2024年2月21日发(作者：通宜然)
一、 iPhone 5S射频电路及工作原理
iPhone 5之前的所有手机射频电路都是采用的英飞凌芯片，而iPhone 5S没有继续使用英飞凌的芯片，而是采用了高通的WTR1605。
高通WTR1605芯片支持WCDMA HSPA+，CDMA 2000 EVDO Rev.B、TD＿SCDMA、TD＿LTE、FDD＿LTE、EDGE、GPS，全球网络制式几乎全部都支持。
对应使用的基带芯片是高通MDM9615M，而MDM9615M也是一款近乎“变态”的芯片，是真正意义上的全球制式基带芯片，上述所说的WCDMA HSPA+、CDMA2000 EVDO Rev.B 、TD＿SCDMA、TD＿LTE、FDD＿LTE、EDGE、GPS均在支持范围之列。
iPhone 5S手机从某种意义上来说，是全球网络制式“通吃”的手机。
1.1 iPhone 5S射频电路分析
iPhone 5S射频电路主要由天线部分（LOWER＿AN）、天线开关（U2000＿RF）、发射滤波器（FL2＿RF）、发射滤波器（U9＿RF）、BAND5/BAND8功放（U58＿RF）、LTE BAND13/BAND 17功放（U1317＿RF）、LTE
BAND20功放（U207＿RF）、BAND1/BAND4功放（U14＿RF）、BAND2/AND3功放（U23＿RF）、DRX接收滤波器（U16＿RF）、功放供电（U11＿RF）、射频处理器（U3＿RF）、基带处理器（U1＿RF）、基带电源（U2＿RF）等组成。WiFi蓝牙电路主要由WiFi蓝牙天线、天线接口J10＿RF、天线开关（U12＿RF）、WiFi蓝牙模块（U8＿RF）等组成。iPhone 5S射频电路框图如图1所示。
1.2 各频段电路分析
iPhone 5 S手机支持2G、3G、4G网络，有多个频段使用一个芯片，再加上原理图中芯片分散，给电路分析造成一定难度。为了分析方便，下面以频段划分对各频段电路进行分析。
1. 2G GSM电路分析
iPhone 5S手机2G GSM网络支持4个频段，分别是GSM 850MHz、GSM 900MHz、DCS
1800MHz、PCS 1900MHz。
DCS 1800MHz接收信号由天线接口J4＿RF进入，经滤波器FL＿10＿RF送至 GSM功率放大器U2000＿RF（U2000＿RF是天线开关，同时集成了GSM功放电路，所以会在下面的电路中把U2000＿RF叫做天线开关）内部，经过U2000＿RF内部的天线开关，接收信号由U2000＿RF的TRX6脚输出50＿DCS＿RX信号，经过接收滤波器FL6＿RF送至射频处理器U3＿RF进行处理，射频处理器U3＿RF输出接收基带信号送至基带处理器U1＿RF内部解调出声音信号。
PCS 1900MHz接收信号由天线接口J4＿RF进入，经滤波器FL10＿RF送至GSM功率放大器U2000＿RF内部，经过U2000＿RF内部的天线开关，接收信号由U2000＿RF的TRX7脚输出50＿PCS＿RX信号，经过
接收滤波器FL6＿RF送至射频处理器U3＿RF进行处理，射频处理器U3＿RF输出接收基带信号送至基带处理器U1＿RF内部解调出声音信号。
DCS 1800MHz、PCS 1900MHz的发射信号由射频处理器U3＿RF输出50＿XCVR＿2G＿HB TX信号至U200＿RF进行功率放大后，经FL10＿RF送至天线发射出去。
GSM 850MHz接收信号通道和BAND 5共用，GSM 900MHz接收信号通道和BAND 8共用。 GSM850/900MHz发射信号由射频处理器U3＿RF输出50＿XCVR＿2G＿LB＿X信号至U2000＿RF进行功率放大后，经FL10＿RF送至天线发射出去。
iPhone 5S手机2G GSM框图如图2所示。
2. BAND 1路分析
BAND 1 3G支持CDMA 2000 BC6（1921~2169MHz），3G支持UMTS B1（1922~2168MHz），4G支持LTE B1（1920~2170MHz）。
BAND 1接收通道信号由天线接收进来后，经天线接口J4＿RF、滤波器FL10＿RF、天线开关U2000＿RF送至BAND 1功率放大器U14＿RF，接收信号100＿B1＿DUPLX＿RX＿P、100＿B1＿DUPLX＿RX＿N由U14＿RF输出后送至射频处理器U3＿RF，解调出基带I/Q信号后送至基带处理器。
BAND 1发射通道信号50＿BI＿TX＿SAW＿IN由射频处理器U3＿RF输出后，经发射滤波器U9＿RF滤波，送至功率放大器U14＿RF进行放大，输出50＿B1＿DPLX＿ANT发射信号经U2000＿RF、FL10＿RF经天线发射出去。
iPhone 5S手机BAND 1框图如图3所示。
3. BAND 2电路分析
BAND 2支持3G CDMA2000 BC1（824~894MHz）、3G UMTS B2（817~868MHz）、4G LTEB2（826~892MHz）、4G LTE B25（824~894MHz）频段。
BAND 2接收通道信号由天线接收进来后，经天线接口J4 RF、天线开关U2000 RF送至BAND2功率放人器U23 RF，接收信号50 B2 DUPLX RX由U23 RF输出后送至射频处理器U3 RF，解调出基带I/Q信号后送至基带处理器。
BAND 2发射通道信号50 B2 TX SAW IN由射频处理器U3 RF输出后，经发射滤波器U9 RF滤波，送至功率放大器U23 RF进行放大，输出50 B2 DPLX ANT发射信号经U2000 RF再经天线发射出去。
iPhone 5S手机BAND 2框图如图4所示。
4电路分析
BAND 4支持3G CDMA 2000 BC 15（1711 -2155MHz）、UMTS B4（1712-2153MHz）、4G（LTE B4（1710-2155MHz）。
BAND 4接收通道信号由天线接收进来后，经天线接口J4 RF、天线开关U2000 RF送至BAND4功率放大器U14 RF，接收信号100 B4 DUPLX RX，由U14 RF输出后送至射频处理器U3 RF，解调出基带I/Q信号后送至基带处理器。
BAND 4发射通道信号100 B4 TX SAW IN由射频处理器U3 RF输出后，经发射滤波器U9 RF滤波，送至功率放大器U14 RF进行放大，输出50 B4 DPLX ANT发射信号经U2000 RF再经天线发射出去。iPhone 5 S手机BAND 4框图如图5所示。
5. BAND 5电路分析
BAND 5支持2G GSM850/900频段、3G CDMA 2000 BCO(817-868MHz）、3G CDMA 2000 BC 10（826-892MHz）、3G UMTS B5（824-894MHz），4G LTE B5（820-870 MHz）、4G LTE B18（820-870MHz）、4G LTE B19（835-885
MHz）、4G LTE B26（819-889 MHz）频段。
BAND 5接收通道信号由天线接收进来后，经天线接口J4 RF、天线开关U2000 RF送至BAND5功率放大器U58 RF，接收信号100 B5 DUPLX RX P，100 B5 DUPLX RX N由U58 RF输出后送至射频处理器U3 RF，解调出基带I/Q信号后送至基带处理器。
BAND 5发射通道信号50 XCVR B5 TX，由射频处理器U3 RF输出后，经发射滤波器FL2 RF滤波，送至功率放大器U58 RF进行放大，输出50 B5 DPLX ANT发射信号经U2000 RF再经天线发射出去。
iPhone 5S手机BAND 5框图如图6所示。6. BAND 8电路分析
BAND 8支持3G UMTS B8（882.4~957.6 MHz）、4G LTE B8（885~954.9 MHz）频段。
BAND 8接收通道信号由天线接收进来后，经天线接口J4 RF、滤波器FL10 RF、天线开关U2000 RF送到BAND 8功率放大器U58 RF，接收信号100 B8 DUPLX RX P、100 B5 DUPLX RX N由U58 RF输出后送至射频处理器U3 RF，解调出基带I/Q信号后送至基带处理器。
BAND 8发射通道信号50 XCVR B8 TX由射频处理器U3 RF输出后，经发射滤波器FL2 RF滤波，送至功率放大器U58 RF进行放大，输出50 B8 DPLX AN发射信号经U2000 RF、FL10再经天线发射出去。
iPhone 5S手机BAND 8框图如图7所示。
7. LTE BAND 3电路分析
LTE BAND 3支持4G（1710-1880MHz）频段。
LTE BAND 3接收通道信号，由天线接收进来后，经天线接口J4 RF、天线开关U2000 RF送至BAND 3功率放大器U23 RF，接收信号50 B3 DUPLX R由U23 RF输出后送至射频处理器U3 RF，解调出基带 I/Q信号后送至基带处理器。
LTE BAND 3发射通道信号50 B3 B4 TX SAW IN，由射频处理器U3 RF输出后，经发射滤波器U9 RF滤波，送至功率放大器U23 RF进行放大，输出50 B3 DUPLX ANT发射信号经U2000 RF再经天线发射出去。
iPhone 5 S手机LTE BAND 3框图如图8所示。
8. LTE BAND 13、BAND 17电路分析
4G LTE BAND 13（746-787MHz）接收通道信号由天线接收进来后，经天线接口J4 RF，滤波器FL10 RF、天线开关U2000 RF送至LTE BAND 13功率放大器U1317 RF，接收信号100 B13 DUPLX RX P，100 B13 DUPLX RX N由1317 RF输出后送至射频处理器U3 RF，解调出基带I/Q信号后送至基带处理器。发射通道信号50 XCVR B13 B17 B20 TX由射频处理器U3 RF输出后，经发射滤波器FL2 RF滤波，送至功率放大器U1317 RF进行放大，输出50 B17 DPLX ANT再发射信号经U2000 RF，FL10 RF经天线发射出去。
4G LTE BAND 17（704-746MHz）接收、发射通道信号流程与4G LTE BAND 13类似，不再赘述。
iPhone 5S手机的LTE BAND 13、LTE BAND 17框图如图9所示。
9. LTE BAND 20电路分析
4G LTE BAND 20频率范围为796-857MHz。接收、发射通道信号流程与LTE BAND 13、LTEBAND 17类似，在此不再赘述。
iPhone 5S手机LTE BAND 20框图如图10所示。
以上以框图的形式介绍了iPhone 5S手机射频电路的工作原理及信号流程，通过上面的介绍，应该了解和掌握如何区分2G、3G、4G信号及其工作流程。
1.3 WLAN/蓝牙电路
iPhone 5S手机WLAN/蓝牙电路使用U8 RF模块完成了WLAN 2.4G/5G、蓝牙信号的处理。U8 RF模块集成度较高，外围元件少，Wi-Fi/蓝牙电路框图如图11所示。
供电电压PP VCC MAIN WLAN送到U8 RF的27、28、46、47脚，供电电压PP WLAN VDDIO 1V8送到U8 RF的16脚。
其中2.4G WLAN信号经过C106送到U8 RF的43脚，5G WLAN信号经过C107送到U8 RF的54脚。蓝牙不使用单独的天线，而是和2.4G天线共用。
WLAN信号与应用处理器通过WLAN COEX RXD、SDIO DATA 1，SDIO DATA 2 ，WLAN COEX TXD信号进行数据交换。
应用处理器通过BT UART RXD、BT DART TXD、BT UART RTS L、BT UART CTS L信号对U8 RF中的蓝牙模块进行控制，蓝牙声音信号通过BT PCM CLK、BT PCM SYNC、BT PCM OUT、BT PCM IN与应用处理器进行传输。
应用处理器通过HSIC接口对U8 RF进行控制，电源管理芯片U7通过WLAN REG ON、BT REG ON对U8 RF进行控制。32K时钟信号送到U8 RF的36脚。
WLAN/蓝牙电路如图12所示。
二、 基带电路及工作原理
iPhone 5S手机使用了美国高通的MDM9615M芯片，MDM9615M是美国高通推出的支持LTE（FDD和TDD）、双载波HSPA+，EV-DO版本B和TD-SCDMA的Mobile Data Modem（MDM）芯片，该芯片组采用28nm节点技术制造，是MDM9600产品系列高度优化的后继产品。
新的芯片组配备一个专用处理器，从而使OEM厂商凭借附加的增值服务可令其产品实现差异化，无需外部应用处理器就能开发Wi-Fi热点产品。两款芯片均兼容高通公司的Power Optimized Envelope Tracking（Q-POET）解决方案。该解决方案能够提供更好的功耗和散热能力，从而实现更小的终端外形。
芯片组还通过使用高通公司的干扰消除与均衡（Q-ICE）算法实现业内领先的调制解调器性能，从而使用户数据流量更高，网络容量更大。除支持LTE TDD外，MSM9615还支持TD-SCDMA，这使其成为一种非常适合中国移动宽带市场的优化芯片组解决方案。
MDM9615M和MDM8215可与WTR1605射频芯片和PM8018电源管理芯片配对，提供高度集成的芯片组解决方案。
2.1 基带处理器MDM9615M电路
1．基带处理器MDM9615M电路框图
基带处理器MDM9615M电路框图如图13所示。
2．基带处理器供电电路
基带处理器有多路内核供电，为内部不同电路供电。
3．基带处理器控制信号
基带处理器的控制信号比较复杂，主要来控制射频处理器的工作，以及控制不同BAND的频段工作。
4．基带处理器基带I/Q信号
由射频处理器送来的基带I/Q信号送入到基带处理器U1 RF的U8、W8、Y8、AA8脚，非连续接收基带I/Q信号送入到U1 RF的Y10、AA10、Y9、AA9脚。
基带处理器U1 RF的发射基带I/Q信号从Y6、AA6、Y5、AA5、W6脚输出，送至射频处理器U3 RF。
基带处理器基带I/Q信号如图16所示。
2.2 基带工作时序
1．基带电路工作时序
基带电源管理电路U3 RF开机时序如图17所示。图中的数字表示工作的先后顺序，时序图对基带部分电路至关重要。
电路U3 RF开机时序如下：
①电池J6给基带电源管理芯片U2 RF供电。
②应用处理器U1 AP发出Radio On的开启信号给基带电源管理芯片U2 RF。
③应用处理器电源U7发出Reset PMU L少的复位信号。
④基带电源管理芯片U2 RF启动19.2 MHz时钟信号。
⑤基带电源管理芯片U2 RF开启后提供基带处理器U1 RF和基带电源管理芯片U2 RF内部的工作电压（PP SMPS1 MSMC和PP SMPS1 MSME等）。
⑥然后基带电源管理芯片U2 RF发出SLEEP CLK 32K主时钟和PMIC RESOUT L复位信号到U1 RF。
⑦基带处理器U1 RF具备电压、时钟和复位后，通过HSIC BB DATA和HSIC BB STROBE读取NAND的开机固件，从而运行开机程序并开机。
⑧开机后基带处理器U1 RF送出PS HOLD给基带电源管理芯片U2 RF，让其维持供电。
⑨基带处理器U1 RF给CPU发出准备就绪信号PBL RUN BB HSIC1 RDY。
⑩应用处理器侦测到PBL RUN BB HSIC1 RDY信号后发出AP HSIC1 RDY开启高速数据信号到U1 RF，BB接收到后运行程序并初始化BB NOR（U6 RF）。
2．基带开机时序图
上面已经介绍了基带的电路工作时序，下面换一个角度再看下基带开机时序图，如图18所示。
2.3 基带电源电路
基带电源芯片U3 RF的作用是将BATT电压转换为RF部分电路所用的各种电压，另外基带电源管理芯片还集成了时钟产生电路，产生19.2MHz、32.768kHz的时钟信号。
1．基带电源管理电路控制信号
基带电源管理电路控制信号主要来自于基带处理器U1 RF和应用处理器U1 AP，它们工作的先后顺序请参考上面介绍的时序图。
基带电源管理电路控制信号如图19所示。
基带电源管理电路U2 RF的1、2脚外接19.2MHz时钟，19.2MHz时钟信号从U2 RF的19、25脚输出，32kHz时钟信号从U2 RF的26脚输出。
2．基带电源管理电路供电输出
基带电源管理电路有多路供电输出，给射频处理器及附属电路提供电源。
2.4 基带Nor Flash电路
基带处理器MDM9615M使用了MX25U1635E型号（U6 RF）Nor Flash，Nor Flash和基带处理器之间的通信使用了SPI接口。存储射频部分射频参数，通过SPI总线与基带进行通信。
1. SPI接口
SPI（Serial Peripheral Interface，串行外设接口），它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。SPl有三个寄存器，分别为控制寄存器SPCR、状态寄存器SPSR和数据寄存器SPDR。
外围设备包括FLASH、RAM、网络控制器、LCD显示驱动器、A/D转换器和MCU等。SPI总线系统可直接
与各个厂家生产的多种标准外围器件直接接口，该接口一般使用4条线：串行时钟线（SCLK）、主机输入/从机输出数据线MISO、主机输出/从机输入数据线MOSI和低电平有效的从机选择线NSS（有的SPI接口芯片带有中断信号线INT、有的SPI接口芯片没有主机输出/从机输入数据线MOSI）。
SPI接口是在CPU和外围低速器件之间进行同步串行数据传输，在主器件的移位脉冲下，数据按位传输，高位在前，低位在后，为全双工通信，数据传输速度总体来说比I2C总线要快，速度可达到几兆比特每秒。
接口包括以下4种信号。
．MOSI一主器件数据输出，从器件数据输入。
．MISO一主器件数据输入，从器件数据输出。
．SCLK-时钟信号，由主器件产生。
．NSS一从器件使能信号，由主器件控制，有的芯片会标注为CS（Chip Select）。
在点对点的通信中，SPI接口不需要进行寻址操作，而且为全双工通信，显得简单高效。在多个从器件的系统中，每个从器件需要独立的使能信号，硬件上比I2C系统要稍微复杂一些。
2. Nor Flash电路
基带处理器MDM9615M的Nor Flash电路如图22所示。
三、应用处理器及工作原理
2013年，在苹果公司新品发布会上，最为亮眼的当属iPhone 5S搭载的采用64位架构的A7处理器了。增加的寄存器，让A7的计算更有效率，显著提高了编码和解码这类计算任务的表现。同时，更高的时钟速度和改进的GPU将使新的iPhone 5S产生质的飞跃。但是64位处理会消耗更多的内存。
3.1 应用处理器电路框图
iPhone 5S手机的应用处理器是CPU＋PSRAM模式，是整机的中央处理器，由整机系统的核心运算和控制＋系统运行内存组成，主要功能包括：
（1）整机系统的核心算术和逻辑运算；
（2）存储器（内存PSRAM，开机引导程序存储器，大容量程序存储器NAND FLASH）管理；
（3）I/O端口管理与数据交换（I2C、I2S、UART、SDIO、GPIO、USB、MIPI等）；
（4）外围设备的管理以及控制；
（5）其他逻辑控制；
（6）DDR内存（1GB）叠加在CPU上构成POP。
在iPhone 5S手机中，除了射频部分外，所有的功能都是由应用处理器U1 AP直接控制完成的。从电路结构来看，可以分为显示模块（包含摄像头部分）、多进多出控制模块、存储器模块、传感器模块、音频模块和电源模块等。
iPhone 5S手机应用处理器电路框图如图24所示。
iPhone5S手机的应用处理器电源电路集成了供电和充电这两部分功能，为应用处理器电路提供各种供电需求，具体功能描述如下：
（1）将USB或BATT电压转换成应用处理器部分电路所需的各种工作电压；
（2）产生CPU复位信号；
（3）RTC时钟基准；
（4）具备电压控制（输出、关闭）功能及马达接口；
（5）电池充放电管理；
（6）USB供电模式；
（7）温度检测。
1．电源电路开机时序
iPhone 5S手机电源电路开机时序如图25所示。
电源电路开机时序如下：
（1）电池直接给电源管理器供电，电源管理器输出PP1V8 Always电压至开机触发脚，此时做好开机准备。
（2）按下开机键开机触发引脚电平被拉低，触发电源管理器开始工作电源管理器输出各组电压给各个模块正常供电。
（3）当CPU供电正常，CPU工作时开始为CPU提供工作频率，同时电源管理器给CPU输入复位信号，当CPU完成复位后开始读取NAND Flash的开机引导程序并进行开机自检。
（4）CPU开机自检通过后，会输出开机维持信号给电源管理器，使电源管理器输出稳定的电压给各个模
块供电。
2．电源供电
应用处理器电源U7供电电压由电池接口J6的5、6脚提供。
当接入充电器时，充电电压信号PP5V0＿USB CONN经过Q2、U2送到电源管理芯片U7的L1、L2、M1、M2脚。
电源管理芯片U7的G1、G2脚输出PP VCC MAIN电压，分别送到显示电源U3、LCD背光U23、MESA升压芯片U10等电路。电源管理芯片U7分别输出多路Buck、VLDO电压为各部分芯片提供供电。
电源供电框图如图27所示。
3．充电电路
当插入充电器后，PP5V0 USB CONN电压通过Q2转变为PP5V0 USB＿PROT电压输入电源管理芯片U7和多功能开关U2，U2发送一个OVP SW EN L信号给U7，U2检测PP5V0 USB PROT的电压在所规定的范围内，正确则U2导通，发送一个PMU HOST RESET信号给U7，使U7正常工作，同时接上电池，电池输断个PP BATT VCC电压给U7，U7发送一个PMU SENSE信号检测PP BATT VCC电压，如果PP BATT VCC电压不够则PP5V0 USB PROT电压通过PMU开始为电池充电。
充电电路框图如图28所示。
Q2是充电电压过压保护管，避免充电电压过高对手机芯片造成损害，应急维修的时候Q2可以短接，Q2过压保护管如图29所示。
4．应用处理器温度保护电路
应用处理器部分的温度保护电路由电源管理芯片完成，保护手机避免在过高温度的环境中使用而可能造成的损坏。
5．应用处理器电源管理Buck电路
在应用处理器电源管理电路中使用了多个Buck（降压式变换电路）电路，多路Buck好处是为了让多核CPU在处理数据时不会相互干扰，用一个Buck可能负载过大，承受不了这么高的电流。
（1）Buck电路工作原理
DC/DC Buck称作直流开关型降压稳压器，又叫做直流降压斩波器，DC/DC Buck就是使用电感和电容作为能量存储器件，实现从高压到低电压的转换，通过开关管的导通时间使负载得到恒定的输出电压。
Buck电路框图如图31所示。
在图31中，L是储能滤波电感，它的作用是在控制开关接通期间限制大电流通过，防止输入电压直接加到负载上，对负载进行电压冲击，同时对流过电感的电流转化成磁能进行能量存储，然后在控制开关关断期间把磁能转化成电流继续向负载提供能量输出；C是储能滤波电容，它的作用是在控制开关接通期间把流过储能电感的部分电流转化成电荷进行存储，然后在控制开关关断期间把电荷转化成电流继续向负载提供能量输出；VD是整流二极管，主要功能是续流作用，故称它为续流二极管，其作用是在控制开关关断期间，给储能滤波电感L释放能量提供电流通路。
（2）Buck输出电路框图
应用处理器电源管理U7的Buck输出电路共有11路，框图如图32所示。
6．电源电路总线接口
（1）I2C总线
I2C（Inter-Integrated Circuit，I2C）用做应用处理器U1与电源管理芯片U7之间的命令、数据传输，以及电源管理芯片U7内部ADC所转换的数字信息经过I2C写入应用处理器U1内。
（2）DWI总线
DWI（Double Wire Interface，DWI）是应用处理器U1与电源管理芯片U7之间的串行接口线，电源管理芯片U7的软件控制接口，能增强 I2C控制和校正输出的电压等级和背光电压等级。
DWI支持两种模式：直接传输模式，用于CPU控制PMU输出电压的调整；同步传输模式，用于背光驱动的控制。
（3）GPIO接口
GPIO（General Purpose Input Output，通用输入/输出），产品能够提供额外的控制和监视功能；
每个GPIO端口可通过软件分别配置成输入或输出，提供推挽式输出或漏极开路输出。
7. 模拟多路复用器电路
模拟多路复用器（Analog Multiplexers，AMUX）是用来选择模拟信号通路的，在iPhone 5S手机中，使用了2×8个模拟多路复用器。
模拟多路复用器电路如图33所示。
模拟多路复用器在实际应用中取代了更多的测试点，通过内部多路模拟开关将需要测试的模拟量与公共测试点（也称超级测试点）相连，既可以通过电源管理芯片U7内部ADC来转换该模拟量，再读取其结果，也可以在超级测试点通过万用表测量其模拟量大小。
模拟多路复用器内部框图如图34所示。
8. MESA升压电路
在iPhone 5S手机中还增加了U10芯片，MESA通过Dock connector（尾插接口）给U10提供使能信号（MESA TO BOOST EN），使得VCC MAIN经过U10升到16.5V，再经过Dock Conn给MESA。
MESA升压电路框图如图35所示。
除了以上功能外，应用处理器电源管理U7还产生CPU复位信号，提供RTC时钟基准等。
3.3 应用处理器音频编解码电路
1．音频编解码电路框图及基本概念
在iPhone 5S手机中音频编解码电路完成了所有音频信息的处理，音频编解码芯片和应用处理器之间的信息传输采用了I2S总线。
音频编解码电路的框图如图36所示。
在音频编解码电路中都标注了CODEC，CODEC是分别取coder前两个字母和decoder前三位字母组合而成的，音频压缩技术指对原始数字音频信号流（PCM编码）运用适当的数字信号处理技术，在不损失有
用信息量，或所引入损失可忽略的条件下，降低（压缩）其码率，称为压缩编码，并且具有相应的逆变换，称为解压缩码或压缩译码。
2．音频编解码电路供电及MIC偏压
音频编解码电路的供电有4路，其中PP VCC MAIN送至音频编解码芯片的L6、H11脚，PP1V8送至U21的A11、B10、B9脚，PP1V8＿SDRAM送至U21的G11脚，PP1V8 VA L19 L67送至U21的J1脚。MIC偏压电路由R100、C237、C238及U21内部电路组成。
3．音频输入及输出电路
iPhone 5 S手机有三路音频输入，分别是主MIC、耳机MIC、录音MIC。在iPhone 4和4S上使用了Audience语音通话增强芯片，其降噪效果受到了广泛好评，Audience的earSmart语音通话增强芯片已被广大智能手机厂商采用。但苹果从iPhone 5开始选择了自行研发，转由Cirrus Logic定制CODEC音频芯片完成，为增强效果，定制CODEC开始支持三路ADC输入，即三路麦克风采样的方式增强通话降噪能力，而在iPhone 5S上，定制音频芯片的功能和音质并没有变化，但体积减少了30%。
iPhone 5S手机有三路音频输出，分别是听筒输出、HAC输出、耳机输出。
HAC是什么意思呢？HAC手机是能兼容助听器的手机。HAC全称为Hearing Aid Compatibility，是手机支持助听器兼容性的一种标准。在北美以及欧洲，大多数知名手机厂商以及通信设备供应商会提供其辐射对频率干扰非常小的手机，且能够和助听器电感线圈或者麦克风兼容。HAC涉及到两个兼容系数M和T（M是针对麦克风接听的兼容性；T是针对感应线圈接听的兼容性）。手机对助听器麦克风干扰满足M4级，干扰性最小；电感兼容系数达到T4级，助听器内置电感线路和手机兼容性最好。
4．音频放大输出电路
为了提供更优质的音乐播放及免提语音功能，iPhone 5S手机使用了一个单独的芯片U22做为放大电路。
音频编解码芯片U21通过I2S总线和音频放大电路U22进行通信，放大后的音频信号从U22的D2、C2脚输出至扬声器。
在iPhone 5S手机中，使用了M7协处理器，全新M7协处理器是A7处理器的得力助手。它专为测量来自加速感应器、陀螺仪和指南针的运动数据而设计，如果没有它，这项任务通常会落在A7芯片身上。但M7协处理器更擅长于此。追踪身体活动的健身APP现可从M7协处理器读取相关数据，因此无须持续访问A7芯片，从而降低了耗电量。
无论在走路，跑步，甚至开车时，M7协处理器通通知晓。由于M7协处理器知道何时身处行驶的车辆中，因此iPhone 5S不会询问是否要加入路过的无线网络。如果手机许久未动，例如睡觉时，M7协处理器会减少网络检测，从而节省电池电量。
在芯片领域，如何延长手机的续航能力，永远是一个很矛盾一的问题，增加的电池容量永远与逐步扩大的屏幕尺寸作斗争。这个问题可以说是无解的，而芯片厂商所能够做的就只有增强内部的控制。手机的功耗优化是无止境的，有时候并不能确定是否该减少，因为不知道手机正在做什么，但是加入传感器后，手机会变得更加智能，能够智能判断用户的行为，并且能做出更加细致的调整。
而iPhone 5S手机中搭载的M7协处理器，就是传感器数据的处理中心。在苹果官方的描述中，M7用来“持续地测量运动数据”，包括来自加速计、陀螺仪和指南针的数据。在将来，光线传感器、距离传感器和重力传感器的数据，可能也会交由M7协处理器来处理。
1．传感器电路框图
iPhone 5S手机的传感器电路框图如图40所示。
2．指南针电路
iPhone 5S手机的指南针电路U16有两路供电电压，分别是PP3V0 IMU、PP1V8 OSCAR，指南针电路U16通过SPI总线和应用处理器U1进行通信，M7协处理器通过片选信号和中断信号来控制U16的工作。
指南针芯片U16的D4脚为复位信号，该信号连接芯片的地方还有一个小圆圈，这个小圆圈表示此信号低电平有效。
复位信号在每次关机时就会令U16内部Data复位一次。
3．加速传感器电路
iPhone 5S手机的加速传感器电路U18有两路供电电压，分别是PP3V0 IMU、PP1V8 OSCAR，加速传感器电路U18通过SPI总线和应用处理器U1进行通信，M7协处理器通过片选信号和两路中断信号来控制U18的工作。
4. 陀螺仪电路
iPhone 5S手机的陀螺仪电路U8有两路供电电压，分别是PP3V0 IMU、PP1V8 OSCAR，陀螺仪电路U8通过SPI总线和应用处理器U1进行通信，M7协处理器通过片选信号和两路中断信号来控制U18的工作。
陀螺仪提供角速度侦测，与指南针一起辅助GPS精确导航。照相时防止抖动，协助相机进行高质量拍摄。
陀螺仪内部有电荷泵电路，内部的升压电路产生11V的工作电压给陀螺仪，使其能正常工作，U8的14脚外接C11为电荷泵滤波电容。
3.5 应用处理器显示电路
iPhone 5 S手机搭载了4.0英寸的Multi-Touch（多点触控）触摸面板，配备Retina Display（视网膜屏幕），分辨率为1136×640px，像素密度达326 PPI（图像的采样率，表示在图像中每英寸所包含的像素数目）。
iPhone 5S手机配备800万像素摄像头，具有F2.2光圈和全新的TrueTone双闪光灯。单个像素尺寸提升为1.5μm，传感器面积比之前iPhone 5的大了15%。支持拍摄分辨率为3264 ×2448px的照片。iPhone
5S还支持全景拍摄，全景照片可达2800万像素。iPhone 5S的摄像头也支持拍摄1080P的视频和慢动作视频。
为了方便，在这里将摄像头电路与显示电路一起进行介绍，显示电路框图如图44所示。
1．显示电源电路
iPhone 5S手机增加了U3芯片，通过与CPU通信从而为显示模块和触摸模块提供-5.7V、5.7V、5.1V电压。
显示电源电路框图如图45所示。
显示电源电路仍然采用常见的Buck电路，电感L19与U3内部电路共同组成升压振荡电路，CPU通过I2C总线控制其工作，显示电源电路原理图如图46所示。
VCC MAIN为电源3.8V供电，L19为储能电感，S1为开关（2MHz），D1为续流二极管，S1和D1均在U3内部；C331、C348、C342为滤波电感，与L19构成LC滤波电路。
当开关S1导通时，VCC MAIN、L19、S1构成回路，此时，电源给L19充能，L19将电能转化为磁能储存起来。同时，C331、C348中储蓄的电荷继续向负载供电，D1防止电容经过S1对地放电，如图47所示。
当开关S1断开时，VCC MAIN、L19、D1、负载构成回路。此时，L19在开启储磁能转化为电流。与VCC MAIN一起向负载供电。同时，对C331、C348充电，如图48所示。
开启和关闭过程不断重复，起到升压的作用，升压过程就是一个电感的能量传递过程，充电时，电感吸收能量，放电时电感放出能量。电容在电感充电时给负载端放电保持一个持续的电流。
2．背光供电电路
显示屏的背光由芯片U23完成，U23可以驱动两组共8个LED实现背光，通过I2C总线调整内部寄存器来控制电流大小从而控制屏幕亮度。
背光供电电路原理图如图49所示。
3．显示电路
显示屏信号由CPU通过MIPI信号接口输出，经过接口J5送至显示屏，显示屏的背光供电送到接口J5的17、19、21脚，显示屏供电送至接口J5的1、3、5脚。
在显示屏电路中使用了MIPI接口，MIPI即移动产业处理器接口（Mobile Industry Processor Interface，MIPI）联盟。是MIPI联盟发起的为移动应用处理器制定的开放标准。
4．后置摄像头电路
苹果在发布会上提到iPhone 5S后置iSight相机是全球最受欢迎的相机，所以iPhone 5S中升级相机传感器并不是很让人意外。苹果并没有选择增加更多的像素，而是增大了感光元件，这将使照片更出色。所有这一切，令iPhone 5S上的iSight摄像头感光度提升了33%。 A7处理器将帮助iSight相机实现更好的效果，iPhone 5S的照片高光和阴影处细节更好，噪点更少。
iPhone 5S的相机传感器还拥有自动图像防抖动功能。其工作方法是以很短的曝光时间拍摄4张照片。然后，这些照片的最佳部分被组合成一张图像，最大限度减少噪点以及物体运动和手部抖动带来的影响。
iPhone 5S的图像传感器可以拍摄每秒120帧的720p视频，拍摄完成后，选出要放慢速度的部分，然后该片段即会以1/4的速度播放。
iPhone 5S后置摄像头电路如图51所示。
在iPhone 5S主摄像头电路中，数据信号通过MIPI数据接口进行通信。供给摄像头电路的有4路电压，分别是PP2V5＿RCAM＿AF＿CONN、PP1V2＿RCAM＿CONN、PP1V8＿RCAM ＿CONN、PP2V85＿RCAM＿CONN。CPU通过I2C总线控制主摄像头的工作。
5．前置摄像头电路
前置摄像头数据信号和前置摄像头一样，也是通过MIPI数据接口进行通信的，相对后置摄像头来说还是比较简单的。
6．闪光灯电路
iPhone 5S中的相机配备了双LED智能True Tone闪光灯，拍照时相机会自动判断所需的白光与黄光的恰当百分比和强度。最终呈现出色彩更生动逼真的美妙图像。色调既不太冷，也不会太暖，高光效果更出色，肤色表现更自然。
供电电压送至闪光灯驱动U17的A2、B2脚，电感L5和U17共同组成振荡电路，闪光灯驱动信号从A3、B3、C3、A4、B4、C4、D4脚输出。
闪光灯电路原理图如图53所示。
3.6 触摸屏电路
在iPhone 5S手机触摸屏电路中，使用了U12、U15两个芯片完成了触摸信号的转换和处理。
1．电容式触摸屏
目前大部分手机的触摸屏都是电容式触摸屏，下面简单介绍电容式触摸屏的工作原理。电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层，再在导体层外加上一块保护玻璃，双玻璃设计能彻底保护导体层及感应器。
电容式触控屏可以简单地看成是由四层复合屏构成的屏体：最外层是玻璃保护层，接着是导电层，第三层是不导电的玻璃屏，最内的第四层也是导电层。最内导电层是屏蔽层，起到屏蔽内部电气信号的作用，中间的导电层是整个触控屏的关键部分，4个角或4条边上有直接的引线，负责触控点位置的检测。
电容式触摸屏的4边均镀上狭长的电极，在导电体内形成一个低电压交流电场。在触摸屏幕时，由于人体电场，手指与导体层间会形成一个耦合电容，4边电极发出的电流会流向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于触摸屏幕后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置。电容触摸屏的双玻璃不但能保护导体及感应器，更能有效地防止外在环境因素对触摸屏造成的影响，就算屏幕沾有污秽、尘埃或油渍，电容式触摸屏依然能准确算出触摸位置。
2．触摸电路供电
在iPhone 5S手机中，单独增加了一个显示电源U3为显示和触摸电路供电，U3的工作原理在前面己经讲过了，不再赘述。
显示电源U3输出PP5V1＿GRAPE＿VDDH、PN5V7＿ SAGE＿AVDDN、PP5V7＿SAGE AVDDH电压至U12和U15。电源管理芯片U7输出PP1V8＿GRAPE、PP1V8电压至U12和U15。
3．触摸电路工作原理
U12（主感应控制器）内部主要由ADC（模数转换）、校准系统和ARM组成。ADC主要负责将模拟的电容变化量信号转换为X-Y坐标信息传送给ARM，ARM对这些坐标信息进行解析，转变为相应的动作或功能信息，传送给校准系统，及时将周围环境（温度、湿度等）的变化对电容感测系统的影响进行校准和补偿，而不用系统做额外的校准动作，这也就是电容式触摸屏为何不需要校准的原因。
U15（从感应控制器、触摸屏驱动）内部主要由激励源和控制逻辑单元组成。激励源通过外加的5.7V电压通过内部升压成13.5V和-12V电压，从而产生启动信号，并发送给驱动线，控制逻辑单元通过算法使驱动线逐行进行扫描，从而确定触碰点的确切位置。
触摸电路如图55所示。
供电电压PP5V1＿GRAPE＿VDDH送到主传感控制器U12的C8脚，PP1V8＿GRAPE送到主传感控制器U12的A1、F4、C5脚；应用处理器输出32kHz时钟信号AP＿TO＿TOUCH＿ SCLK32K＿RESET＿L到主传感控制器U12的D1脚；应用处理器输出SPI总线信号AP＿TO TOUCH＿SPII＿CS＿L，AP＿TO＿TOUCH＿SPII＿SCLK、AP＿TO＿TOUCH＿SPII＿MOSI、TOUCH ＿TO＿AP＿SPII＿MISO分别送到主传感控制器U12的E4、D3、D2、E1脚；主传感控制器U12的内部ADC电路开始工作并输出1.5V电压，B1、C1脚外接1.5V电压滤波电容。
具备以上工作条件之后，主传感控制器U12输出升压启动使能信CUMULUS＿TO＿SAGE＿BOOST＿EN到从传感控制器U15的B2脚，U15内部的升压电路开始工作，输出-12V和13.5V工作电压至触摸屏。
主传感控制器U12与传感控制器U15开始通信（CUMULUS＿VSTM＿OUT<0-19>），经J4输入触摸传输信号Cumulus in<0-14>送到传感控制器U15，然后U15再送给主传感控制器U12加工处理。
在触摸电路中，注意触摸芯片U12、U15的工作条件，还有各个信号启动的先后顺序，也就是平时所说的时序，这是非常关键的。
4. BSYNC电路
显示模块输出显示多路同步动态控制信号LCM＿TO＿AP＿HIFA＿BSYNC，分别送至应用处理器U1的AP
12脚、从传感控制器U15的K15脚、缓冲器U5的1脚。
显示多路同步动态控制信号LCM＿TO＿AP＿HIFA＿BSYNC经过缓冲器U5以后输出LCM ＿TO＿AP＿HIFA＿BSYNC＿BUFF信号，分别送到主传感控制器U12的G1脚、显示电源U3的A2脚。
显示多路同步动态控制信号的作用是控制显示屏背光LED同步发光，避免出现显示、灯光不同步的问题。同时还同步控制触摸电路，灯亮显示的时候触摸能同步工作，灯灭不显示的时候锁定触摸屏。
显示多路同步动态控制信号电路如图56所示。
3.7 多功能开关控制电路
在iPhone 5S手机中使用了苹果专用的USB/UART切换芯片U2，U2芯片支持7选1的切换，并且可以通过内部寄存器来控制，U2还支持附件ID的识别功能，可以识别不同的附件接入。
3.8 应用处理器存储器电路
iPhone 5S手机应用处理器部分使用了两个存储器，分别是NAND Flash U4和EEPROM（码片）存储器U6，下面分别进行介绍。
1. 存储器分类
目前市面上使用的存储器有很多种，根据存储介质、存储方式、信息保存和存储用途等分类如图59所示。
目前较为常用的是半导体材料ROM和RAM存储器。
2. NAN D存储器
NOR和NAND是现在市场上两种主要的非易失闪存技术。Intel公司于1988年首先开发出NOR Flash技术，彻底改变了原先由EPROM和EEPROM一统天下的局面。1989年，东芝公司发表了NAND Flash结构，强调降低每比特的成本并具有更高的性能，像磁盘一样可以通过接口轻松升级。但是经过了十多年之后，仍然有相当多的硬件工程师分不清NOR和NAND闪存。
“NAND存储器”经常可以与相“NOR存储器”互换使用。许多业内人士也搞不清楚NAND闪存技术相对于NOR技术的优越之处，因为大多数情况下闪存只是用来存储少量需要多次擦写的代码，这时NOR闪存更适合一些。而NAND则是高数据存储密度的理想解决方案。
NOR的特点是芯片内执行（XIP，eXecute In Place），这样应用程序可以直接在Flash闪存内运行，不必再把代码读到系统RAM中。NOR的传输效率很高，在1~4MB的小容量时具有很高的成本效益，但是很低的写入和擦除速度大大影响了它的性能。
NAND结构能提供极高的单元密度，可以达到高存储密度，并且写入和擦除的速度也很快。应用NAND的困难在于Flash的管理需要特殊的系统接口。
NAND Flash内部结构框图如图60所示。
在iPhone 5S手机中，将NAND Flash分成三个区：隐藏区用于存放开机程序，系统区用于存放系统文
件，用户区用于存放用户数据，如MP3、MP4等。
NAND Flash与NOR Flash相比较，其数据线宽度只有8bit，没有地址总线，I/O接口可用于控制命令和地址的输入，也可用于数据的输入和输出，多了CLE和ALE来区分总线上的数据类别。
NAND Flash信号如表1所示。
3. EEPROM存储器
EEPROM（Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory，电子抹除式可复写只读存储器，或写作E2PROM）是一种可以通过电子方式多次复写的半导体存储设备。
iPhone 5S手机应用处理器部分增加一个EEPROM存储器U6，U6通过I2C总线与应用处理器进行通信，原理图如图62所示。
3.9 应用处理器功率控制电路
当应用处理器功率过高时，VCC＿MAIN功率也会升得过高，此时电源管理芯片U7内部温度传感电路开启PP＿VCC＿MAIN＿UVLO＿SENSE=3.8V，MAIN＿UVLO＿SENSE 经分压后给U1600的 B2脚后，U1600的A2脚为高电平时，当U1600的A2脚为高电平时，Q1600饱和（D极与S极短接），使SOCHOTO为低电平，那么应用处理器的工作功率也就降低温度下降，那VCC＿MAIN＿SENSE也就为降低，从而使应用处理器正常工作。
应用处理器控制电路如图63所示。
这个控制过程其实就是闭环控制过程：取样一—比较一—控制一—输出。把应用处理料比作发动机，那么这个电路就相当于“节气门”，控制适当的“节气门”使发动机工作在合适的功率状态。
2024年2月21日发(作者：通宜然)
一、 iPhone 5S射频电路及工作原理
iPhone 5之前的所有手机射频电路都是采用的英飞凌芯片，而iPhone 5S没有继续使用英飞凌的芯片，而是采用了高通的WTR1605。
高通WTR1605芯片支持WCDMA HSPA+，CDMA 2000 EVDO Rev.B、TD＿SCDMA、TD＿LTE、FDD＿LTE、EDGE、GPS，全球网络制式几乎全部都支持。
对应使用的基带芯片是高通MDM9615M，而MDM9615M也是一款近乎“变态”的芯片，是真正意义上的全球制式基带芯片，上述所说的WCDMA HSPA+、CDMA2000 EVDO Rev.B 、TD＿SCDMA、TD＿LTE、FDD＿LTE、EDGE、GPS均在支持范围之列。
iPhone 5S手机从某种意义上来说，是全球网络制式“通吃”的手机。
1.1 iPhone 5S射频电路分析
iPhone 5S射频电路主要由天线部分（LOWER＿AN）、天线开关（U2000＿RF）、发射滤波器（FL2＿RF）、发射滤波器（U9＿RF）、BAND5/BAND8功放（U58＿RF）、LTE BAND13/BAND 17功放（U1317＿RF）、LTE
BAND20功放（U207＿RF）、BAND1/BAND4功放（U14＿RF）、BAND2/AND3功放（U23＿RF）、DRX接收滤波器（U16＿RF）、功放供电（U11＿RF）、射频处理器（U3＿RF）、基带处理器（U1＿RF）、基带电源（U2＿RF）等组成。WiFi蓝牙电路主要由WiFi蓝牙天线、天线接口J10＿RF、天线开关（U12＿RF）、WiFi蓝牙模块（U8＿RF）等组成。iPhone 5S射频电路框图如图1所示。
1.2 各频段电路分析
iPhone 5 S手机支持2G、3G、4G网络，有多个频段使用一个芯片，再加上原理图中芯片分散，给电路分析造成一定难度。为了分析方便，下面以频段划分对各频段电路进行分析。
1. 2G GSM电路分析
iPhone 5S手机2G GSM网络支持4个频段，分别是GSM 850MHz、GSM 900MHz、DCS
1800MHz、PCS 1900MHz。
DCS 1800MHz接收信号由天线接口J4＿RF进入，经滤波器FL＿10＿RF送至 GSM功率放大器U2000＿RF（U2000＿RF是天线开关，同时集成了GSM功放电路，所以会在下面的电路中把U2000＿RF叫做天线开关）内部，经过U2000＿RF内部的天线开关，接收信号由U2000＿RF的TRX6脚输出50＿DCS＿RX信号，经过接收滤波器FL6＿RF送至射频处理器U3＿RF进行处理，射频处理器U3＿RF输出接收基带信号送至基带处理器U1＿RF内部解调出声音信号。
PCS 1900MHz接收信号由天线接口J4＿RF进入，经滤波器FL10＿RF送至GSM功率放大器U2000＿RF内部，经过U2000＿RF内部的天线开关，接收信号由U2000＿RF的TRX7脚输出50＿PCS＿RX信号，经过
接收滤波器FL6＿RF送至射频处理器U3＿RF进行处理，射频处理器U3＿RF输出接收基带信号送至基带处理器U1＿RF内部解调出声音信号。
DCS 1800MHz、PCS 1900MHz的发射信号由射频处理器U3＿RF输出50＿XCVR＿2G＿HB TX信号至U200＿RF进行功率放大后，经FL10＿RF送至天线发射出去。
GSM 850MHz接收信号通道和BAND 5共用，GSM 900MHz接收信号通道和BAND 8共用。 GSM850/900MHz发射信号由射频处理器U3＿RF输出50＿XCVR＿2G＿LB＿X信号至U2000＿RF进行功率放大后，经FL10＿RF送至天线发射出去。
iPhone 5S手机2G GSM框图如图2所示。
2. BAND 1路分析
BAND 1 3G支持CDMA 2000 BC6（1921~2169MHz），3G支持UMTS B1（1922~2168MHz），4G支持LTE B1（1920~2170MHz）。
BAND 1接收通道信号由天线接收进来后，经天线接口J4＿RF、滤波器FL10＿RF、天线开关U2000＿RF送至BAND 1功率放大器U14＿RF，接收信号100＿B1＿DUPLX＿RX＿P、100＿B1＿DUPLX＿RX＿N由U14＿RF输出后送至射频处理器U3＿RF，解调出基带I/Q信号后送至基带处理器。
BAND 1发射通道信号50＿BI＿TX＿SAW＿IN由射频处理器U3＿RF输出后，经发射滤波器U9＿RF滤波，送至功率放大器U14＿RF进行放大，输出50＿B1＿DPLX＿ANT发射信号经U2000＿RF、FL10＿RF经天线发射出去。
iPhone 5S手机BAND 1框图如图3所示。
3. BAND 2电路分析
BAND 2支持3G CDMA2000 BC1（824~894MHz）、3G UMTS B2（817~868MHz）、4G LTEB2（826~892MHz）、4G LTE B25（824~894MHz）频段。
BAND 2接收通道信号由天线接收进来后，经天线接口J4 RF、天线开关U2000 RF送至BAND2功率放人器U23 RF，接收信号50 B2 DUPLX RX由U23 RF输出后送至射频处理器U3 RF，解调出基带I/Q信号后送至基带处理器。
BAND 2发射通道信号50 B2 TX SAW IN由射频处理器U3 RF输出后，经发射滤波器U9 RF滤波，送至功率放大器U23 RF进行放大，输出50 B2 DPLX ANT发射信号经U2000 RF再经天线发射出去。
iPhone 5S手机BAND 2框图如图4所示。
4电路分析
BAND 4支持3G CDMA 2000 BC 15（1711 -2155MHz）、UMTS B4（1712-2153MHz）、4G（LTE B4（1710-2155MHz）。
BAND 4接收通道信号由天线接收进来后，经天线接口J4 RF、天线开关U2000 RF送至BAND4功率放大器U14 RF，接收信号100 B4 DUPLX RX，由U14 RF输出后送至射频处理器U3 RF，解调出基带I/Q信号后送至基带处理器。
BAND 4发射通道信号100 B4 TX SAW IN由射频处理器U3 RF输出后，经发射滤波器U9 RF滤波，送至功率放大器U14 RF进行放大，输出50 B4 DPLX ANT发射信号经U2000 RF再经天线发射出去。iPhone 5 S手机BAND 4框图如图5所示。
5. BAND 5电路分析
BAND 5支持2G GSM850/900频段、3G CDMA 2000 BCO(817-868MHz）、3G CDMA 2000 BC 10（826-892MHz）、3G UMTS B5（824-894MHz），4G LTE B5（820-870 MHz）、4G LTE B18（820-870MHz）、4G LTE B19（835-885
MHz）、4G LTE B26（819-889 MHz）频段。
BAND 5接收通道信号由天线接收进来后，经天线接口J4 RF、天线开关U2000 RF送至BAND5功率放大器U58 RF，接收信号100 B5 DUPLX RX P，100 B5 DUPLX RX N由U58 RF输出后送至射频处理器U3 RF，解调出基带I/Q信号后送至基带处理器。
BAND 5发射通道信号50 XCVR B5 TX，由射频处理器U3 RF输出后，经发射滤波器FL2 RF滤波，送至功率放大器U58 RF进行放大，输出50 B5 DPLX ANT发射信号经U2000 RF再经天线发射出去。
iPhone 5S手机BAND 5框图如图6所示。6. BAND 8电路分析
BAND 8支持3G UMTS B8（882.4~957.6 MHz）、4G LTE B8（885~954.9 MHz）频段。
BAND 8接收通道信号由天线接收进来后，经天线接口J4 RF、滤波器FL10 RF、天线开关U2000 RF送到BAND 8功率放大器U58 RF，接收信号100 B8 DUPLX RX P、100 B5 DUPLX RX N由U58 RF输出后送至射频处理器U3 RF，解调出基带I/Q信号后送至基带处理器。
BAND 8发射通道信号50 XCVR B8 TX由射频处理器U3 RF输出后，经发射滤波器FL2 RF滤波，送至功率放大器U58 RF进行放大，输出50 B8 DPLX AN发射信号经U2000 RF、FL10再经天线发射出去。
iPhone 5S手机BAND 8框图如图7所示。
7. LTE BAND 3电路分析
LTE BAND 3支持4G（1710-1880MHz）频段。
LTE BAND 3接收通道信号，由天线接收进来后，经天线接口J4 RF、天线开关U2000 RF送至BAND 3功率放大器U23 RF，接收信号50 B3 DUPLX R由U23 RF输出后送至射频处理器U3 RF，解调出基带 I/Q信号后送至基带处理器。
LTE BAND 3发射通道信号50 B3 B4 TX SAW IN，由射频处理器U3 RF输出后，经发射滤波器U9 RF滤波，送至功率放大器U23 RF进行放大，输出50 B3 DUPLX ANT发射信号经U2000 RF再经天线发射出去。
iPhone 5 S手机LTE BAND 3框图如图8所示。
8. LTE BAND 13、BAND 17电路分析
4G LTE BAND 13（746-787MHz）接收通道信号由天线接收进来后，经天线接口J4 RF，滤波器FL10 RF、天线开关U2000 RF送至LTE BAND 13功率放大器U1317 RF，接收信号100 B13 DUPLX RX P，100 B13 DUPLX RX N由1317 RF输出后送至射频处理器U3 RF，解调出基带I/Q信号后送至基带处理器。发射通道信号50 XCVR B13 B17 B20 TX由射频处理器U3 RF输出后，经发射滤波器FL2 RF滤波，送至功率放大器U1317 RF进行放大，输出50 B17 DPLX ANT再发射信号经U2000 RF，FL10 RF经天线发射出去。
4G LTE BAND 17（704-746MHz）接收、发射通道信号流程与4G LTE BAND 13类似，不再赘述。
iPhone 5S手机的LTE BAND 13、LTE BAND 17框图如图9所示。
9. LTE BAND 20电路分析
4G LTE BAND 20频率范围为796-857MHz。接收、发射通道信号流程与LTE BAND 13、LTEBAND 17类似，在此不再赘述。
iPhone 5S手机LTE BAND 20框图如图10所示。
以上以框图的形式介绍了iPhone 5S手机射频电路的工作原理及信号流程，通过上面的介绍，应该了解和掌握如何区分2G、3G、4G信号及其工作流程。
1.3 WLAN/蓝牙电路
iPhone 5S手机WLAN/蓝牙电路使用U8 RF模块完成了WLAN 2.4G/5G、蓝牙信号的处理。U8 RF模块集成度较高，外围元件少，Wi-Fi/蓝牙电路框图如图11所示。
供电电压PP VCC MAIN WLAN送到U8 RF的27、28、46、47脚，供电电压PP WLAN VDDIO 1V8送到U8 RF的16脚。
其中2.4G WLAN信号经过C106送到U8 RF的43脚，5G WLAN信号经过C107送到U8 RF的54脚。蓝牙不使用单独的天线，而是和2.4G天线共用。
WLAN信号与应用处理器通过WLAN COEX RXD、SDIO DATA 1，SDIO DATA 2 ，WLAN COEX TXD信号进行数据交换。
应用处理器通过BT UART RXD、BT DART TXD、BT UART RTS L、BT UART CTS L信号对U8 RF中的蓝牙模块进行控制，蓝牙声音信号通过BT PCM CLK、BT PCM SYNC、BT PCM OUT、BT PCM IN与应用处理器进行传输。
应用处理器通过HSIC接口对U8 RF进行控制，电源管理芯片U7通过WLAN REG ON、BT REG ON对U8 RF进行控制。32K时钟信号送到U8 RF的36脚。
WLAN/蓝牙电路如图12所示。
二、 基带电路及工作原理
iPhone 5S手机使用了美国高通的MDM9615M芯片，MDM9615M是美国高通推出的支持LTE（FDD和TDD）、双载波HSPA+，EV-DO版本B和TD-SCDMA的Mobile Data Modem（MDM）芯片，该芯片组采用28nm节点技术制造，是MDM9600产品系列高度优化的后继产品。
新的芯片组配备一个专用处理器，从而使OEM厂商凭借附加的增值服务可令其产品实现差异化，无需外部应用处理器就能开发Wi-Fi热点产品。两款芯片均兼容高通公司的Power Optimized Envelope Tracking（Q-POET）解决方案。该解决方案能够提供更好的功耗和散热能力，从而实现更小的终端外形。
芯片组还通过使用高通公司的干扰消除与均衡（Q-ICE）算法实现业内领先的调制解调器性能，从而使用户数据流量更高，网络容量更大。除支持LTE TDD外，MSM9615还支持TD-SCDMA，这使其成为一种非常适合中国移动宽带市场的优化芯片组解决方案。
MDM9615M和MDM8215可与WTR1605射频芯片和PM8018电源管理芯片配对，提供高度集成的芯片组解决方案。
2.1 基带处理器MDM9615M电路
1．基带处理器MDM9615M电路框图
基带处理器MDM9615M电路框图如图13所示。
2．基带处理器供电电路
基带处理器有多路内核供电，为内部不同电路供电。
3．基带处理器控制信号
基带处理器的控制信号比较复杂，主要来控制射频处理器的工作，以及控制不同BAND的频段工作。
4．基带处理器基带I/Q信号
由射频处理器送来的基带I/Q信号送入到基带处理器U1 RF的U8、W8、Y8、AA8脚，非连续接收基带I/Q信号送入到U1 RF的Y10、AA10、Y9、AA9脚。
基带处理器U1 RF的发射基带I/Q信号从Y6、AA6、Y5、AA5、W6脚输出，送至射频处理器U3 RF。
基带处理器基带I/Q信号如图16所示。
2.2 基带工作时序
1．基带电路工作时序
基带电源管理电路U3 RF开机时序如图17所示。图中的数字表示工作的先后顺序，时序图对基带部分电路至关重要。
电路U3 RF开机时序如下：
①电池J6给基带电源管理芯片U2 RF供电。
②应用处理器U1 AP发出Radio On的开启信号给基带电源管理芯片U2 RF。
③应用处理器电源U7发出Reset PMU L少的复位信号。
④基带电源管理芯片U2 RF启动19.2 MHz时钟信号。
⑤基带电源管理芯片U2 RF开启后提供基带处理器U1 RF和基带电源管理芯片U2 RF内部的工作电压（PP SMPS1 MSMC和PP SMPS1 MSME等）。
⑥然后基带电源管理芯片U2 RF发出SLEEP CLK 32K主时钟和PMIC RESOUT L复位信号到U1 RF。
⑦基带处理器U1 RF具备电压、时钟和复位后，通过HSIC BB DATA和HSIC BB STROBE读取NAND的开机固件，从而运行开机程序并开机。
⑧开机后基带处理器U1 RF送出PS HOLD给基带电源管理芯片U2 RF，让其维持供电。
⑨基带处理器U1 RF给CPU发出准备就绪信号PBL RUN BB HSIC1 RDY。
⑩应用处理器侦测到PBL RUN BB HSIC1 RDY信号后发出AP HSIC1 RDY开启高速数据信号到U1 RF，BB接收到后运行程序并初始化BB NOR（U6 RF）。
2．基带开机时序图
上面已经介绍了基带的电路工作时序，下面换一个角度再看下基带开机时序图，如图18所示。
2.3 基带电源电路
基带电源芯片U3 RF的作用是将BATT电压转换为RF部分电路所用的各种电压，另外基带电源管理芯片还集成了时钟产生电路，产生19.2MHz、32.768kHz的时钟信号。
1．基带电源管理电路控制信号
基带电源管理电路控制信号主要来自于基带处理器U1 RF和应用处理器U1 AP，它们工作的先后顺序请参考上面介绍的时序图。
基带电源管理电路控制信号如图19所示。
基带电源管理电路U2 RF的1、2脚外接19.2MHz时钟，19.2MHz时钟信号从U2 RF的19、25脚输出，32kHz时钟信号从U2 RF的26脚输出。
2．基带电源管理电路供电输出
基带电源管理电路有多路供电输出，给射频处理器及附属电路提供电源。
2.4 基带Nor Flash电路
基带处理器MDM9615M使用了MX25U1635E型号（U6 RF）Nor Flash，Nor Flash和基带处理器之间的通信使用了SPI接口。存储射频部分射频参数，通过SPI总线与基带进行通信。
1. SPI接口
SPI（Serial Peripheral Interface，串行外设接口），它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。SPl有三个寄存器，分别为控制寄存器SPCR、状态寄存器SPSR和数据寄存器SPDR。
外围设备包括FLASH、RAM、网络控制器、LCD显示驱动器、A/D转换器和MCU等。SPI总线系统可直接
与各个厂家生产的多种标准外围器件直接接口，该接口一般使用4条线：串行时钟线（SCLK）、主机输入/从机输出数据线MISO、主机输出/从机输入数据线MOSI和低电平有效的从机选择线NSS（有的SPI接口芯片带有中断信号线INT、有的SPI接口芯片没有主机输出/从机输入数据线MOSI）。
SPI接口是在CPU和外围低速器件之间进行同步串行数据传输，在主器件的移位脉冲下，数据按位传输，高位在前，低位在后，为全双工通信，数据传输速度总体来说比I2C总线要快，速度可达到几兆比特每秒。
接口包括以下4种信号。
．MOSI一主器件数据输出，从器件数据输入。
．MISO一主器件数据输入，从器件数据输出。
．SCLK-时钟信号，由主器件产生。
．NSS一从器件使能信号，由主器件控制，有的芯片会标注为CS（Chip Select）。
在点对点的通信中，SPI接口不需要进行寻址操作，而且为全双工通信，显得简单高效。在多个从器件的系统中，每个从器件需要独立的使能信号，硬件上比I2C系统要稍微复杂一些。
2. Nor Flash电路
基带处理器MDM9615M的Nor Flash电路如图22所示。
三、应用处理器及工作原理
2013年，在苹果公司新品发布会上，最为亮眼的当属iPhone 5S搭载的采用64位架构的A7处理器了。增加的寄存器，让A7的计算更有效率，显著提高了编码和解码这类计算任务的表现。同时，更高的时钟速度和改进的GPU将使新的iPhone 5S产生质的飞跃。但是64位处理会消耗更多的内存。
3.1 应用处理器电路框图
iPhone 5S手机的应用处理器是CPU＋PSRAM模式，是整机的中央处理器，由整机系统的核心运算和控制＋系统运行内存组成，主要功能包括：
（1）整机系统的核心算术和逻辑运算；
（2）存储器（内存PSRAM，开机引导程序存储器，大容量程序存储器NAND FLASH）管理；
（3）I/O端口管理与数据交换（I2C、I2S、UART、SDIO、GPIO、USB、MIPI等）；
（4）外围设备的管理以及控制；
（5）其他逻辑控制；
（6）DDR内存（1GB）叠加在CPU上构成POP。
在iPhone 5S手机中，除了射频部分外，所有的功能都是由应用处理器U1 AP直接控制完成的。从电路结构来看，可以分为显示模块（包含摄像头部分）、多进多出控制模块、存储器模块、传感器模块、音频模块和电源模块等。
iPhone 5S手机应用处理器电路框图如图24所示。
iPhone5S手机的应用处理器电源电路集成了供电和充电这两部分功能，为应用处理器电路提供各种供电需求，具体功能描述如下：
（1）将USB或BATT电压转换成应用处理器部分电路所需的各种工作电压；
（2）产生CPU复位信号；
（3）RTC时钟基准；
（4）具备电压控制（输出、关闭）功能及马达接口；
（5）电池充放电管理；
（6）USB供电模式；
（7）温度检测。
1．电源电路开机时序
iPhone 5S手机电源电路开机时序如图25所示。
电源电路开机时序如下：
（1）电池直接给电源管理器供电，电源管理器输出PP1V8 Always电压至开机触发脚，此时做好开机准备。
（2）按下开机键开机触发引脚电平被拉低，触发电源管理器开始工作电源管理器输出各组电压给各个模块正常供电。
（3）当CPU供电正常，CPU工作时开始为CPU提供工作频率，同时电源管理器给CPU输入复位信号，当CPU完成复位后开始读取NAND Flash的开机引导程序并进行开机自检。
（4）CPU开机自检通过后，会输出开机维持信号给电源管理器，使电源管理器输出稳定的电压给各个模
块供电。
2．电源供电
应用处理器电源U7供电电压由电池接口J6的5、6脚提供。
当接入充电器时，充电电压信号PP5V0＿USB CONN经过Q2、U2送到电源管理芯片U7的L1、L2、M1、M2脚。
电源管理芯片U7的G1、G2脚输出PP VCC MAIN电压，分别送到显示电源U3、LCD背光U23、MESA升压芯片U10等电路。电源管理芯片U7分别输出多路Buck、VLDO电压为各部分芯片提供供电。
电源供电框图如图27所示。
3．充电电路
当插入充电器后，PP5V0 USB CONN电压通过Q2转变为PP5V0 USB＿PROT电压输入电源管理芯片U7和多功能开关U2，U2发送一个OVP SW EN L信号给U7，U2检测PP5V0 USB PROT的电压在所规定的范围内，正确则U2导通，发送一个PMU HOST RESET信号给U7，使U7正常工作，同时接上电池，电池输断个PP BATT VCC电压给U7，U7发送一个PMU SENSE信号检测PP BATT VCC电压，如果PP BATT VCC电压不够则PP5V0 USB PROT电压通过PMU开始为电池充电。
充电电路框图如图28所示。
Q2是充电电压过压保护管，避免充电电压过高对手机芯片造成损害，应急维修的时候Q2可以短接，Q2过压保护管如图29所示。
4．应用处理器温度保护电路
应用处理器部分的温度保护电路由电源管理芯片完成，保护手机避免在过高温度的环境中使用而可能造成的损坏。
5．应用处理器电源管理Buck电路
在应用处理器电源管理电路中使用了多个Buck（降压式变换电路）电路，多路Buck好处是为了让多核CPU在处理数据时不会相互干扰，用一个Buck可能负载过大，承受不了这么高的电流。
（1）Buck电路工作原理
DC/DC Buck称作直流开关型降压稳压器，又叫做直流降压斩波器，DC/DC Buck就是使用电感和电容作为能量存储器件，实现从高压到低电压的转换，通过开关管的导通时间使负载得到恒定的输出电压。
Buck电路框图如图31所示。
在图31中，L是储能滤波电感，它的作用是在控制开关接通期间限制大电流通过，防止输入电压直接加到负载上，对负载进行电压冲击，同时对流过电感的电流转化成磁能进行能量存储，然后在控制开关关断期间把磁能转化成电流继续向负载提供能量输出；C是储能滤波电容，它的作用是在控制开关接通期间把流过储能电感的部分电流转化成电荷进行存储，然后在控制开关关断期间把电荷转化成电流继续向负载提供能量输出；VD是整流二极管，主要功能是续流作用，故称它为续流二极管，其作用是在控制开关关断期间，给储能滤波电感L释放能量提供电流通路。
（2）Buck输出电路框图
应用处理器电源管理U7的Buck输出电路共有11路，框图如图32所示。
6．电源电路总线接口
（1）I2C总线
I2C（Inter-Integrated Circuit，I2C）用做应用处理器U1与电源管理芯片U7之间的命令、数据传输，以及电源管理芯片U7内部ADC所转换的数字信息经过I2C写入应用处理器U1内。
（2）DWI总线
DWI（Double Wire Interface，DWI）是应用处理器U1与电源管理芯片U7之间的串行接口线，电源管理芯片U7的软件控制接口，能增强 I2C控制和校正输出的电压等级和背光电压等级。
DWI支持两种模式：直接传输模式，用于CPU控制PMU输出电压的调整；同步传输模式，用于背光驱动的控制。
（3）GPIO接口
GPIO（General Purpose Input Output，通用输入/输出），产品能够提供额外的控制和监视功能；
每个GPIO端口可通过软件分别配置成输入或输出，提供推挽式输出或漏极开路输出。
7. 模拟多路复用器电路
模拟多路复用器（Analog Multiplexers，AMUX）是用来选择模拟信号通路的，在iPhone 5S手机中，使用了2×8个模拟多路复用器。
模拟多路复用器电路如图33所示。
模拟多路复用器在实际应用中取代了更多的测试点，通过内部多路模拟开关将需要测试的模拟量与公共测试点（也称超级测试点）相连，既可以通过电源管理芯片U7内部ADC来转换该模拟量，再读取其结果，也可以在超级测试点通过万用表测量其模拟量大小。
模拟多路复用器内部框图如图34所示。
8. MESA升压电路
在iPhone 5S手机中还增加了U10芯片，MESA通过Dock connector（尾插接口）给U10提供使能信号（MESA TO BOOST EN），使得VCC MAIN经过U10升到16.5V，再经过Dock Conn给MESA。
MESA升压电路框图如图35所示。
除了以上功能外，应用处理器电源管理U7还产生CPU复位信号，提供RTC时钟基准等。
3.3 应用处理器音频编解码电路
1．音频编解码电路框图及基本概念
在iPhone 5S手机中音频编解码电路完成了所有音频信息的处理，音频编解码芯片和应用处理器之间的信息传输采用了I2S总线。
音频编解码电路的框图如图36所示。
在音频编解码电路中都标注了CODEC，CODEC是分别取coder前两个字母和decoder前三位字母组合而成的，音频压缩技术指对原始数字音频信号流（PCM编码）运用适当的数字信号处理技术，在不损失有
用信息量，或所引入损失可忽略的条件下，降低（压缩）其码率，称为压缩编码，并且具有相应的逆变换，称为解压缩码或压缩译码。
2．音频编解码电路供电及MIC偏压
音频编解码电路的供电有4路，其中PP VCC MAIN送至音频编解码芯片的L6、H11脚，PP1V8送至U21的A11、B10、B9脚，PP1V8＿SDRAM送至U21的G11脚，PP1V8 VA L19 L67送至U21的J1脚。MIC偏压电路由R100、C237、C238及U21内部电路组成。
3．音频输入及输出电路
iPhone 5 S手机有三路音频输入，分别是主MIC、耳机MIC、录音MIC。在iPhone 4和4S上使用了Audience语音通话增强芯片，其降噪效果受到了广泛好评，Audience的earSmart语音通话增强芯片已被广大智能手机厂商采用。但苹果从iPhone 5开始选择了自行研发，转由Cirrus Logic定制CODEC音频芯片完成，为增强效果，定制CODEC开始支持三路ADC输入，即三路麦克风采样的方式增强通话降噪能力，而在iPhone 5S上，定制音频芯片的功能和音质并没有变化，但体积减少了30%。
iPhone 5S手机有三路音频输出，分别是听筒输出、HAC输出、耳机输出。
HAC是什么意思呢？HAC手机是能兼容助听器的手机。HAC全称为Hearing Aid Compatibility，是手机支持助听器兼容性的一种标准。在北美以及欧洲，大多数知名手机厂商以及通信设备供应商会提供其辐射对频率干扰非常小的手机，且能够和助听器电感线圈或者麦克风兼容。HAC涉及到两个兼容系数M和T（M是针对麦克风接听的兼容性；T是针对感应线圈接听的兼容性）。手机对助听器麦克风干扰满足M4级，干扰性最小；电感兼容系数达到T4级，助听器内置电感线路和手机兼容性最好。
4．音频放大输出电路
为了提供更优质的音乐播放及免提语音功能，iPhone 5S手机使用了一个单独的芯片U22做为放大电路。
音频编解码芯片U21通过I2S总线和音频放大电路U22进行通信，放大后的音频信号从U22的D2、C2脚输出至扬声器。
在iPhone 5S手机中，使用了M7协处理器，全新M7协处理器是A7处理器的得力助手。它专为测量来自加速感应器、陀螺仪和指南针的运动数据而设计，如果没有它，这项任务通常会落在A7芯片身上。但M7协处理器更擅长于此。追踪身体活动的健身APP现可从M7协处理器读取相关数据，因此无须持续访问A7芯片，从而降低了耗电量。
无论在走路，跑步，甚至开车时，M7协处理器通通知晓。由于M7协处理器知道何时身处行驶的车辆中，因此iPhone 5S不会询问是否要加入路过的无线网络。如果手机许久未动，例如睡觉时，M7协处理器会减少网络检测，从而节省电池电量。
在芯片领域，如何延长手机的续航能力，永远是一个很矛盾一的问题，增加的电池容量永远与逐步扩大的屏幕尺寸作斗争。这个问题可以说是无解的，而芯片厂商所能够做的就只有增强内部的控制。手机的功耗优化是无止境的，有时候并不能确定是否该减少，因为不知道手机正在做什么，但是加入传感器后，手机会变得更加智能，能够智能判断用户的行为，并且能做出更加细致的调整。
而iPhone 5S手机中搭载的M7协处理器，就是传感器数据的处理中心。在苹果官方的描述中，M7用来“持续地测量运动数据”，包括来自加速计、陀螺仪和指南针的数据。在将来，光线传感器、距离传感器和重力传感器的数据，可能也会交由M7协处理器来处理。
1．传感器电路框图
iPhone 5S手机的传感器电路框图如图40所示。
2．指南针电路
iPhone 5S手机的指南针电路U16有两路供电电压，分别是PP3V0 IMU、PP1V8 OSCAR，指南针电路U16通过SPI总线和应用处理器U1进行通信，M7协处理器通过片选信号和中断信号来控制U16的工作。
指南针芯片U16的D4脚为复位信号，该信号连接芯片的地方还有一个小圆圈，这个小圆圈表示此信号低电平有效。
复位信号在每次关机时就会令U16内部Data复位一次。
3．加速传感器电路
iPhone 5S手机的加速传感器电路U18有两路供电电压，分别是PP3V0 IMU、PP1V8 OSCAR，加速传感器电路U18通过SPI总线和应用处理器U1进行通信，M7协处理器通过片选信号和两路中断信号来控制U18的工作。
4. 陀螺仪电路
iPhone 5S手机的陀螺仪电路U8有两路供电电压，分别是PP3V0 IMU、PP1V8 OSCAR，陀螺仪电路U8通过SPI总线和应用处理器U1进行通信，M7协处理器通过片选信号和两路中断信号来控制U18的工作。
陀螺仪提供角速度侦测，与指南针一起辅助GPS精确导航。照相时防止抖动，协助相机进行高质量拍摄。
陀螺仪内部有电荷泵电路，内部的升压电路产生11V的工作电压给陀螺仪，使其能正常工作，U8的14脚外接C11为电荷泵滤波电容。
3.5 应用处理器显示电路
iPhone 5 S手机搭载了4.0英寸的Multi-Touch（多点触控）触摸面板，配备Retina Display（视网膜屏幕），分辨率为1136×640px，像素密度达326 PPI（图像的采样率，表示在图像中每英寸所包含的像素数目）。
iPhone 5S手机配备800万像素摄像头，具有F2.2光圈和全新的TrueTone双闪光灯。单个像素尺寸提升为1.5μm，传感器面积比之前iPhone 5的大了15%。支持拍摄分辨率为3264 ×2448px的照片。iPhone
5S还支持全景拍摄，全景照片可达2800万像素。iPhone 5S的摄像头也支持拍摄1080P的视频和慢动作视频。
为了方便，在这里将摄像头电路与显示电路一起进行介绍，显示电路框图如图44所示。
1．显示电源电路
iPhone 5S手机增加了U3芯片，通过与CPU通信从而为显示模块和触摸模块提供-5.7V、5.7V、5.1V电压。
显示电源电路框图如图45所示。
显示电源电路仍然采用常见的Buck电路，电感L19与U3内部电路共同组成升压振荡电路，CPU通过I2C总线控制其工作，显示电源电路原理图如图46所示。
VCC MAIN为电源3.8V供电，L19为储能电感，S1为开关（2MHz），D1为续流二极管，S1和D1均在U3内部；C331、C348、C342为滤波电感，与L19构成LC滤波电路。
当开关S1导通时，VCC MAIN、L19、S1构成回路，此时，电源给L19充能，L19将电能转化为磁能储存起来。同时，C331、C348中储蓄的电荷继续向负载供电，D1防止电容经过S1对地放电，如图47所示。
当开关S1断开时，VCC MAIN、L19、D1、负载构成回路。此时，L19在开启储磁能转化为电流。与VCC MAIN一起向负载供电。同时，对C331、C348充电，如图48所示。
开启和关闭过程不断重复，起到升压的作用，升压过程就是一个电感的能量传递过程，充电时，电感吸收能量，放电时电感放出能量。电容在电感充电时给负载端放电保持一个持续的电流。
2．背光供电电路
显示屏的背光由芯片U23完成，U23可以驱动两组共8个LED实现背光，通过I2C总线调整内部寄存器来控制电流大小从而控制屏幕亮度。
背光供电电路原理图如图49所示。
3．显示电路
显示屏信号由CPU通过MIPI信号接口输出，经过接口J5送至显示屏，显示屏的背光供电送到接口J5的17、19、21脚，显示屏供电送至接口J5的1、3、5脚。
在显示屏电路中使用了MIPI接口，MIPI即移动产业处理器接口（Mobile Industry Processor Interface，MIPI）联盟。是MIPI联盟发起的为移动应用处理器制定的开放标准。
4．后置摄像头电路
苹果在发布会上提到iPhone 5S后置iSight相机是全球最受欢迎的相机，所以iPhone 5S中升级相机传感器并不是很让人意外。苹果并没有选择增加更多的像素，而是增大了感光元件，这将使照片更出色。所有这一切，令iPhone 5S上的iSight摄像头感光度提升了33%。 A7处理器将帮助iSight相机实现更好的效果，iPhone 5S的照片高光和阴影处细节更好，噪点更少。
iPhone 5S的相机传感器还拥有自动图像防抖动功能。其工作方法是以很短的曝光时间拍摄4张照片。然后，这些照片的最佳部分被组合成一张图像，最大限度减少噪点以及物体运动和手部抖动带来的影响。
iPhone 5S的图像传感器可以拍摄每秒120帧的720p视频，拍摄完成后，选出要放慢速度的部分，然后该片段即会以1/4的速度播放。
iPhone 5S后置摄像头电路如图51所示。
在iPhone 5S主摄像头电路中，数据信号通过MIPI数据接口进行通信。供给摄像头电路的有4路电压，分别是PP2V5＿RCAM＿AF＿CONN、PP1V2＿RCAM＿CONN、PP1V8＿RCAM ＿CONN、PP2V85＿RCAM＿CONN。CPU通过I2C总线控制主摄像头的工作。
5．前置摄像头电路
前置摄像头数据信号和前置摄像头一样，也是通过MIPI数据接口进行通信的，相对后置摄像头来说还是比较简单的。
6．闪光灯电路
iPhone 5S中的相机配备了双LED智能True Tone闪光灯，拍照时相机会自动判断所需的白光与黄光的恰当百分比和强度。最终呈现出色彩更生动逼真的美妙图像。色调既不太冷，也不会太暖，高光效果更出色，肤色表现更自然。
供电电压送至闪光灯驱动U17的A2、B2脚，电感L5和U17共同组成振荡电路，闪光灯驱动信号从A3、B3、C3、A4、B4、C4、D4脚输出。
闪光灯电路原理图如图53所示。
3.6 触摸屏电路
在iPhone 5S手机触摸屏电路中，使用了U12、U15两个芯片完成了触摸信号的转换和处理。
1．电容式触摸屏
目前大部分手机的触摸屏都是电容式触摸屏，下面简单介绍电容式触摸屏的工作原理。电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层，再在导体层外加上一块保护玻璃，双玻璃设计能彻底保护导体层及感应器。
电容式触控屏可以简单地看成是由四层复合屏构成的屏体：最外层是玻璃保护层，接着是导电层，第三层是不导电的玻璃屏，最内的第四层也是导电层。最内导电层是屏蔽层，起到屏蔽内部电气信号的作用，中间的导电层是整个触控屏的关键部分，4个角或4条边上有直接的引线，负责触控点位置的检测。
电容式触摸屏的4边均镀上狭长的电极，在导电体内形成一个低电压交流电场。在触摸屏幕时，由于人体电场，手指与导体层间会形成一个耦合电容，4边电极发出的电流会流向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于触摸屏幕后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置。电容触摸屏的双玻璃不但能保护导体及感应器，更能有效地防止外在环境因素对触摸屏造成的影响，就算屏幕沾有污秽、尘埃或油渍，电容式触摸屏依然能准确算出触摸位置。
2．触摸电路供电
在iPhone 5S手机中，单独增加了一个显示电源U3为显示和触摸电路供电，U3的工作原理在前面己经讲过了，不再赘述。
显示电源U3输出PP5V1＿GRAPE＿VDDH、PN5V7＿ SAGE＿AVDDN、PP5V7＿SAGE AVDDH电压至U12和U15。电源管理芯片U7输出PP1V8＿GRAPE、PP1V8电压至U12和U15。
3．触摸电路工作原理
U12（主感应控制器）内部主要由ADC（模数转换）、校准系统和ARM组成。ADC主要负责将模拟的电容变化量信号转换为X-Y坐标信息传送给ARM，ARM对这些坐标信息进行解析，转变为相应的动作或功能信息，传送给校准系统，及时将周围环境（温度、湿度等）的变化对电容感测系统的影响进行校准和补偿，而不用系统做额外的校准动作，这也就是电容式触摸屏为何不需要校准的原因。
U15（从感应控制器、触摸屏驱动）内部主要由激励源和控制逻辑单元组成。激励源通过外加的5.7V电压通过内部升压成13.5V和-12V电压，从而产生启动信号，并发送给驱动线，控制逻辑单元通过算法使驱动线逐行进行扫描，从而确定触碰点的确切位置。
触摸电路如图55所示。
供电电压PP5V1＿GRAPE＿VDDH送到主传感控制器U12的C8脚，PP1V8＿GRAPE送到主传感控制器U12的A1、F4、C5脚；应用处理器输出32kHz时钟信号AP＿TO＿TOUCH＿ SCLK32K＿RESET＿L到主传感控制器U12的D1脚；应用处理器输出SPI总线信号AP＿TO TOUCH＿SPII＿CS＿L，AP＿TO＿TOUCH＿SPII＿SCLK、AP＿TO＿TOUCH＿SPII＿MOSI、TOUCH ＿TO＿AP＿SPII＿MISO分别送到主传感控制器U12的E4、D3、D2、E1脚；主传感控制器U12的内部ADC电路开始工作并输出1.5V电压，B1、C1脚外接1.5V电压滤波电容。
具备以上工作条件之后，主传感控制器U12输出升压启动使能信CUMULUS＿TO＿SAGE＿BOOST＿EN到从传感控制器U15的B2脚，U15内部的升压电路开始工作，输出-12V和13.5V工作电压至触摸屏。
主传感控制器U12与传感控制器U15开始通信（CUMULUS＿VSTM＿OUT<0-19>），经J4输入触摸传输信号Cumulus in<0-14>送到传感控制器U15，然后U15再送给主传感控制器U12加工处理。
在触摸电路中，注意触摸芯片U12、U15的工作条件，还有各个信号启动的先后顺序，也就是平时所说的时序，这是非常关键的。
4. BSYNC电路
显示模块输出显示多路同步动态控制信号LCM＿TO＿AP＿HIFA＿BSYNC，分别送至应用处理器U1的AP
12脚、从传感控制器U15的K15脚、缓冲器U5的1脚。
显示多路同步动态控制信号LCM＿TO＿AP＿HIFA＿BSYNC经过缓冲器U5以后输出LCM ＿TO＿AP＿HIFA＿BSYNC＿BUFF信号，分别送到主传感控制器U12的G1脚、显示电源U3的A2脚。
显示多路同步动态控制信号的作用是控制显示屏背光LED同步发光，避免出现显示、灯光不同步的问题。同时还同步控制触摸电路，灯亮显示的时候触摸能同步工作，灯灭不显示的时候锁定触摸屏。
显示多路同步动态控制信号电路如图56所示。
3.7 多功能开关控制电路
在iPhone 5S手机中使用了苹果专用的USB/UART切换芯片U2，U2芯片支持7选1的切换，并且可以通过内部寄存器来控制，U2还支持附件ID的识别功能，可以识别不同的附件接入。
3.8 应用处理器存储器电路
iPhone 5S手机应用处理器部分使用了两个存储器，分别是NAND Flash U4和EEPROM（码片）存储器U6，下面分别进行介绍。
1. 存储器分类
目前市面上使用的存储器有很多种，根据存储介质、存储方式、信息保存和存储用途等分类如图59所示。
目前较为常用的是半导体材料ROM和RAM存储器。
2. NAN D存储器
NOR和NAND是现在市场上两种主要的非易失闪存技术。Intel公司于1988年首先开发出NOR Flash技术，彻底改变了原先由EPROM和EEPROM一统天下的局面。1989年，东芝公司发表了NAND Flash结构，强调降低每比特的成本并具有更高的性能，像磁盘一样可以通过接口轻松升级。但是经过了十多年之后，仍然有相当多的硬件工程师分不清NOR和NAND闪存。
“NAND存储器”经常可以与相“NOR存储器”互换使用。许多业内人士也搞不清楚NAND闪存技术相对于NOR技术的优越之处，因为大多数情况下闪存只是用来存储少量需要多次擦写的代码，这时NOR闪存更适合一些。而NAND则是高数据存储密度的理想解决方案。
NOR的特点是芯片内执行（XIP，eXecute In Place），这样应用程序可以直接在Flash闪存内运行，不必再把代码读到系统RAM中。NOR的传输效率很高，在1~4MB的小容量时具有很高的成本效益，但是很低的写入和擦除速度大大影响了它的性能。
NAND结构能提供极高的单元密度，可以达到高存储密度，并且写入和擦除的速度也很快。应用NAND的困难在于Flash的管理需要特殊的系统接口。
NAND Flash内部结构框图如图60所示。
在iPhone 5S手机中，将NAND Flash分成三个区：隐藏区用于存放开机程序，系统区用于存放系统文
件，用户区用于存放用户数据，如MP3、MP4等。
NAND Flash与NOR Flash相比较，其数据线宽度只有8bit，没有地址总线，I/O接口可用于控制命令和地址的输入，也可用于数据的输入和输出，多了CLE和ALE来区分总线上的数据类别。
NAND Flash信号如表1所示。
3. EEPROM存储器
EEPROM（Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory，电子抹除式可复写只读存储器，或写作E2PROM）是一种可以通过电子方式多次复写的半导体存储设备。
iPhone 5S手机应用处理器部分增加一个EEPROM存储器U6，U6通过I2C总线与应用处理器进行通信，原理图如图62所示。
3.9 应用处理器功率控制电路
当应用处理器功率过高时，VCC＿MAIN功率也会升得过高，此时电源管理芯片U7内部温度传感电路开启PP＿VCC＿MAIN＿UVLO＿SENSE=3.8V，MAIN＿UVLO＿SENSE 经分压后给U1600的 B2脚后，U1600的A2脚为高电平时，当U1600的A2脚为高电平时，Q1600饱和（D极与S极短接），使SOCHOTO为低电平，那么应用处理器的工作功率也就降低温度下降，那VCC＿MAIN＿SENSE也就为降低，从而使应用处理器正常工作。
应用处理器控制电路如图63所示。
这个控制过程其实就是闭环控制过程：取样一—比较一—控制一—输出。把应用处理料比作发动机，那么这个电路就相当于“节气门”，控制适当的“节气门”使发动机工作在合适的功率状态。