手机常用元器件识别和电路图识读.ppt

第五章 手机常用元器件识别和 电路图识读 1.手机电路中的基本元器件 2.手机电路中的特殊元器件 3.手机电路中的集成电路 4.手机电路图识读 第一节 手机电路中的基本元器件 手机电路中的基本元件主要包括电阻、电容、 电感、晶体管等。由于手机体积小、功能强大，电 路比较复杂，决定了这些元件必须采用贴片式安装 (SMD)，片式元件与传统的通孔元器件相比，贴片元 件安装密度高，减小了引线分布的影响，降低了寄 生电容和电感，高频特性好，并增强了搞电磁干扰 和射频干扰能力。 PCB版图例 12层手机电路板(PCB) 一、电阻 表面贴片安装的电阻元件外型多呈薄片形状， 引脚在元器件的两端。电阻一般为黑色，手机中的 电阻大多未标出其阻值，个别个头稍大的电阻在其 表面一般用三位数表示其阻值的大小，三位数的前 两位数是有效数字，第三位数是10的指数。如100表 示10，102表示1000即1k，当阻值小于10时 ，以*R*表示，将R看作小数点，如5R1表示5.1。 个别手机采用了组合电阻，如诺基亚8210手机 的R805、R120就采用了组合电阻，共有四个引脚和 外电路相连。 二、电容 在手机中，电容一般为黄色或淡蓝色，个别电解除电容也 用红色的，电解电容稍大，无极性电容很小，有的电容在其 中间标出两个字符，大部分电容则未标出其容量。手机中的 电解电容，在其一端有一较窄的暗条，表示该端为其正极。 对于标出容量的电容，一般其第一个字符是英文字母， 代表有效数字，第二个字符是数字，代表10的指数，电容单 位为pF，例，一个电容器标注为G3，通过查表，查出G=1.8， 3=103，那么，这个电容器的标称值为 1800pF。 电解电容器当其外壳极性标志不清时，可用下述方法进 行判别： 用指针式万用表的R10K挡，分别两次对调测量电容器 两端的电阻值，当表针稳定时，比较两次测量的读数的大小 ，取值较大的读数时，这时万用表黑笔接的是电容器的正极 ，红笔接的是电容器的负极，其原理一是利用了万用表内部 的电池用电源，二是利用了电解电容反向漏电流比正向漏电 流大的特性。 三、电感和微带线 电感是一个电抗器件，在电子电路中经常使用。将一根 导线绕在铁芯或磁芯上或一个空心线圈就是一个电感。在手 机电路中，一条特殊的印刷铜线即构成一个电感，在一定条 件下，又称其为微带线。电感的主要物理特征是将电能转换 为磁能并储存起来，也可说它是一个储存磁能的元件。电感 是利用电磁感应的原理进行工作的。当有电流流过某一根导 线时，就会在这根导线的周围产生电磁场，而这个电磁场又 会对处在这个电磁场范围内的导线产生电磁感应现象。 手机电路中比较常见的电感有以下几种：一种是两端银 白色，中间是白色的；另一种是两端是银白色，中间是蓝色 的。还有一种电源电路的电感，体积比较大，一般为圆形或 方形，黑色，很容易辨认。 需要说明的是：在部分手机电路中，还常常用一段特殊 形状的铜皮来构成一个电感。通常我们把这种电感称为印刷 电感或微带线。在手机电路中，微带线一般有两个方面的作 用。一是传输高频信号；二是微带线与其它固体器件如电感 、电容等构成一个匹配网络，使信号输出端与负载能很好地 匹配。微带线耦合器常用在射频电路中，特别是接收的前级 和发射的末级。用万用表量微带线的始点和末点是相通的， 但绝不能将始点和末点短接。 四、二极管 手机中的二极管主要有以下几种： 1.普通二极管 普通二极管是利用二极管的单向导电性来工作的，有两 个引脚，一般为黑色，在其一端有一白色的竖条，表示该端 为负极。 2.稳压二极管 稳压二极管简称稳压管，是利用二极管的反向击穿特性 来工作的。在手机电路中，它常常用于受话器(喇叭、扬声 器)电路、振动器电路和铃声电路。由于手机电路所使用的 受话器、蜂鸣器和振动器都带有线圈，当这些电路工作时， 由于线圈的感生电压会导致一个很高的反峰电压，稳压二极 管就是用来防止这个反峰电压引起电路损坏的。 另外，在手机的充电电路、电源电路也较多地采用了稳 压二极管。 3.变容二极管 变容二极管是一个电压控制元件，通常用于振 荡电路，与其他元件一起构成VCO(压控振荡器)。 在VCO电路中，主要利用它的结电容随反偏压变化而 变化的特性，通过改变变容二极管两端的电压便可 改变变容二极管电容的大小，从而改变振荡频率。 一般情况下，在手机电路中，只要看到变容二 极管的符号，基本上可以断定这个电路是一个压控 振荡器。变容二极管既然是一个电压控制元件，那 么它所存在的电路就有一个电压控制信号。 在手机电路中，这个电压控制信号是来自频率 合成环路中的鉴相器输出端。 4.发光二极管 发光二极管在手机中主要被用来作背景灯及信号指示灯 ，发光二极管一般分发红光、绿光、黄光等几种，发光二极 管的发光的颜色取决于制造材料。发光二极管对工作电流有 要求，一般为几毫安(mA)至几十毫安，在实际运用中，一般 在二极管电路中串接一个限流电阻，以防止大电流将发光二 极管损坏。发光二极管只工作在正偏状态。正常情况下，发 光二极管的正向电压在15-3V之间。 另外，还有一些特殊的发光二极管，如红外二极管。目 前越来越多的手机中都使用了红外发光二极管，它被用来进 行红外线传输。 5.组合二极管 所谓组合二极管，也就是说，由几个二极管共同构成一 个二极管模块电路。组合二极管还有三支脚、四支脚的。 五、三极管 1.三极管的结构 手机电路中使用的三极管都是SMD器件， 从电路结构上可分为以下几种： (1)普通三极管 普通三极管有三个电极的，也有四个电极的。 四个引脚的三极管中，比较大的一个引脚是三 极管输出端，另有两个引脚相通是发射极，余下的 一个是基极。 晶体三极管的外型和双二极管(即两个二极管组 成的元件，也为三个引脚)、场效应管极为相似，判 断时应注意区分，以免造成误判。 (2)带阻三极管 带阻三极管是由一个三极管及一、二个内接电阻组成的。 带阻三极管在电路中使用时相当于一个开关电路，当状 态转换三极管饱和导通时Ic很大，ce间输出电压很低，当状 态转换三极管截止时，Ic很小，ce间输出电压很高，相当于 VCC(供电电压)。管子中的R1决定了管子的饱和深度，R1越 小，管子饱和越深，Ic电流越大，ce间输出电压很低，抗干 扰能力越强，但R1不能太小，否则会影响开关速度。R2的作 用是为了减小管子截止时集电极反向电流，并可减小整机的 电源消耗。带阻三极管外观结构上与普通三极管并无多大区 别，要区分它们只能通过万用表进行测量。 (3)组合三极管 所谓组合三极管，就是由几个三极管共同构成一个模块 。组合三极管在手机电路中得到了广泛的应用。 2.三极管的判别 (1) 管脚的判别 将万用电表置于电阻Rxlk挡，用黑表笔接三极管的某一管脚(假设作 为基极)，再用红表笔分别接另外两个管脚。如果表针指示的两次都很大 ，该管便是PNP管，其中黑表笔所接的那一管脚是基极。若表针指示的 两个阻值均很小，则说明这是一只NPN管，黑表笔所接的那一管脚是基 极。如果指针指示的阻值一个很大，一个很小，那么黑表笔所接的管脚 就不是三极管的基极，再另换一外管脚进行类似测试，直至找到基极。 判定基极后就可以进一步判断集电极和发射极。仍然用万用表Rxlk 档，将两表笔分别接除基极之外的两电极，如果是PNP型管，用一个 100k电阻接于基极与红表笔之间，可测得一电阻值，然后将两表笔交换 ，同样在基极与红表笔间接100k电阻，又测得一电阻值，两次测量中阻 值小的一次红表笔所对应的是PNP管集电极，黑表笔所对应的是发射极 。如果NPN型管，电阻100k就要接在基极与黑表笔之间，同样电阻小的 一次黑表笔对应的是NPN管集电极，红表笔所对应的是发射极。在测试 中也可以用潮湿的手指代替100k电阻捏住集电极与基极。注意测量时不 要让集电极和基极碰在一起，以免损坏晶体管。 六、场效应管 场效应管与三极管相似，但两者的控制特性却截然不同 ，三极管是电流控制元件，通过控制基极电流达到控制集电 极电流或发射极电流的目的，即需要信号源提供一定的电流 才能工作，因此，它的输入电阻较低，场应管则是电压控制 元件，它的输出电流决定于输入电压的大小，基本上不需要 信号源提供电流，所以，它的输入阻抗很高，此外，场效应 管还具有开关速度快、高频特性好、热稳定性好，功率增益 大、噪声小等优点，因此，在手机电路中得到了广泛的应用 。 场效应管分为普通场效应管和组合场效应管，外观结构 和普通三极管及组合三极管相似，维修和代换时应注意区分 。 第二节 手机电路中的特殊元器件 一、开关元件 开关、干簧管和霍耳元件都是用来控制线路的通断的 器件。大多开关一般是人工手动操作的，而干簧管和霍克元 件则是通过磁信号来控制线路的通和断。 1.开关 在手机中使用的开关通常是薄膜按键开关，它由触点和 触片组成。按键的两个触点平时都不和触片接触，当按下按 键时，触片同时和两个触点接触，使两个触点所连接的线路 接通。这种开关通常用于电源开关及各种按键。 在手机上，薄膜按键开关在机板上通常由铜皮做成，然 后用一有碳膜的按键胶片来完成这种开关的连接。在手机电 路中，开关通常用字母SW表示。另外，诺基亚8810、8210、 8850等滑盖式手机，有电路板上有一个用于挂机的开关，如 要挂机，将滑盖推上，滑盖压迫挂机开关导致其中的开关两 点相通，从而起到了挂机的作用。 2.干簧管 干簧管是利用磁场信号来控制的一种线路开关器件。干簧管又被称为 磁控管。干簧管的外壳一般是一根密封的玻璃管，在玻璃管中装有两个铁 质的弹性簧片电极，玻璃管中充有某种惰性气体。平时玻璃管中的两个簧 片是分开的，当有磁性物质靠近玻璃管时，在磁场磁力线的作用下，管内 的两个簧片被磁化而互相吸引接触，使两个引脚所接的电路连通。外磁场 消失后，两个簧片由本身的弹性而分开，线路就断开。在实际运用中，通 常使用磁铁来控制这两根金属片的接通与否。磁控管在手机中常常被用于 翻盖手机、折叠式手机电路中.摩托罗拉、爱立信、三星手机使用最多。 通过翻盖的动作，使翻盖上磁铁控制磁控管闭合或断开，从而挂断电话或 接听电话等。 在采用干簧管结构的手机中，除有一个干簧管外，还有有一个辅助磁 铁，手机在通话时，磁铁应远离干簧管，故这类手机有个共同的特点，就 是磁铁在翻盖上(翻盖式手机)或听筒旁(折叠式手机)。如果手机既不是折 叠式，又不是翻盖式，则不需采用干簧管。 干簧管本身是一种玻璃管，而玻璃易碎，所以干簧管很容易损坏，特 别是摔过的手机尤其如此，因此，目前一些新式的折叠式和翻盖式手机已 不再采用干簧管，而采用了原理与干簧管类似的霍耳元件。 当干簧管损坏时，手机会出现一些很复杂的故障，如部分或全部按键 失灵、开机困难、不显示等。因此，在检修手机开机困难、按键失灵、不 显示等故障时，不可忘记对干簧管的检查。 3.霍克元件 霍克传感器的作用与干簧管一样，工作原理非常相似的，都是在磁 场作用下直接产生通与断的动作。霍克传感器是一种电子元件，其外型 封装很似三极管。它由霍克元件、放大器、施密特电路及集电极开路输 出三极管组成。当磁场作用于霍克元件时产生一微小的电压，经放大器 放大及施密特电路后使三极管导通输出低电平；当无磁场作用时三极管 截止，输出为高电平。 相对于干簧管来说，霍克传感器寿命较长，不易损坏。且对振动， 加速度不敏感。作用时开关时间较快，一般为0.12ms，较干簧管的1 3ms快得多。 爱立信T28型手机就是应用这种开关型的电子元件来作为翻盖开关的 ，其工作原理：N600为开关型霍耳传感器；V630和V631为电源开关控制 管，其导通受微处理器D600输出的HALL高信号控制。电源来自于电池电 压。当翻盖合上时，盖板中的管场作用于霍克传感器N600，霍克传感器 电路内的三极管导通，从传感器第一脚输出低电平。如果在通话时，便 作为挂机信号送给微处理器挂机。当打开翻盖时，霍克传感器不受磁场 感应，霍克传感器电路中的三极管截止，输出的电平为高电平，该信号 如果是在来电时产生的，输送给微处理器时，CPU便作为提机信号而接听 电话；如果是单一的打开翻盖时，该高电平信号由微处理器作为背景灯 控制信号使背景灯发亮。 二、电声和电动元件 电声器件就是将电信号转换为声音信号或将声音信号 转换为电信号的器件。包括扬声器、振铃、耳机、送话器 等。电动器件主要是指手机的振动器即振子。 1.受话器 受话器是一个电声转换器件，它将模拟的话音电信号 转化成声波。受话器又称为听筒、喇叭、扬声器等。受话 器通常用字母SPK、SPEAKER及EAR和EARPHONE等表示。 一般的受话器在工作时是利用电感的电磁作用的原理 ，即在一个放于永久磁场中的线圈中以声音的电信号，使 线圈中产生相互作用力，依靠这个作用力来带动受话器的 纸盆震动发声。放在永久磁场中的这个线圈，被称为“音 圈” 。 另外还有一种高压静电式受话器，它是通过在两个靠得很近的 导电薄膜之间加上高话音电信号，使这两个导电薄膜由于电场 力的作用而发生振动，来推动周围的空气振动，从而发出声音 。这种受话器目前在手机中使用越来越多。 可以利用万用表对受话器进行简单的判断。一 般受话器有一个直流电阻，而且电阻值一般在几十 欧，如果直流电阻明显变得很小或很大，则需更换 受话器。 2.振铃 手机的振铃(也称蜂鸣器)一般是一个动圈式小喇叭，也 是一种电声器件，其电阻在十几欧到几十欧。 手机的按键音一般是由振铃发出的，一些维修人员错误 地认为手机的按键音是由听筒发出的，在维修“听不到对方 讲话”故障时，但手机有按键音，感到比较疑惑，其原因就 在于此。振铃一般用字母BUZZ表示。 3.耳机 耳机是缩小了的扬声器。它的体积和功率都比扬声器要 小，所以它可以直接放在人们的耳朵旁进行收听，这样可以 避免外界干扰，也避免了影响他人。目前所有的耳机基本上 都是动圈式的。耳机的结构及工作原理和扬声器基本上是一 样的，这里不再重述。 4.送话器 送话器是用来将声音转换为电信号的一种器件，它将话 音信号转化为模拟的话音电信号。送话器又称为麦克风、微 音器、拾音器等。送话器用字母MIC或Microphone表示。 在手机电路中用的较多的是驻极体送话器，驻极体送话 器实际上是利用一个驻有永久电荷的薄膜(驻极体)和一个金 属片构成的一个电容器。当薄膜感受到声音而振动时，这个 电容器的容量会随着声音的震动而改变。 但是驻极体上面的电荷量是不能改变的，所以这个电容 两端就产生了随声音变化的信号电压。驻极体送话器的阻抗 很高，可达100M欧。 送话器有正负极之分，在维修时应注意，如极性接反， 则送话器不能输出信号。另外，送话器在工作时还需要为其 提供偏压，否则，也会出现不能送话的故障。 5.振动器 振动器就 是电动机(俗称 马达)，在手机 电路中，振动器 用于来电提示。 振动器通常用 VIB或Vibrator 表示。 三、滤波器 滤波器是由集总参数R、L、C构成或其等效电路构成。具有分离信号 、抑制干扰、阻抗变换与阻抗匹配和延迟信号等作用。在移动通信终端 如手机、BP机中，往往需要衰减特性很陡的带通滤波器。如采用普通电 容、电感来构成的滤波电路来代替滤波器，必然使用的元件很多，电路 复杂。并且在高频运用时，电感和电容的Q值降低，导致性能变差。而采 用滤波器不仅能使整机电路简单、紧凑，而且性能稳定，给维护带来方 便。 滤波器按其所起的作用来分，有双工滤波器、射频滤波器、中频 滤波器及低通滤波器等。 滤波器按通过信号的频率分为高通滤波器、低通滤波器和带通滤波 器等。滤波器在手机电路中起的作用，简单地说就是允许或不允许某部 分信号经过。高通滤波器只允许比某个频率高的信号通过；低通滤波器 则只允许比某个频率低的信号通过；带通滤波器只允许某个频率范围的 信号通过。 由于移动通信终端(如手机、寻呼机)元器件均采用贴片封装，这些 滤波器相对表面积较大，容易出现虚焊或接触不良。特别是经摔过的手 机或寻呼机出现不能正常接收信号或信号变差。常是这些滤波器虚焊或 性能变差造成的。此外，对于陶瓷滤波器还有因受潮而出现信号衰减过 大的故障。所以在维修手机过程中，对于接收信号不稳定或信号弱的手 机；用热风枪吹焊一下接收电路的滤波器，故障就能排除。 常用滤波器种类 1.双工滤波器 手机是一个双工收发信机，它有接收、发射信号。GSM 手机既可用双工滤波器来分离发射接收信号，又可以由天线 开关电路来分离发射接收信号。 双工滤波器在其表面上一般有“TX”(发射)“RX”(接 收)及“ANT”(天线)字样。双工滤波器有时也称“收发合成 器” “合路器”等。现在一些手机的天线开关电路采用了 双讯器，实际上是一种带开关功能的双工滤波器。 2.射频滤波器 射频滤波器通常用在手机接收电路的低噪声放大器、天 线输入电路及发射机输出电路部分。它是一个带通滤波器， 如接收电路GSM射频滤波器只允许GSM接收频段的信号 (935960MHz)通过；发射GM、DCS射滤波器允许GSM、DCS发 射频段的信号通过等。当然，射频滤波器还有很多，但不管 其形状或材料如何，所起的作用大都如此。 3.中频滤波器 中频滤波器在手机电路中很重要，它对接收机 的性能影响很大。不同的手机，中频滤波器可能不 一样。但通常来说，接收电路的第一混频器后面的 一中频滤波器较大，第二中频滤波器则较小。如一 部一部手机的接收电路，有两个中频，则第二中频 滤波器通常对接收电路的性能影响更大，其损坏会 造成手机无接收、接收差等故障。 例:双工器包括发射滤波器和接收滤波器,它们都是带通滤波器 ，双工器有3个端口公共端天线接口、发射输出端及接收输 入端。天线及双工滤波器与接收机发射机的连接如图 四、晶振和VCO组件 1. 13MHz晶振和13MHz VCO 手机基准时钟和振荡电路，是手机的二个十分重要的电路，产生的 13MHz时钟，一方面为手机逻辑电路提供了必要条件，另一方面为频率 合成电路提供基准时钟。 手机的13MHz基准时钟电路，主要有两种电路：一是专用的13MHz VCO组件，它将13MHz的晶体及变容二极管、三极管、电阻电容等构成 的13MHz振荡电路封装在一个屏蔽盒内，组件本身就是一个完整的晶振 振荡电路，可以直接输出13MHz时钟信号。现在一些机型，如诺基亚 3310、8210、8850手机等，使用的基准时钟VCO组件是26MHz， 26MHz VCO电路产生的26MHz信号再进行2分频，来产生13MHz信号供 其它电路使用。基准时钟VCO组件一般有4个端口：输出端、电源端、 AFC控制端及接地端。另一种是由一个13MHz石英晶体、集成电路和外 接元件构成晶振振荡电路，13MHz晶振在其上面一般标有”13”的字样， 现在一些新式机型，如摩托罗拉V998、L2000等，使用的是26MHz晶振 ，三星A188手机使用的是19.5MHz晶振，电路产生的26MHz或 19.5MHz信号再进行2或1.5倍分频，来产生13MHz信号供其它电路使用 。单独的一个石英晶振是不能产生振荡信号的，它必须在有关电路的配 合下才能产生振荡。 从以上可以看出，13MHz晶振和13MHz VCO是两种不同的元件， 也就是说，13MHz晶振是一个元件，必须配合外电路才能产生13MHz信 号。而13MHz VCO是一个振荡组件，本身就可以产生13MHz的信号。 2. VCO组件 在手机射频电路中，除13MHzVCO外，还有一 本振VCO(UHFVCO、RXVCO、RFVCO)、二本振 VCO(1FVCO、VHFVCO)、发射VCO(TXVCO)等 。VCO电路通常各采用一个组件，组成VCO电路的 元件包含电阻、电容、晶体管、变容二极管等。 VCO组件将这些电路元件封装在一个屏蔽罩内，既 简化了电路，也减小了外界因素对VCO电路的干扰 。VCO组件一般有4个引脚-输出端、电源端、控制 端及接地端。VCO组件有规律可循，接地端的对地 电阻为”O”；电源端的电压与该机的射频电压很接 近；控制端接有电阻或电感，在待机状态下或按 “112”启动发射时，该端口有脉冲控制信号. 五、天线和地线 1. 天线 手机天线既是接收机天线又是发射机天线。由于手机工作在900MHz 或1800MHz的高频段上，所以其天线体积很小。天线分为接收天线与发射 天线。把高频电磁波转化为高频信号电流的导体就是接收天线。把高频 信号电流转化为高频电磁波辐射出去的导体就是发射天线。在电路图上 天线通常用字母“ANT”表示。 随着手机小型化的发展，一些手机的天线通过巧妙的设计，变得与 传统观念上天线大不一样。比如诺基亚双频手机3310的天线，我们看起 来它只不过是机壳上的一些金属镀膜而已。在手机维修过程中，若发现 天线损坏，应尽量选用原装天线，不可随意用其它手机的天线进行代换 ，这并不是说其它天线增益低，引起手机信号差；更主要的原因是，天 线是手机高频电路的匹配负载，如果代换不合适，将会造成电路不匹配 ，增大电路的功率损耗，烧坏高频元件，如功放、滤波器等，而且还会 造成手机耗电快、发热等故障。 2.地线 电路中的地线是一个特定的概念，它不同于其他的器件，实际上找 不出“地线”这么一个器件，它只是一个电压参考点。在电路图中经常 用到的地线电路符号有两种，在实际的电路板上，一般情况下，大片的 铜皮都是“地”。 七、液晶显示器 1.液晶显示器的分类 手机上的显示器分为两种：一种是LED(Light，- EmittingGiode，发光二极管显示器)，这种显示器耗电大，不 能显示图形，目前的手机已不使用； 另一种是LCD(LiquidCrystalDisplay，液晶显示器)。LCD 显示器耗电小，能显示图形符号，目前的手机都使用这种显示 器来提供显示。显示器通常是一个模组，用专用的芯片来驱动 。 在手机电路中，常使用两种方法来将LCD连接到相应的电 路：一是使用软导电排线；一是使用导电橡胶。如摩托罗拉 V998手机使用软排线，而爱立信T28手机则使用导电橡胶. 2、液晶显示器的工作原理 手机液晶模块是一种高度集成化的产物，其驱动方式主 要有并口型(如摩托罗拉L200的显示器)和串口型(如爱立信 T28手机的显示器)，并口型液晶中的D0D7、ADR-LCD、 RJW等信号和串口型液晶中的SCL、 SDA功能一致，这些 都是由主板上CPU输出的，控制手机的开屏、关屏、显示汉 字等。在串口型液晶中，显示器接口一般还有一个VLCD端 ，用于调节液晶的显示对比度，根据具体模块有不同的控制 电压，显示器接口的VCC(VDD)为供电端，GND(VSS)为接 地端。 工作原理是：液晶控制器接收CPU发过来的显示指令和 数据，经分析判断、存储，按一定的时钟速度将显示的点阵 信息输出至行和列驱动器进行扫描，以大于75Hz每帧的速 率更新一次屏幕，则人眼在外界光的反射下，就感觉到液晶 的屏幕上出现显示内容。 八、SIM卡座 卡座在手机中提供手机与SIM卡通信的接口。通 过卡座上的弹簧片与SIM卡接触，不论什么机型的 SIM卡，卡座都有几个基本的SIM卡接口端：即卡时 钟(SIMCLK)、卡复位(SIMRST)、卡电源(SIMVCC)、 地(SIMGND)和卡数据(SIMI