Minggu, 08 Januari 2017
Cara Kerja Smartphone
Label:
elektronika,
how-things-work
Salam semua!
Kali ini saya ingin berbagi tentang bagaimana sebuah smartphone bekerja. Pengetahuan ini didapatkan karena pengalaman kerja penulis sendiri, sehingga mungkin sampai saat ini, di sekolah dan universitas belum pernah dibahas dan diajarkan.
Ada baiknya pembaca sudah memahami mengenai elektronika dasar sehingga ketika membaca tulisan saya bisa langsung memahami cara kerja smartphone tanpa harus mengira-ngira. 😼
 |
| Courtesy of Phandroid |
◊ Cara Ponsel Booting
 |
| Courtesy of Aviezab |
Ada 5 bagian penting dari booting ponsel: Power, Osilasi, Reset Signal, Hold Signal, dan Software.Ketika
kita pasang baterai ke soket baterai ponsel, dan memiliki ambang
tegangan (sekitar 3,5 --- 4.3VDC) itu me-reset PMU (juga dikenal sebagai
Power Management IC). PMU kemudian memberikan 1.8V (logika tingkat tinggi) ke tombol daya. Ketika
tombol power ditekan (sekitar 3 detik), menghubungkan ke ground rangkaian
(perubahan ke low-level logic) untuk memberitahu PMU segera
mendistribusikan banyak tegangan yang berbeda ke seluruh bagian ponsel,
juga memberikan daya untuk kristal dan kristal menciptakan osilasi 19.2 Mhz
(untuk Qualcomm) terletak di PMU dan PMU memberikan clock yang berbeda untuk bagian
yang berbeda dari smartphone, 26Mhz (untuk MTK) terletak di IF IC, dan 32Khz
(untuk RTC). Pada
saat yang sama, PMU menciptakan sinyal RESET ke CPU, dan me-reset CPU,
kemudian mengirimkan Hold Signal ke PMU agar PMU tetap memberikan daya ke seluruh bagian ponsel. Setelah itu, CPU memerintah Flash (software disimpan di dalam flash) untuk boot ponsel.
◊ Cara OTG Bekerja
 |
| Courtesy of Aviezab |
Ketika kita menghubungkan perangkat USB (mouse/ printer/ dll), kita menyalakan OTG pada pengaturan. CPU memerintahkan PMU untuk mengirim logika tingkat tinggi untuk jalur OTG (1.8V). Ketika
perangkat sudah terhubung, itu menyambungkan ground dengan jalur OTG (short),
membuat PMU tahu perangkat sudah dihubungkan, dan PMU memberitahu CPU,
sehingga CPU memulai program OTG, dan mengirim 5V ke garis VCC. Sekarang kita dapat menggunakan perangkat OTG.
◊ Bagaimana Charger Ponsel Bekerja?
 |
| Courtesy of DiagramStrip.com |
Setelah
charger mobile dicolokkan ke listrik, arus mengalir ke dioda bridge dan
menghasilkan arus searah (menyearahkan gelombang penuh). Bridge
juga meningkatkan tegangan (sekitar setengah dari input --- 220VAC
menjadi 330VDC) dan melintasi LC dan RC filter untuk menghilangkan riak. 330VDC dibagi oleh pembagi tegangan untuk operasi IC switching (sekitar 10V). IC mengontrol transistor dan juga menghasilkan frekuensi tinggi (30kHz-30Mhz) untuk transformator. Ketika
IC memberikan logika tingkat tinggi ke base transistor (berarti transistor aktif) tegangan (330V) disimpan ke dalam trafo, dan ketika IC
memberikan logika tingkat rendah ke basis transistor (berarti transistor
tidak aktif) tegangan yang disimpan sebelumnya berpindah ke bagian sekunder
dari transformator, sehingga menghasilkan riak tegangan rendah (5V) dan melintasi
filter untuk menghilangkan riak, dan dioda zener menjaga tegangan dalam
kondisi stabil 5V jika tegangan keluaran trafo di atas 5V. Waktu yang terjadi saat switching dilakukan sangatlah kecil, sekitar 0,1-1 mikrodetik.
◊ Bagaimana Mobile Phone di-charge?
Kita dapat mengisi baterai telepon seluler dengan 2 cara: dari charger ponsel dan dari USB komputer. Setelah
kita pasang perangkat charger, tegangan melintasi ke sirkuit proteksi dan sirkuit ini memastikan hanya 5 sampai 6.9VDC
saja yang dapat mengalir ke IC charger. Jika tegangan input sama dengan 7 atau lebih, sirkuit proteksi memutus tegangan untuk alasan keamanan. Jika tegangan input OK, sirkuit proteksi memberikan tegangan input ke IC charger dan mengirim sinyal OK ke PMU. PMU
memberitahu CPU bahwa tegangan OK, dan jika tegangan pada
kapasitor sudah menyamai tegangan input, IC charger mengirimkan sinyal
untuk CPU (menginformasikan bahwa pengisian ponsel aktif) dan CPU akan membalas dengan sinyal data dan sinyal clock ke IC charger, dan pada saat yang sama, CPU menjalankan program charger. BSI (Battery Status Indicator)
menginformasikan bahwa baterai terhubung ke PCB atau tidak, sehingga
proses pengisian akan dimulai melalui rangkaian switch jika terhubung. BSI juga menginformasikan suhu baterai untuk alasan keamanan (tapi sayangnya beberapa pin check tidak menyediakan sensor NTC sehingga beberapa model tidak bisa mengetahui suhu baterai).
 |
| Courtesy of Aviezab |
 |
| Courtesy of Aviezab |
Vph_PWR = VBATT (VPH menghubungkan ke banyak bagian)
> Proses Pengisian
pre-charge: 2 --- 3V 200 --- 500 mA
pengisian: 3 --- 4.2V 500 --- 1000mA (arus konstan)
selesai: 4.2 --- 4.35V memudar ke nol (tegangan konstan)
◊ Cara Mikrofon Bekerja
> Proses Pengisian
pre-charge: 2 --- 3V 200 --- 500 mA
pengisian: 3 --- 4.2V 500 --- 1000mA (arus konstan)
selesai: 4.2 --- 4.35V memudar ke nol (tegangan konstan)
◊ Cara Mikrofon Bekerja
 |
| Courtesy of Aviezab |
Ketika
kita menggunakan aplikasi yang menggunakan mikrofon, CPU mengirimkan
instruksi ke PMU untuk memberikan daya untuk mikrofon. mikrofon
kemudian diaktifkan dan menerima sinyal suara di dekatnya, mengkonversi
ke sinyal analog dan mengirimkannya melalui 2 jalur dilengkapi dengan
kopling kapasitor untuk ADC. Kemudian ADC memberikan data audio ke CPU.
◊ Cara Receiver Speaker Bekerja
 |
| Courtesy of Aviezab |
PMU
mengirimkan daya ke receiver speaker bersama dengan sinyal suara melalui jalur
dilengkapi dengan coil (L) untuk filtering (low-pass), maka receiver aktif dan mengubah sinyal suara menjadi sinyal audio yang diinginkan.
◊ Cara Transceiver Bekerja
 |
| Courtesy of Aviezab |
Transceiver adalah akronim dari Transmitter dan Receiver.
Transmitter (Pemancar)
Transduser (mikrofon) mengkonversi sinyal suara menjadi sinyal listrik (sinyal analog) dan kemudian ADC bertanggung jawab untuk mengubah sinyal analog ini ke bentuk digital (I & Q sinyal) untuk diproses lebih lanjut. Sinyal ini diperkuat oleh LNA (Low Noise Amplifier) dan dimodulasi oleh mixer dan ditransfer ke IC frekuensi menengah (IF IC) dan diumpan ke power amplifier melalui filter. Sinyal lalu diperkuat sangat tinggi dan transfer ke antena beralih dan antena. Antena kemudian bertanggung jawab untuk mengubah sinyal menjadi gelombang elektromagnetik untuk BTS.
Receiver (Penerima)
Pada dasarnya adalah proses terbalik dari pemancar: antena menerima gelombang EM dari BTS dan melintasi filter untuk menghapus frekuensi yang tidak diinginkan, lalu ditransfer ke antenna switch untuk membedakan sinyal (itu 2G atau 3G atau 4G?) dan disaring oleh filter gergaji dan masuk ke LNA. LNA menguatkan sinyal dan memberikan ke mixer untuk mencampur frekuensi pembawa dan sinyal data dan ditransfer ke IF IC (Menengah Frekuensi) untuk proses demodulasi. Setelah sinyal demodulated, itu menjadi I dan Q sinyal (bentuk digital) dan memasuki CPU untuk diproses lebih lanjut (beberapa model juga termasuk PMU) dan sinyal diproses pergi ke ADC untuk mengubah sinyal analog, sinyal analog ini dapat digunakan dalam perangkat audio (receiver speaker, earphone atau speaker).I & Q SignalInphase dan sinyal Quadrature dalam bentuk digital (dekat 0Hz atau DC) dan biasanya digunakan untuk diproses lebih lanjut di CPU.I = cos ωc t dan Q = sin ωc t
Transmitter (Pemancar)
Transduser (mikrofon) mengkonversi sinyal suara menjadi sinyal listrik (sinyal analog) dan kemudian ADC bertanggung jawab untuk mengubah sinyal analog ini ke bentuk digital (I & Q sinyal) untuk diproses lebih lanjut. Sinyal ini diperkuat oleh LNA (Low Noise Amplifier) dan dimodulasi oleh mixer dan ditransfer ke IC frekuensi menengah (IF IC) dan diumpan ke power amplifier melalui filter. Sinyal lalu diperkuat sangat tinggi dan transfer ke antena beralih dan antena. Antena kemudian bertanggung jawab untuk mengubah sinyal menjadi gelombang elektromagnetik untuk BTS.
Receiver (Penerima)
Pada dasarnya adalah proses terbalik dari pemancar: antena menerima gelombang EM dari BTS dan melintasi filter untuk menghapus frekuensi yang tidak diinginkan, lalu ditransfer ke antenna switch untuk membedakan sinyal (itu 2G atau 3G atau 4G?) dan disaring oleh filter gergaji dan masuk ke LNA. LNA menguatkan sinyal dan memberikan ke mixer untuk mencampur frekuensi pembawa dan sinyal data dan ditransfer ke IF IC (Menengah Frekuensi) untuk proses demodulasi. Setelah sinyal demodulated, itu menjadi I dan Q sinyal (bentuk digital) dan memasuki CPU untuk diproses lebih lanjut (beberapa model juga termasuk PMU) dan sinyal diproses pergi ke ADC untuk mengubah sinyal analog, sinyal analog ini dapat digunakan dalam perangkat audio (receiver speaker, earphone atau speaker).I & Q SignalInphase dan sinyal Quadrature dalam bentuk digital (dekat 0Hz atau DC) dan biasanya digunakan untuk diproses lebih lanjut di CPU.I = cos ωc t dan Q = sin ωc t
◊ Bagaimana Bluetooth, Wifi, GPS, FM Radio Bekerja?
 |
| Courtesy of Aviezab |
Jika
kita menggunakan bluetooth atau Wifi atau GPS atau aplikasi radio FM,
CPU memerintahkan PMU untuk memberi daya tertentu (daya yang berbeda
untuk penggunaan yang berbeda) untuk 4in1 IC. CPU mengirimkan sinyal reset bersama dengan sinyal kontrol untuk mengatur ulang 4in1 IC juga mengirimkan data dan sinyal clock. Kemudian
salah satu IC memberi daya untuk kristal untuk menciptakan osilasi 26Mhz untuk mengaktifkan sepenuhnya 4in1 IC (tanpa sinyal reset,
daya, atau osilasi, 4in1 IC tidak akan bekerja). Sekarang
jika kita menggunakan Wifi atau bluetooth CPU mengaktifkan sinyal
kontrol dan mengirimkan data (I & Q sinyal) untuk 4in1 IC. Kemudian 4in1 IC mengirimkan sinyal ke filter dan antena akan transfer sinyal ke udara. Jika kita menggunakan GPS, sinyal GPS yang diterima melalui antena GPS dan disaring oleh filter akustik. Maka sinyal GPS dikirim ke IC 4in1 dan ke CPU untuk diproses selanjutnya. Jika kita menggunakan radio FM, maka kita harus mencolokkan earphone karena bertindak juga sebagai antena. Maka sinyal FM masuk ke 4in1 IC dan CPU untuk diproses selanjutnya.5 Sinyal Penting: Reset, Control, Data, Jam dan Osilasi.
◊ Bagaimana Tampilan Backlight Bekerja?Tampilan backlight bekerja karena 2 IC: LCM Bias driver IC dan IC driver backlight. Kedua IC ini memiliki Enable (EN) pin, sehingga CPU harus mengaktifkan pin ini agar kedua IC bekerja. LCM Bias driver IC membuat pasokan listrik ke LCM outp (+ 5V) dan outn (5V). CPU memerintahkan IC ini melalui pin I2C (SDA, SCL).
◊ Bagaimana Tampilan Backlight Bekerja?Tampilan backlight bekerja karena 2 IC: LCM Bias driver IC dan IC driver backlight. Kedua IC ini memiliki Enable (EN) pin, sehingga CPU harus mengaktifkan pin ini agar kedua IC bekerja. LCM Bias driver IC membuat pasokan listrik ke LCM outp (+ 5V) dan outn (5V). CPU memerintahkan IC ini melalui pin I2C (SDA, SCL).
IC driver backlight memiliki penguat tegangan untuk daya pada LED backlight (biasanya backlight terdapat 14 LED). IC ini juga memiliki 2 pin Ledo untuk looping daya. CPU memerintahkan IC ini dengan sinyal PWM.Hal-hal Penting: Power, Enable pin, PWM, I2C.
◊ Bagaimana Audio di Mobile Phone Bekerja?
◊ Bagaimana Audio di Mobile Phone Bekerja?
 | ||
| Courtesy of Aviezab |
Pada model lama, output audio dari DAC dibuat paralel antara jalur earphone dan jaur speaker. Ketika
earphone terpasang ke telepon selular, DET (yang memiliki 1.8V)
terhubung ke jalur L earphone yang memiliki resistansi 30Ω sehingga menyebabkan tegangan berubah menjadi logika tingkat rendah dan CPU tahu ada earphone terhubung, CPU mematikan amplifier speaker melalui pin kontrol sehingga audio hanya bisa didengar melalui earphone.
 |
| Courtesy of Aviezab |
Audio sinyal dari mikrofon diterima seperti di atas diagram. ACCDET signal dikontrol oleh switch mic, ketika switch ditekan sinyal
ACCDET menyeberang ke sinyal kontrol mic dan bertanggung jawab untuk
mengontrol sinyal mic.
 |
| Courtesy of Aviezab |
Pada model modern, output audio dipisahkan, audio amplifier menggunakan
teknologi I2C (SDA, SCL) untuk menerima sinyal audio digital dan
ketertiban dari CPU. Kemudian penguat mengkonversi audio digital ke analog audio dan transfer ke speaker sebagai output. Dan earphone mendapat sinyal audio dari DAC (PMU). PMU
mengirimkan sinyal audio ke earphone karena mendapat perintah dari CPU
untuk melakukannya (biasanya menggunakan komunikasi serial). Receiver sepaker (atau dikenal sebagai front-speaker) menerima sinyal audio dari PMU dengan baris itu sendiri.
Jangan lupa apabila anda ingin meng-copy paste artikel ini, untuk selalu mencatumkan saya sebagai penulisnya :)
Langganan:
Posting Komentar (Atom)
Pantes kalo Power IC nya rusak, hapenya matot....
BalasHapuslha semua2 lewat situ dulu hahaha
Nais inpoh broh
Tinggal ganti IC nya deh haha, tapi ada yang jual ga ya, biasanya PMU bawaan dari merk CPU nya juga :D
HapusKira2 bisa belajar rakit hp sendiri mas?
BalasHapusAssembling maksudnya? Kalau anda punya materialnya bisa ✌😄
Hapusbang gimana sih OS di smarthphone itu ada. langsung ada sendiri kah atau diprogram lewat dari pabriknya?. terus gimana cara memprogram OS nya?
BalasHapusPada umumnya perusahaan smartphone mengambil kode sumber Android di code.google.com lalu memodifikasinya sendiri.
HapusMereka compile dan instal pada flash chip di smartphone agar bisa diboot.
Android sendiri menggunakan kernel Linux, sehingga untuk kompilasinya menggunakan bahasa C.
I like it
BalasHapus