手机电路中的特殊元器件

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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。不同的是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，电源开关又经常使用ON／OFF或PWRON等字母来表示。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，通常使用磁铁采控制这两根金属片的接通与否，所以，又称其为磁控管。磁控管在手机中常常被用于翻盖手机、折叠式手机电路中，特另q是摩托罗拉、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，其管脚排列如图2-8所示。
其内部原理结构如图2-9所示。
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0.1～2ms，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，其工作原理如图2-10所示。
图中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。
HALL信号为高电平信号时，开关管V630和V631电通，为霍克传感器提供电源，如果打开或合上翻盖，霍克传感器便会输出开关信号，控制手机工作。当话机设置在只能用按键应答时，微处理顺D600输出的HALL电平信号为低电平，从而使开关管V630和V631截止，霍克传感器无电源供给，即使在有或无磁场时输出的电压都不会变化，失去了开关作用。

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、咪、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。
有一种简单的方法可以判断受话器是否损坏：将数字万用表的红表笔接在送话器的正极，黑表笔放在送话器的负极(如用指针式万用表则相反)，对着送话器说话，应可以看到万用表的读数发生变化或指针摆动。
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。
1.滤波器的分类
滤波器按所采用的材料分有声表面滤波器、晶体滤波器和陶瓷滤波器。
声表面滤波器是在单晶材料上采用半导体平面工艺制作，具有良好的一致性和重复性，极高的温度稳定性。还具抗辐射能力强，动态范围大，不涉及电子迁移等特点。这种滤波器常用在手机或无线寻呼机的第一中频电路作为一中频滤波器对信号进行滤波。晶体滤波器具有品质因数高、衰减特性好、损耗小、选择性高等优点。摩托罗拉系列寻呼机常用作第一中频滤波器。陶瓷滤波器是一种固体电路，具有滤波特性好，不需调谐，不受磁场干扰的特点，且造价低，在移动通讯终端如手机中常用作为中频滤波器器件。使中频信号稳定，不易受外部磁场干扰。
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，影响正常使用。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；原甲就在这里了。
2.常用滤波器
(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。
双工滤波器是介质谐振腔滤波器，它由一个介质谐振腔构成，在更换这种双工滤波器时应注意焊接技巧，否则，可能将双工滤波器损坏。
(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(935~960MHz)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。
在手机电路中，滤波器的引脚是在元件的下面，与阻容元件的相似，只不过是其引脚较多罢了。该种元件称为SON封装模块。
3.滤波器的结构
下面简要介绍手机中常见的射频、中频滤波器的结构。按输入、输出方式来分主要有以下几种形式。
(1)单脚脚输入单脚输出结构：如摩托罗拉V998的GSM接收射频滤波器FLA60、DSC接收射频滤波器FLA50等都是这种结构。这种滤波器管脚虽然较多，但只有一个输入脚、一个输出脚，其余脚均接地。
(2)单脚输入双脚输出结构：如爱立信T28手机的接收GSM射频滤波器Z200、接收DCS射频滤波器N201等都是这种结构。这种滤波器除具有滤波作用外，还具有平衡／不平衡转换的作用，也就是说，它可以将一路不平衡信号转换为两路平衡信号输出。此类滤波器除一个输入脚、两个输出脚之外，其余脚均接地。
(3)双路输入双路输出结构：如诺基亚3310手机的接收GSM、DCS射频滤波器Z620、Z600等就采用了这种站构，实际上，这种滤波器是一种双工滤波器，也就是说，滤波器内部有两个滤波器，一个工作于GSM频段，另一个工作于DCS频段，只不过是把这两个滤波器组合在一起而已。滤波器的两个输入端中，一个为云如频段输入端，另一个为DCs频段输入端，两个输出端中，一个为GSM频段输出端，另一个为DCS输出端，其余脚均接地。
四、晶振和VCO组件
1.13MHz晶振和13MHzVCO
手机基准时钟振荡电路，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13MHzVCO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，26MHzVCO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。如图2-11所示。
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，电路符号如图2—12所示。
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13MHzVCO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13MHzVCO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。如图2-13所示。
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；余下的便是输出端。
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，所以其天线体积可以很小。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。比如像诺基亚双频手机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，如图2—14所示。
按国标来说，图2-14a所示一般是和大地相连的地线的电路符号；而图b所示的则是上面所说作为参考点的地线的电路符号。但目前所看到的手机电路图中，这两种地线符号都有，以图a使用的较多。在实际的电路板上，一般情况下，大片的铜皮都是“地”。
六、电致发光板
电致发光板是一种发光器件，主要用于爱立信T28、三星A188、三星A288手机的显示屏背景灯电路，发光的原理是：荧光粉在交变电场的作用下被激发而发出光来，电致发光可发出红色、蓝色或绿色的光，T28手机发出的光是绿色。从外表看，T28手机的按键又厚又硬，而且还多出一块垫在LCD下面，其实，多出的这块长方形就为为LCD照明的，按键板上的白色的部分正好把按键包围起来，是照明按键的。之所以厚，是因为下面是按键板，上面是发光板，发光板的夹层中就是荧光粉，维修时决不能切开它，因为一旦切开，将失去发光功能。T28手机较为省电，很大程度上取决于该机采用了“电致发光”技术，一般手机的发光二极管有几个，一亮起来要耗电50mA左右，而T28手机只耗电10mA左右。电致发光需要的驱动电压较高(T28手机采用了170V峰-峰值的双向三角波)，一般需要专门的电路来产生。
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
手机液晶模块都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)，如图2-15所示。
并口型液晶中的D0~D7、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。如图2-16所示。
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／O或SIMDAT)。SIM卡时钟是3.25MHz；I／O端是SIM卡的数据输入输出端口。

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