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1.2 手機中的元器件

手機中的元器件隨著集成度的提高,由開始的1000個左右,到目前的350個左右。但是,由于高端智能手機、可拍照手機和相關產品的出現,手機中的元器件數量又有所增加。手機中的元器件通常分為兩大類:一類是分立元件,另一類是集成電路。

通常手機電路板采用多層纖維夾板,這種電路板有四層電路,正面為鍵盤板,背面為邏輯板,中間一層為過孔線,另一層為公共地。

手機電路板通常用黃色公共地分隔各部分電路:頂部為發射部分;中部為接收及本振部分;下端為邏輯音頻部分。

手機電路板主要元器件分布如下:

天線開關在主板頂部天線觸點附近;旁邊為發射功率放大模塊及發射功率放大控制芯片,有些手機把天線開關和發射功率放大模塊集成,也有些手機沒有發射功率放大控制芯片;高頻濾波器在天線開關與中頻處理芯片之間,為白金色或白色正方體;中頻處理芯片在手機主板中部,旁邊有13MHz或26MHz主時鐘晶體,高頻濾波器和本振模塊(VCO),有很多小電容(或有白色鉭電容);接收本振(RXVCO)在中頻處理芯片旁邊,帶屏蔽罩的白色體;發射本振(TXVCO)在中頻處理芯片與發射功率放大模塊之間,體積比接收本振大;微處理、字庫、暫存模塊一般在主板下端,大多有封膠,旁邊有很少的外圍元件;一般微處理模塊體積較大,字庫、暫存模塊呈長方形;電源管理模塊在主板下端,靠近SIM卡座;旁邊有很多體積較大的濾波電容,通常會有一個電解電容與電池正極并聯;目前大部分手機沒有獨立音頻處理模塊,而把音頻處理模塊集成在電源管理模塊或微處理模塊內。

值得一提的是:認識和了解手機中的元器件是作為一名手機維修人員進入手機維修大門的基礎。

1.2.1 手機中的貼片分立元件

1.電阻器

手機中的電阻器其外形多呈薄片形狀,引腳在元器件的兩端,貼片電阻一般正面為黑色,反面為白色,其常見外形如圖1-2-1所示。部分手機采用了貼片組合電阻(參見圖1-2-2),貼片組合電阻也叫排阻,它的每個電阻的電阻值是相同的。手機中的貼片電阻大多沒有標出其阻值,個別個頭稍大的電阻在其表面用三位數表示其阻值的大小,三位數的前兩位數是有效數字,第三位數是10的指數。如100表示阻值為10Ω,102表示阻值為1000Ω即1kΩ,當阻值小于10Ω時,以“R”表示小數點,單位是Ω,如R047表示阻值為0.047Ω(參見圖1-2-3)。

圖1-2-1 包裝袋中的貼片電阻實物圖

圖1-2-2 貼片組合電阻實物圖

2.電容器

貼片式安裝的電容一般為黃色或淡藍色,如圖1-2-4所示為貼片式電解電容實物圖,如圖1-2-5所示為貼片式無極性電容實物圖,個別電解電容也有紅色的。電解電容稍大,無極性電容很小,最小的只有1mm×2mm。有的電容在其中間標出兩個字符,大部分電容則未標出其容量。手機中的貼片式電解電容,在其一端有一較窄的暗條,表示該端為其正極。對于標出容量的電容,如果容量數字以2字結尾,容量單位為pF,容量為前兩位數字乘100,如102表示容量為1000pF,222表示容量為2200pF。如果容量數字以3字結尾,容量單位為μF,容量為零點零幾微法,如103表示容量為0.01μF,683表示容量為0.068μF。如果容量數字以4字結尾,容量單位為μF,容量為零點幾微法,如104表示容量為0.1μF,224表示容量為0.22μF。如果容量數字以5字結尾,容量單位為μF,容量為幾微法,如105表示容量為1.0μF,475表示容量為4.7μF(參見圖1-2-4)。如果容量數字以6字結尾,容量單位為μF,容量為十幾微法,如106表示容量為10μF、226表示容量為22μF。如果容量數字以n字結尾,容量單位為 μF,容量為零點幾到零點零幾微法,如10n表示容量為0.01μF、100n表示容量為0.1μF。另外,電容沒有特別標注的,耐壓均為63V,誤差沒有標明的容量誤差為10%。有部分手機采用了貼片組合電容(參見圖1-2-6),貼片組合電容也叫排容,它的每個電容的電容值是相同的。

圖1-2-3 R047貼片電阻實物圖

圖1-2-4 貼片式電解電容實物圖

圖1-2-5 貼片式無極性電容實物圖

圖1-2-6 貼片式貼片組合電容實物圖

3.電感器和微帶線

手機中貼片式安裝的電感與貼片式安裝的電阻、電容不同,它外觀形狀多種多樣,有的電感很大(參見圖1-2-7),從外觀上很容易判斷;有的電感的外觀形狀和電阻、電容的外觀相差不大(參見圖1-2-8),可以用萬用表的歐姆擋檢查貼片式電感是否開路。手機電路中比較常見的電感:第一種是兩端銀白色,中間是白色的;第二種是兩端是銀白色,中間是藍色的;第三種是電源電路的電感,體積比較大,一般為圓形或方形,顏色為黑色,比較容易分辨。電感是一個電抗器件,它在電子電路中經常使用。將一根導線繞在鐵芯或磁芯上或一個空心的線圈上就是一個電感,電感是一個將電能轉換為磁能并儲存起來的元件。

圖1-2-7 電感量比較大的貼片式電感實物圖

圖1-2-8 普通貼片式電感實物圖

在手機電路板中,一條特殊的印刷銅線就能夠構成一個電感,在一定條件下,又稱其為微帶線(參見圖1-2-9)。微帶線一般有兩個作用:一個是有效傳輸高頻信號;另一個是與其他固體器件(如電感、電容等)構成一個匹配網絡,使信號輸出端與負載能很好地匹配。微帶線耦合器常用在手機的射頻電路中,特別是接收的前級和發射的末級。用萬用表量微帶線的始點和末點是相通的,但絕不能將始點和末點短接。

4.二極管

手機中的貼片二極管主要有以下幾種:普通二極管、穩壓二極管、變容二極管、發光二極管、開關二極管、組合二極管。

普通貼片式安裝的二極管一般有兩個引腳,顏色多為黑色,在其一端有一白色的豎條,表示該端為負極(參見圖1-2-10)。普通二極管是利用二極管的單向導電性來工作的二極管。

圖1-2-9 手機微帶線實物圖

圖1-2-10 普通貼片式二極管實物圖

穩壓二極管簡稱穩壓管,其一般外形如圖1-2-11所示。是利用二極管的反向擊穿特性來工作的。在手機電路中,它常常用于受話喇叭、振動馬達和振鈴喇叭的保護元件,這是由于手機電路所使用的受話喇叭、振動馬達和振鈴喇叭都帶有線圈,它們在工作時由于線圈的感應電動勢會產生一個很高的反峰電壓,穩壓二極管可以防止這個反峰電壓的產生。另外,在手機的外部接口、充電電路、電源電路也較多地采用了穩壓二極管。

變容二極管是一個電壓控制元件,其一般外形如圖1-2-12所示。在手機電路中,變容二極管的電壓控制信號是來自頻率合成環路中的鑒相器的輸出端。變容二極管是采用特殊工藝使PN結電容隨反向偏壓變化而變化的一種特殊二極管。二極管結電容的大小除了與本身結構和工藝有關外,還與外加的反向電壓有關。正常情況下,變容二極管的負極接電源的正極,變容二極管的正極接電源的負極。當變容二極管的反向偏壓增大時,變容二極管的結電容減小;當變容二極管的反向偏壓減小時,變容二極管的結電容增大。在手機電路中,只要看到變容二極管一般就可以斷定這個電路是一個壓控振蕩電路。

圖1-2-11 穩壓二極管實物圖

圖1-2-12 變容二極管實物圖

發光二極管在手機中主要被用做背景照明指示燈、鍵盤照明指示燈及信號指示燈,其一般外形如圖1-2-13所示。發光二極管一般分發紅光、綠光、黃光等幾種,發光二極管的發光的顏色取決于制造材料。發光二極管的工作電流一般為幾毫安至幾十毫安,發光二極管的發光強度基本上與發光二極管的正向電流成線性關系,但如果流過發光二極管的電流太大,就有可能造成發光二極管損壞。所以在實際應用中要在發光二極管電路中串接一個限流電阻。發光二極管只工作在正偏狀態,其正向電壓一般在1.5~3V之間。

開關二極管是專門用來做開關的一種二極管,它由導通變為截止(既由開到關)或由截止變為導通(既由關到開)所需的時間比一般二極管短。所以,開關二極管主要用于頻率比較高的數字脈沖電路和開關電路中,其一般外形如圖1-2-14所示。

圖1-2-13 發光二極管實物圖

圖1-2-14 開關二極管實物圖

組合二極管是由數個二極管共同構成一個二極管模塊的電路。組合二極管有三個引腳、四個引腳等,圖1-2-15是由四個二極管組合在一起的組合二極管。

5.三極管

手機中的貼片式安裝的三極管主要有以下幾種:普通三極管、帶阻三極管、組合三極管。貼片式安裝的三極管的外形和貼片式安裝的雙二極管、場效應管極為相似(參見圖1-2-16),判斷時應注意區分,以免造成誤判。

圖1-2-15 由四個二極管組合在一起的組合二極管實物圖

圖1-2-16 三極管實物圖

普通三極管一般有三個引腳或四個引腳,四個引腳的三極管中,比較大的一個引腳是三極管的集電極,另有兩個引腳相通是發射極,余下的一個是基極。

帶阻三極管是由一個三極管及一兩個內接電阻組成的。在電路中帶阻三極管相當于一個開關電路。

組合三極管是由幾個三極管共同構成的一個三極管模塊,它在手機電路中得到了廣泛的應用。

圖1-2-17 場效應管實物圖

6.場效應管

在手機中貼片式安裝的場效應管一般用于高頻放大管,其外形與貼片式安裝的三極管相似(參見圖1-2-17)。但兩者的控制特性卻截然不同,三極管是電流控制元件,通過控制基極電流達到控制集電極電流或發射極電流的目的,即需要信號源提供一定的電流才能工作,因此,它的輸入電阻較低。場效應管則是電壓控制元件,它的輸出電流決定于輸入電壓的大小,基本上不需要信號源提供電流,因而它的輸入阻抗很高。貼片式安裝的場效應管分為普通場效應管和組合場效應管,外觀結構和貼片式安裝的普通三極管及組合三極管相似。

7.開關元件

手機中的開關元件主要有開關、干簧管和霍耳元件,它們都是用來控制線路通斷的器件。不同的是開關一般是用人工手動操作的,而干簧管和霍耳元件則是通過磁信號來控制線路的通和斷的。

手機中使用的開關通常是薄膜按鍵開關,它由觸點和觸片組成,如圖1-2-18所示。按鍵的兩個觸點平時都不和觸片接觸,當按下按鍵時,觸片同時和兩個觸點接觸,使兩個觸點所連接的線路接通。這種開關通常用于電源開關及各種按鍵。

手機中使用的干簧管是利用磁場信號來控制通斷的一種開關器件,其外形如圖1-2-19所示。干簧管又被稱為磁控管,干簧管的外殼一般是一根密封的玻璃管,在玻璃管中裝有兩個鐵質的彈性簧片電極,玻璃管中充有某種惰性氣體。平時玻璃管中的兩個簧片是分開的,當有磁性物質靠近玻璃管時,在磁場磁力線的作用下,管內的兩個簧片被磁化而互相吸引接觸,使兩個引腳所接的電路連通。外磁場消失后,兩個簧片由于本身的彈性而分開,線路就斷開了。在實際運用中,干簧管一般作為手機翻蓋控制電路的控制元件。

圖1-2-18 開關實物圖

圖1-2-19 干簧管實物圖

霍耳元件的作用與干簧管一樣,工作原理非常相似,都是在磁場作用下直接產生通與斷的動作,其外形如圖1-2-20所示。在滑蓋、翻蓋手機中得到廣泛應用。霍耳元件是一種電子元件,其外形封裝很像三極管,它由霍耳元件、放大器、施密特電路和集電極開路輸出三極管組成。當磁場作用于霍耳元件時產生一微小的電壓,經放大器放大及施密特電路后使三極管導通輸出低電平,當無磁場作用時三極管截止,輸出為高電平。

圖1-2-20 霍耳元件實物圖

值得一提的是:霍耳元件選擇應從功耗、靈敏度、抗射頻干擾能力、封裝等幾方面進行綜合考慮,才能夠確保手機工作可靠。

8.受話喇叭

受話喇叭是一個電聲轉換器件,受話喇叭通常用字母SPK、PEAKER及EAR和EARPHONE等表示,受話喇叭又稱聽筒、受話喇叭、揚聲器等,其一般外形如圖1-2-21所示。受話喇叭的發聲是利用電感的電磁作用實現的,即在一個置于永久磁場中的線圈中以聲音的電信號,使線圈中產生相互作用力,依靠這個作用力來帶動受話喇叭的紙盆振動而發聲。放在永久磁場中的這個線圈,被稱為“音圈”。另外還有一種高壓靜電式受話喇叭,它是通過在兩個靠得很近的導電薄膜之間加上高壓語音電信號,使這兩個導電薄膜由于電場力的作用而發生振動,來推動周圍的空氣振動,從而發出聲音的。

9.振鈴喇叭

手機的振鈴喇叭,也稱蜂鳴器,通常是一個動圈式小喇叭,也是一種電聲轉換器件,其電阻在十幾歐到幾十歐之間,其一般外形如圖1-2-22所示。振鈴喇叭一般用字母BUZZ或SPK表示。

圖1-2-21 受話喇叭實物圖

圖1-2-22 振鈴喇叭實物圖

值得一提的是:目前已經有部分手機的振鈴喇叭與受話喇叭采用公用一個喇叭的形式,所以受話喇叭與振鈴喇叭結構與電路形式已趨于接近。

10.濾波器

手機中的濾波器是由集總參數R、L、C構成或其等效電路構成的一種器件,具有分離信號、抑制干擾、阻抗變換與阻抗匹配和延遲信號等作用。濾波器按所采用的材料分有聲表面濾波器、晶體濾波器和陶瓷濾波器,其一般外形如圖1-2-23所示。濾波器按其所起的作用來分,有雙工濾波器、射頻濾波器、中頻濾波器及低通濾波器等。濾波器按通過信號的頻率分為高通濾波器、低通濾波器和帶通濾波器等。

11.天線座

圖1-2-23 濾波器實物圖

手機天線座是手機接收與發射信號的輸入、輸出端口,它直接影響到手機接收與發射的質量,常見的有螺紋式、簧片接觸式兩種,圖1-2-24是螺紋式天線座實物圖,圖1-2-25是簧片接觸式天線座實物圖。

圖1-2-24 螺紋式天線座實物圖

圖1-2-25 簧片接觸式天線座實物圖

12.合路器

手機合路器的作用是將手機的收信和發信信號通過一根天線輸入、輸出,其一般外形如圖1-2-26所示。在GSM系統中,由于收、發信號不在同一時隙,因此手機可以省去用于隔離收、發信號的雙工器,而只需要使用簡單的合路器就可以將發信、收信信號通過一根天線輸入、輸出,而不會產生相互干擾。對接收電路,天線將信號接收下來,通過合路器進入接收通道;對發射電路,通過功率放大后的發射信號經合路器由天線發射出去。

13.后備電池

手機后備電池是為實時系統RTS(RealTimeSystem)準備的,可以提供3.0V左右的電壓,其容量一般在5mAH左右,其一般外形如圖1-2-27所示。手機后備電池在充滿的前提下,當手機取下主電池(電板),該后備電池仍然可以維持RTS持續工作100小時左右。當主電池插入手機后,RTS即由主電池進行供電,主電池同時對后備電池進行充電,1個小時以后該后備電池即接近充滿狀態。所以,采用這種后備電池的手機,用戶可以放心使用和更換電池,即使你的手機有好幾天沒有裝電池了,時間一般也不會歸零。

圖1-2-26 合路器實物圖

圖1-2-27 后備電池實物圖

14.時鐘晶體、時鐘模塊

時鐘晶體、時鐘模塊有主時鐘和副時鐘之分,通常主時鐘頻率為13MHz、26MHz,副時鐘頻率為32.768kHz。手機主時鐘模塊主要有兩種電路:①專用的13MHz主時鐘電路,它將13MHz的晶體及變容二極管、三極管、電阻電容等構成的13MHz振蕩電路封裝在一個屏蔽盒內,可以直接輸出13MHz主時鐘信號,為手機邏輯電路提供系統時鐘和頻率合成電路提供基準時鐘頻率。還有一種26MHz主時鐘模塊,該模塊產生的26MHz信號再進行2分頻,來產生13MHz信號供其他電路使用。主時鐘模塊一般有四個引腳,即輸出腳、電源腳、AFC控制腳及接地腳,其一般外形如圖1-2-28所示。②由一個13MHz石英晶體、集成電路和外接元件構成的晶體振蕩電路。副時鐘晶體的一般外形如圖1-2-29所示。

圖1-2-28 主時鐘模塊實物圖

圖1-2-29 副時鐘晶體實物圖

15.VCO模塊

VCO模塊有一本振的UHFVCO、RXVCO、RFVCO,二本振的IFVCO、VHFVCO,發射的TXVCO等。VCO模塊通常由電阻、電容、晶體管、變容二極管等組成,封裝在一個金屬屏蔽盒內部,其一般外形如圖1-2-30所示。

16.天線和地線

手機天線既是接收天線又是發射天線,通常分為內置天線和外置天線兩種,圖1-2-31是常見手機內置天線實物圖,圖1-2-32是常見手機外置天線實物圖。把高頻電磁波轉化為高頻信號電流的導體就是接收天線,把高頻信號電流轉化為高頻電磁波輻射出去的導體就是發射天線。

圖1-2-30 某VCO模塊實物圖

圖1-2-31 常見手機內置天線實物圖

手機電路中的地線是一個特定的概念,它不同于其他的器件,在實際電路中找不出“地線”這么一個器件,它只是一個電壓參考點。

17.背光片

背光片是電致發光器件,主要用于手機的液晶顯示屏的背景照明電路,其一般外形如圖1-2-33所示。電致發光器件的原理是熒光粉在交變電場的作用下被激發而發出光來,電致發光可發出紅色、藍色或綠色的光。隨著發光二極管技術的成熟,背光片在手機中的應用已越來越少了。

18.液晶顯示屏

液晶是一種遇熱呈透明液態,遇冷呈結晶顆粒狀態的物質,由它構成的液晶顯示屏分為上下兩層,兩層中間的就是液晶分子。它利用液晶的物理特性,當光束通過時采用電壓控制來改變液晶的狀態,使光束被阻隔或者順利穿過而達到顯示的目的。手機上用的液晶顯示屏是一種耗電少,能顯示圖形符號的器件,是一種高度集成化的產物,其驅動方式主要有并口型和串口型兩種,其一般外形如圖1-2-34所示。目前在手機中應用的液晶顯示屏主要有以下幾種。

圖1-2-32 常見手機外置天線實物圖

圖1-2-33 背光片實物圖

圖1-2-34 液晶顯示屏實物圖

(1)STN液晶顯示屏。STN即SuperTwisted Ne-matic高級扭曲排列液晶屏,它屬于無源被動矩陣式LCD,現在大多數人使用的所謂“黑白”機的屏幕都屬于這一類。

(2)UFB液晶顯示屏。UFB即UltraFine&Bright超精高亮液晶屏,它采用了特別的光柵設計,可以減小像素的間距,以獲得更佳的圖像質量。通常UFB LCD可顯示65536種色彩,能夠達到128 ×160像素的分辨率,同時UFBLCD的對比度也有很大提高,一般是STN液晶屏的兩倍,在65536色時亮度可達到TFT顯示屏的水平(提示:由于液晶本身不能自己發光,所以液晶顯示屏都是通過安裝在液晶顯示屏背部的背光燈來輔助發光的)。

(3)TFT液晶顯示屏。TFT,即Thin-FilmTransistor薄膜晶體管,它屬于有源矩陣類型液晶顯示屏,TFT在液晶的背部設有特殊燈管,可以“主動地”對屏幕上的各個獨立的像素進行控制,這也就是我們常說的主動矩陣TFT。它的優點是響應時間短,一般在80ms左右。

(4)TFD液晶顯示屏。TFD即Thin FilmDiode薄膜二極管,它是由精工愛普生專門為手機屏幕開發出來的一種產品。它與TFT一樣同為有源矩陣,它為LCD上的每一個像素都配備了一個單獨的二極管來作為控制源,由于這樣的單獨控制設計,使每個像素之間不會互相影響,從而可以提高分辨率。

(5)OLED液晶顯示屏。OLED,即OrganicLightEmittingDisplay有機發光顯示屏,被認為在未來最有可能取代TFT等LCD成為主流的一種產品。OLED與前面提到的傳統LCD顯示方式有著本質的不同,即不需要背光源,它采用非常薄的有機材料涂層和玻璃基板,當有電流通過時,這些有機材料就會發光。因此OLED液晶屏可以做得更輕更薄,可視角度更大,同時也更省電。

19.觸摸屏

手機觸摸屏是一種代替手機按鍵與鍵盤的器件,其一般外形如圖1-2-35所示。觸摸屏按工作原理和傳輸信息的介質可分為四種:電阻式、電容感應式、紅外線式及表面聲波式。在手機中,電阻式的觸摸屏比較多見。手機觸摸屏工作時,我們必須首先用手指或其他物體觸摸安裝在液晶顯示屏上面的觸摸屏,然后手機系統根據手指觸摸的圖標或菜單位置來定位選擇信息輸入。觸摸屏由觸摸檢測部件和觸摸屏控制器組成;觸摸檢測部件安裝在液晶顯示屏的上面,用于檢測用戶觸摸位置,接收后送到觸摸屏控制器;而觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點檢測裝置上接收到的觸摸信息,并將它轉換成觸點坐標,再送給微處理器,它同時能接收微處理器發來的命令并加以執行。

20.電池連接器

電池連接器又叫電池座、電池簧片、電池接觸簧片、電池彈簧等,其一般外形如圖1-2-36所示。

圖1-2-35 手機觸摸屏實物圖

圖1-2-36 手機電池連接器實物圖

21.SIM卡座

SIM卡座雖然外形各異,但通常我們看到的都是由6個接觸點與6個引腳組成SIM卡座,這6個引腳分別是卡接地GND、卡供電VCC、空腳NC、卡復位RST、卡數據DATA、卡時鐘CLK,圖1-2-37是某手機SIM卡座的實物圖。

22.外部連接器

外部連接器,又叫I/O連接器、尾插、充電/編程插座,是手機編程、下載、充電等的輸入、輸出接口,圖1-2-38是某手機外部連接器的實物圖。

圖1-2-37 某手機SIM卡座的實物圖

圖1-2-38 某手機外部連接器的實物圖

23.內部連接器

內部連接器,又叫B-B連接器,它負責主板與小板之間的連接,圖1-2-39是某手機內部連接器的實物圖。

24.排線

手機排線也叫軟性線路板、撓性線路板和柔性印制電路板,用字母FPC表示。FPC是英文FlexiblePrinted Circuit的縮寫,排線是一種采用聚酰亞胺或聚酯薄膜為基材制成的配件,具有以下一些特點:

(1)可自由彎曲、折疊、卷繞,可在三維空間隨意移動及伸縮。

(2)散熱性能好,可利用FPC縮小體積。

(3)實現輕量化、小型化、薄型化,從而達到元件裝置和導線連接一體化的高度可靠性,絕佳的可撓性印制電路。

圖1-2-40是某手機鍵盤排線的實物圖。

圖1-2-39 某手機內部連接器的實物圖

圖1-2-40 某手機鍵盤排線的實物圖

值得一提的是:通常手機排線是指連接手機主板與翻蓋小板之間的排線,其實,在手機中還有另外一些排線,如主板與鍵盤板、滑蓋、照相機組件等連接的排線。

圖1-2-41 天線開關模塊正、反面實物圖

25.天線開關

手機的天線開關一般采用模塊式貼片封裝,其一般外形如圖1-2-41所示。天線開關是手機天線信號的接收與發射轉換元件之一。在手機中,為了使手機在接收和發射時公用一個天線,采用了天線開關,通過天線開關使天線分別與接收輸入回路和發射輸出回路“接通”。完成這個任務,需要一個接收與發射的轉換控制信號,這個信號由微處理模塊提供。

1.2.2 手機中的集成電路

1.頻率合成集成電路

頻率合成集成電路是手機中的重要元件之一,它主要起到穩定頻率、提高頻率純度、展寬頻率范圍的作用,其一般外形如圖1-2-42所示。隨著移動通信的不斷發展,對頻率源的頻率穩定度、頻譜純度、頻率范圍和輸出頻率的個數提出越來越高的要求。為了提高頻率穩定度,經常采用晶體振蕩器等方法來解決,但它不能滿足頻率個數多的要求,因此,目前在通信技術中大量采用頻率合成技術。通過對頻率進行加、減、乘、除的運算,可從一個高穩定度和高準確度的標準頻率源,產生大量的具有同一穩定度和準確度的不同頻率。頻率合成的方法很多,大致可分為直接合成法和間接合成法兩種。直接合成法是通過倍頻器、分頻器、混頻器對頻率進行加、減、乘、除運算,得到各種所需要的頻率。直接合成法的優點是頻率轉換時間短,并能產生任意小的頻率增量。但它也存在一些不可克服的缺點,用這種方法合成的頻率范圍將受到限制。更重要的是由于大量的倍頻、混頻等電路,就需要采用比較多的濾波電路與之匹配,使頻率合成器的設備十分復雜,而且輸出端的諧波、噪聲及寄生頻率難以抑制,對技術要求也高。而間接合成法就是利用鎖相環路的窄帶跟蹤特性來得到不同的頻率,這種方法在手機中得到廣泛應用。

2.發射功率控制集成電路

發射功率控制集成電路是手機中的重要元件之一,它主要起到根據需要自動控制手機的發射功率大小的作用,其一般外形如圖1-2-43所示。功率控制是手機發射電路的一項關鍵技術。由于手機在小區域內移動,它的發射功率要隨著移動變化。當手機靠近基站時,防止干擾別的用戶功率要減小;當手機遠離基站時,為防止衰減要增大發射功率。這樣做的好處是手機可以省電又可以減少干擾。在手機中,發射功率大小控制總共有19個功率等級,功率等級存于手機的EEPROM中。

圖1-2-42 某手機頻率合成模塊實物圖

圖1-2-43 發射功率控制模塊實物圖

3.發射功率放大集成電路

發射功率放大集成電路集成了手機的發射末級電路,工作在大電流的高功耗狀態,圖1-2-44是發射功率放大模塊ACPM-7886實物圖。發射功率放大集成電路目前有兩大類封裝形式:一種是SON封裝的功率放大器組件;另一種是雙列扁平封裝的功率放大器組件。

圖1-2-44 發射功率放大模塊ACPM-7886實物圖

值得一提的是:發射功率放大模塊ACPM-7886是安華高科技的產品(AvagoTechnologies),它通過實現更高的功效和卓越的低電壓性能,延長了手機電池使用時間和通話時間。此外,該模塊為簡化設計采用了卓越的線性度設計。而其1.1mm的超薄外形,也使得該模塊成為超薄手機設計的首選。ACPM-7886的尺寸為4mm×4mm,工作電壓為3.5V,滿足當前低電流消耗設計的需求。

4.中頻處理集成電路

在手機中,中頻處理集成電路是確保手機性能良好的重要元件之一,它主要完成以下兩大任務:一是獲取高增益,與射頻放大部分相比,由于中頻頻率固定,并且頻率較低,可以很容易得到較高的增益,因而可以為下一級提供足夠大的輸入信號。二是提高選擇性,接收機的鄰近頻率選擇性一般由中頻放大器的通頻帶寬度來決定。圖1-2-45是某手機的中頻處理模塊實物圖。

5.前端處理集成電路

在手機中,前端處理集成電路是確保手機性能良好的重要元件之一,其內部主要包括低噪聲的高頻接收、發射放大器,它具有噪聲低,靈敏度高等特點。圖1-2-46是前端處理模塊SMARTi3G實物圖,該模塊采用無引腳的PG-WFSGA的81封裝。

圖1-2-45 某手機的中頻處理模塊實物圖

圖1-2-46 前端處理模塊SMARTi3G實物圖

6.微處理集成電路

微處理集成電路是手機邏輯電路的核心元件,它具有數字信號處理器(DSP)與微處理控制器(MCU)的功能。微處理控制器是根據指令來工作的,一連串的指令集組成了一個完整的工作程序,程序的運行與微處理控制器之間往往還需要相關的數據參數來匹配。例如,射頻控制參數,包括頻率合成器參數、接收參數、發射參數、功率控制參數等;邏輯控制參數,包括顯示參數、語言參數、串號、電池門限參數、放大器增益參數;而軟件就是控制程序和工作數據參數的總和。手機微處理集成電路由于集成度高,引腳多,一般采用BGA的模塊式封裝,圖1-2-47是某手機微處理模塊D7419798GHH的實物圖。

7.字庫集成電路

圖1-2-48是某手機字庫模塊M750000002的實物圖,目前手機中的字庫集成電路一般采用FLASH存儲器(閃存),FLASH存儲器結合了ROM和RAM的長處,不僅具備電子可擦寫可編程的性能(EEPROM),還不會斷電丟失數據,同時可以快速讀取數據。手機中的FLASH存儲器是程序資料和數據的“家”,即使掉電數據也仍然可以保留。新型的FLASH存儲器,一般在常規存儲區域后面還有128bit的特殊加密,其中前64bit(8字節)是唯一器件碼,是每一個字庫集成電路在出廠時自帶的,并且同一種型號的字庫集成電路不會有相同的編碼,就是全新空白的字庫集成電路也一樣。后64bit為用戶可編程OTP單元(64bit UserProgrammableOTPCells),用戶可以自由設定,但只能寫入,不能擦除。

圖1-2-47 某手機微處理模塊的實物圖

圖1-2-48 某手機字庫模塊的實物圖

值得一提的是:手機生產前,所有字庫集成電路的內容都是相同寫入的。但手機生產完成后開機自檢,自檢程序就會判斷唯一碼,并根據唯一碼的編號,在常規儲存區域寫入相應的信息,因此出廠的手機字庫集成電路是完全不一樣的,手機廠商的這種做法是為了保護其自身的知識產權不受到非法抄襲。

8.暫存集成電路

圖1-2-49是某手機暫存芯片的實物圖,暫存集成電路是手機的RAM存儲器,俗稱暫存,顧名思義是暫時寄存的存儲器。如果在RAM存儲器前加S是靜態的意思,SRAM存儲器平時沒有資料,只是在微處理器工作時,為數據和信息在傳輸過程中提供一個臨時的存放空間,像中轉站,它存放的數據和資料斷電就會消失。

值得一提的是:從維修的角度來講,暫存只要不虛焊,器件不損壞就不能影響手機的其他功能。

9.音頻集成電路

音頻集成電路是手機電路完成音頻信號處理功能的集成電路,它包括音頻放大、音頻編解碼、音樂信號處理等功能的集成電路。圖1-2-50是中星微電子的手機音頻處理芯片VC0938S的實物圖。

圖1-2-49 某手機暫存芯片的實物圖

圖1-2-50 中星微電子的手機音頻處理芯片VC0938S的實物圖

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