS-Prozess umgesetzt. Zusätzlich sind im Gehäuse weitere Bauelement zur Impedanzanpassung der Ein- und Ausgänge integriert.

 

SKY77324 Aufbau

Entfernt man den Interposer vom Gehäuse, so sind die vielen unterschiedlichen Elemente deutlich zu erkennen. Ein Die ist thermisch an das große Pad auf der Unterseite des Bausteins angebunden. Man kann davon ausgehen, dass es sich hierbei um den Verstärker handelt, der optimal entwärmt werden muss. In der oberen linken Ecke sind die regelmäßig angeordneten Bonddrähte eines zweiten Dies zu erkennen. Außerdem werden mehrere SMD-Bauteile sichtbar.

 

SKY77324 Die

Der Steuerungsbaustein trägt die Bezeichnung Pacier2 und wurde offensichtlich 2002 von Skyworks entwickelt. Dieses Bild ist auch in höherer Auflösung verfügbar: 9MB

 

SKY77324 Die Fuses

An der oberen Kante des Dies kamen klassische Fuses zum Einsatz.

 

SKY77324 Die

SKY77324 Die

Am Die des HBT-Verstärkers haftet das Packagematerial ebenso stark an wie beim Skyworks SKY68001-31. Letztlich ist das Die zwei zweimal gebrochen und trotzdem noch stark verschmutzt.

 

TRF6151

TCS4105 UMTS chipset solutions

Das Datenblatt des Transceivers Texas Instruments TRF6151 ("Rita") ist nicht besonders ausführlich. In der Präsentation "TCS4105 UMTS chipset solutions" zeigt Texas Instruments allerdings ein ausführliches Blockschaltbild. Der Transceiver erzeugt und moduliert die notwendigen Frequenzen. Parallel dazu werden die empfangenen Signale aufbereitet, heruntergemischt und gefiltert.

 

TRF6151 Die

Gefertigt wurde der Transceiver mit dem Prozess RFSIGE1. Dabei handelt es sich um einen 0,25µm-BiCMOS-Prozess, der auf Silizium-Germanium basiert und so eine Transitfrequenz von 50GHz erreicht. Die oberste, verhältnismäßig dicke Metalllage fällt wegen ihrer großen Strukturen sofort auf. Will man wie hier Induktivitäten darstellen, dann wirkt sich der niedrigere Widerstand der dicken Kupferschicht positiv auf die Dämpfung aus. In den vielen Bereichen, in denen die oberste Metalllage keine Leitungen führt, wurden Punkte als Dummystrukturen aufgebracht. Das sorgt für homogenere Eigenschaften der Fläche.

Dieses Bild ist auch in höherer Auflösung verfügbar: 51MB

 

TRF6151 Die Detail

Auf dem Die findet sich die Bezeichnung TRF6151. Die Buchstaben CDCC könnten Revisionen von Masken sein. Neben der dicken, obersten Metalllage scheint der Transceiver mit vier weiteren Metalllagen aufgebaut worden zu sein.

 

TRF6151 Die Detail

Auf dem Die verteilt sind viele kleine, quadratische Testpunkte.

 

TRF6151 Die Detail

Die Details der Schaltungen lassen sich nicht auflösen und sie sind zu komplex für eine tiefergehende Analyse. Dennoch kann man die Funktion einiger Strukturen erahnen. Hier ist einer der drei Empfängerpfade zu sehen.

 

TRF6151 Die Detail

Die großen Strukturen an der oberen Kante scheinen Teil der Ausgangsendstufen zu sein. Die unterschiedlichen Größen würden zu den unterschiedlichen Frequenzen passen.

 

Motorola C115 Platine

Der Großteil der restlichen Schaltung befindet sich unter dem zweiten Schirmblech.

 

TWL3025

TWL3025 Datenblatt Blockschaltbild

Auf dem Gehäuse des Texas Instruments TWL3025 steht lediglich T3025. Er gehört zum GSM Chipsatz und trägt in diesem Rahmen den Namen Iota. Der TWL3025 wird als analoger Baseband Prozessor bezeichnet. Er realisiert aber nicht nur die Schnittstelle zwischen dem Sender/Empfänger-Bereich und dem klassischen Prozessor des Systems. Parallel dazu sind Funktionen wie die Stromversorgung und die Schnittstelle zur SIM-Karten integriert. Das Blockschaltbild aus dem Datenblatt zeigt die verschiedenen Funktionsblöcke.

 

TWL3025 Die

Das Die enthält große Logikbereiche. Es sind aber auch viele Strukturen zu erkennen, die deutlich heterogener aufgebaut sind. Dieses Bild ist auch in höherer Auflösung verfügbar: 50MB

 

TWL3025 Die Detail

Die Beschriftung auf dem Die zeigt noch einmal deutlicher, dass es sich um einen TWL3025 handelt. Die Zahlen darüber könnten die Revision markieren. Die freien Flächen sind mit den für Texas Instruments typischen Strukturen aufgefüllt.

 

TWL3025 Die Detail

An der unteren linken und der oberen rechten Ecke findet sich ein Copyright aus dem Jahr 2003.

 

D751749GHH

Der Texas Instruments D751749GHH ist der digital Baseband Prozessor und wird im Rahmen des Calypso Chipsets selbst als Calypso bezeichnet. Er enthält einen ARM-Prozessor, der die Steuerung des Mobiltelefons realisiert und einen DSP zur schnellen Signalverarbeitung.

 

HERCROM400G2 Spezifikation Blockschaltbild

Für den Calypso Chip existiert eine ausführliche Spezifikation von Texas Instruments. Sie gilt für den HERCROM400G2. Das ist eine interne Bezeichnung des Calypso Prozessors, von dem es verschiedene Varianten und Entwicklungsstufen gibt. Der D751749GHH wird zum Beispiel immer als Calypso Lite G2 bezeichnet. Selbst wenn dieser eine minimal andere Konfiguration enthalten sollte, so vermittelt das obige Blockschaltbild dennoch einen Eindruck wie der Calypso Prozessor aufgebaut ist.

 

D751749GHH Die

Auf dem Die des D751749GHH kann man über die Funktion einiger Bereiche spekulieren, deutlich zu erkennen ist auf den ersten Blick allerdings kaum etwas. Dieses Bild ist auch in höherer Auflösung verfügbar: 75MB

 

D751749GHH Die Detail

In der unteren linken Ecke ist die Bezeichnung F751749 abgebildet.

 

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