前言
隨著3G的推廣和普及，手機市場也步入一個多模時代。中國2G、3G網絡并存的狀況不可避免，為了使用原來的手機號，并避免帶兩個手機在身上的麻煩，雙模或多模手機將成為市場過渡階段的必然選擇。
雙模雙待手機是指一部手機可以同時使用兩種不同制式的卡，且兩張卡可以同時在網，使用兩個網絡的業務。隨著國內3G 牌照的發放，電信采用CDMA2000，聯通采用WCDMA，移動則將采用TD-SCDMA，加上原有的GSM和CDMA，今后國內會有5種不同的手機網絡制式并存。面對不同制式的網絡和不同運營商推出的各種服務，雙模雙待手機這一細分市場在國內多種網絡制式并存的現狀下，將會保持較快的增長。另外在國外市場，如印度、*、歐美等手機市場中雙模雙待手機也有很大的增長空間，這些國家存在多家運營商和同一運營商經營兩個網絡的現象，不同的網絡有不同的資費和增值服務業務，雙模雙待手機能夠滿足消費者對不同運營商以及不同業務的服務需求。
雙模雙待的發展過程
SIM 卡接口是由一個電源線（VSIM）和三個信號線(SCLK、SRST、SIO)組成的，VSIM提供SIM 卡電源供電，SCLK 為時鐘，SRST 復位用，SIO 傳遞數據。電源線要求電阻率低，
要有驅動能力，SIM 卡內部峰值電流能高達50mA，信號線要求足夠帶寬傳輸數據，高速的SIM 卡協議要求SCLK 的時鐘能達到12MHz，并要求有抗干擾的能力。
圖1 現有的雙模雙待方案
雙模雙待興起時，市場上主要是以GSM 為主的雙模雙待手機，一個現有的方案是采用AW6302 加兩個四路模擬開關實現兩個卡槽任意放G 卡或C 卡，即G/C+G/C，如圖1所示。這種方案的缺點在于：
1.模擬開關在信號傳輸通路上插入了阻性和容性負載，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其導通電阻Ron 會小于1ohm，但是其寄生的 電容會高達100pF，而高帶寬的四路模擬開關其寄生電容能控制住20pF 以內，但其導通 阻抗又會上升到10ohm 的量級，通過模擬開關連接SIM 卡接口的信號線如SCLK、SIO、 SRST 在受到射頻干擾的時候，更容易產生錯誤。SIM 接口的3 根信號線對模擬開關的要 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都很難滿足要 求。
2.需要兩個四路模擬開關及占用了PCB 的面積。
3.需要兩個GPIO 資源。G+C 的手機系統資源本身就很緊張，這樣的設計就讓系統資 源更加緊張了。 隨著CDMA 的發展，特別是3G 的普及，市場對以CDMA 或3G 為主的雙模雙待手機的 需求也逐漸增大，現在3G 智能機帶有GSM Modem 和CDMA Modem，使用SPI 接口的芯片 實現雙模雙待就不方便了，所以出現了兩個四路模擬開關實現雙模雙待的方案，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沒有驅 動能力和抗干擾差的缺點。
單芯片雙模雙待方案
綜合考慮了上面兩種方案的優缺點，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）實現以GSM 為主的G+G、G+C 雙模雙待手機方案,典型應用如圖3 所示。AW6322 雙模雙待單芯片方案可實現兩個卡槽任意放置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 現在CDMA 基帶芯片尚不支持此功能，但是該方案可實現雙C 單待 的應用。
圖3 AW6322典型應用圖
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勢：
1.消除了模擬開關存在的無驅動能力、信號損耗和抗干擾差的缺點。
2.節省二個四路模擬開關，節省了PCB 空間。
3.無需額外的GPIO 口，節省了系統資源。
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，典型應用圖4 所示。該方案可實現兩個卡槽任意放置 2G 卡或3G 卡，支持2G 卡或3G 卡的所有兩個不同制式的任意組合。
圖4 AW6332典型應用圖
相對于模擬開關方案，AW6332 單芯片雙模雙待方案具有如下的優勢：
1.消除了模擬開關帶來的無驅動能力、信號損耗和抗干擾差的缺點。
2.節省一個四路模擬開關。
3.節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，通道互換（G_X←→SX2、 C_X←→SX1）；SEL 為低電平時，通道直通(G_X←→SX1、C_X←→SX2)，X 分別為CLK、 RST、IO。AW6332 內置了兩個低功耗、高精度的LDO 來實現給SIM 卡的供電功能，通過 檢測G_VSIM 和C_VSIM 的電壓值，檢測結果自動控制給VSIM1 或者VSIM2 的電壓為1.8V 或者3.0V。芯片內部有專門的電平轉換電路和驅動電路，針對SCLK、SIO、SRST 等信號 進行增強驅動和處理，消除了損耗和干擾的問題。
艾為SIM卡接口驅動系列芯片的特點
AW6302、AW6322、AW6332 是艾為針對SIM 卡驅動芯片市場專門設計的三款適合雙卡 雙待、雙模雙待應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 做兼容性設計，降低制作PCB 的成本和備貨的風險，同時也能增加設計的靈活度，應用 時可以參考AW6322、AW6332 的兼容性設計資料，PIN 腳分布圖如圖5 所示。
圖5 AW6332和AW6322的PIN腳分布圖
模擬開關只是一個信號通路，沒有驅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電阻，所以信號在傳輸過程中存在損耗和被干擾的現象。
艾為 電子的SIM 卡接口驅動系列芯片（AW6302、AW6322、AW6332）都保持了高品質、高可靠 性的傳統。為了降低掉卡概率，艾為電子采用多種技術提高了可靠性： 1.Deglitch 消除時鐘毛刺干擾技術 在數據傳輸中，時鐘的信號質量是至關重要的，任何的毛刺和畸變都會導致數據傳 輸錯誤，很大一部分的掉卡是由時鐘受到干擾導致的。
時鐘輸入引腳：G_CLK、C_CLK、SPICK 分別做了Deglitch 電路，濾除了時鐘信號上 由于信號完整性或者射頻干擾導致的毛刺，避免讀寫錯誤，如下圖所示：
圖6 DEGLITCH消除時鐘毛刺干擾
2.Slew Rate控制技術
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 負載阻抗不匹配時，信號到達接收端后有一部分能量將沿著傳輸線反射回去，使信號波 形發生畸變，甚至出現信號的過沖和下沖。有了Slew Rate 控制后，即使SIM 卡離芯片 的距離比較遠，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動態上拉技術
雙向IO 口支持Open Drain，低電平到高電平的翻轉依靠一個上拉電阻實現，AW63X2 的動態上來技術會加速雙向IO 口低電平到高電平的翻轉過程，縮短信號的上升時間， 減少信號沿變化時受干擾的概率。當雙向IO 的電壓上升到高于0.8V 時，將啟動上拉功 能，如下圖所示：
圖8 動態上拉IO作用示意圖
4.完善的故障保護機制
SIM 卡在插拔過程中容易引起短路，完善的故障保護機制能夠避免短路導致的芯片 損壞，AW63X2 系列產品內置的高性能的LDO 都具備完善的過流保護功能，即便SIM 卡電 源被長時間接地，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，大大提高了系統的可靠性。
手機設計人員在應用AW63X2 系列芯片進行PCB layout 設計時要注意：
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.時鐘和數據線推薦用中間層走線，VBAT 引腳最好單獨用一根短而粗的電源線。
4.接口模塊在PCB 的位置應遠離射頻電路，盡可能靠近SIM 卡座。
總結
在2G 向3G 過渡的階段，多種網絡制式并存的現狀成為必然，雙模雙待手機為2G 向3G 平滑過渡提供了一個平臺。艾為電子的AW6322、AW6332 SIM 卡接口芯片能夠為客 戶提供高品質、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方案。
2.AW6332 適合以CDMA 或者3G 為主的雙模雙待方案。