4G手机维修从入门到精通(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者:侯海亭,郭天赐,李南极

出版社:清华大学出版社

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4G手机维修从入门到精通

4G手机维修从入门到精通试读:

前言

随着我国通信技术的发展,4G不再遥不可及,2013年12月4日下午,工业和信息化部正式发放4G牌照,宣告我国通信行业进入4G时代。

本书以目前流行的4G智能手机iPhone 5S、三星i9505手机为例,介绍手机从拆装、元器件识别、手机电路基础、焊接工艺、电路基本原理、手机软件故障处理、常见硬件故障排除等内容,涵盖了从初学维修入门到入行的整个过程。

为满足具有一定基础的初学者、电子类专业的在校学生、智能手机刷机爱好者的需求,本书还分别介绍了iOS/Android操作系统下的4G手机的维护、刷机、解锁、升级、越狱等内容,这也是本书的亮点之一。

本书的另一个亮点是能够兼顾初学者和手机维修工程师的需求,从实际出发,以看懂电路原理图、排除手机故障为目的,摒弃了复杂的原理分析,在编写过程中尽量用通俗的语言描述复杂的工作原理。

智能手机维修是一项严肃谨慎的工作,除了要具备良好的职业道德外,还要有胆大心细、小心谨慎的作风,遇到难题要灵活处理,不要拘泥于固定模式。

济南职业学院韩俊玲、孟皎参与了本书第3章内容编写;山东轻工职业学院战美玲参与了本书第4章内容编写;河北石家庄太和电子城小李工作室的李昆明经理、河北省邯郸市昊宇科技的郑阳经理参与了本书第6章内容的编写;浙江省台州凯普科技庞张迁参与了本书第10章内容的编写;“GeekBar极客吧”团队参与了本书的编写及策划;山东济南市济阳县曲堤镇中学的李三芸参与了本书部分内容编写。

本书维修测试设备由徐州同创苹果维修中心提供,在此对徐州同创苹果维修中心的经理尹海港表示感谢。徐州同创是一家集苹果手机维修、技术培训、维修配件销售一体的技术性公司,面向社会及同行提供高端维修技术培训、苹果手机维修、配件销售等业务。

本书由米景手机网(http://bbs.fsmijing.com)提供技术支持,米景手机网是由一线手机维修工作者创办并运营的权威专业手机维修论坛,其版主管理团队也是一线手机维修工作者,注册会员100多万,涵盖全国所有地区。在学习过程中如有疑问,可随时访问米景手机网(http://bbs.fsmijing.com)获得技术支持。

在此对以上单位和参与编写的人员表示感谢。最后还要感谢本书编辑王金柱先生,他对本书的编写提出了宝贵建议,付出了艰辛劳动。

本书视频教学资料下载

为便于读者更快速地掌握4G手机维修技术,本书还为读者提供了网络教学视频资料,读者可以访问以下地址下载:

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本书可与清华大学出版社出版的《手机维修仪器使用》、《手机原理与故障维修》、《智能手机维修从入门到精通》配合使用。

由于专业水平与时间所限,书中难免有不妥之处,敬请读者给予批评指正。

以下培训机构对本书的编写及修订提供了宝贵意见,并参与了部分章节、维修案例的编写工作,提供了大量的维修案例、视频、故障图片等,在此表示感谢。

徐州同创苹果手机维修中心   尹海港0516-83736767

深圳兰德手机维修培训学校   文龙400-882-1623

沈阳吉全手机维修培训学校   王校长4007098899

西安中天数码手机培训学校   丁宝全400-6218-158

湖南长沙三信智能手机维修培训中心 肖家保4006-168-418

合作机构西安中天徐州同创湖南长沙三信沈阳吉全深圳兰德米景论坛一线通电子手机无忧编者2014.9第1章 认识4G手机4G来了,为一切带来了改变,让梦想照变成了现实,高清的视频通话终于可以实现了,更快的上网速度不再遥不可及。据市场预测,预计到2019年底,中国将以超过7亿的4G用户数成为全球最大的4G市场,而在全球,视频流量在移动数据总流量中的占比也将从2013年的35%左右上升到50%以上。然而,在很多“不明觉厉(虽不明白什么意思,但是觉得很厉害)”的人看来,4G对人们而言仅仅是换个手机卡和流量套餐,就能看到更高清更流畅的在线视频。实际上,4G的到来,会催生新产品、新应用的爆发,更多的行业将被带入智能时代,在新领域里圈地掘金。要点● 了解4G的特点;● 掌握4G的技术标准;● 了解4G的双工模式;● 掌握4G手机的结构组成;● 了解4G智能手机的操作系统。1.1 理解4G

本节先来认识4G,了解4G的概念和技术标准,以及4G的应用前景。1.1.1 什么是4G

到目前为止,人们还无法对4G通信进行精确地定义,有人说4G通信的概念来自其他无线服务的技术,从无线应用协定、全球无线服务到4G;有人说4G通信是系统中的系统,可利用各种不同的无线技术;但不管人们对4G通信怎样定义,有一点能够肯定的是,4G通信将是一个比3G通信更完美的新无线世界,它将创造出许多消费者难以想象的应用。

4G手机可以提供高性能的汇流媒体内容,并通过ID应用程序成为个人身份鉴定设备。它也可以接受高分辨率的电影和电视节目,从而成为合并广播和通信的新基础设施中的一个纽带。此外,4G的无线即时连接等某些服务费用将比3G便宜。还有,4G有望集成不同模式的无线通信——从无线局域网和蓝牙等室内网络、蜂窝信号、广播电视到卫星通信,移动用户可以自由地从一个标准漫游到另一个标准。

4G通信技术并没有脱离以前的通信技术,而是以传统通信技术为基础,并利用了一些新的通信技术,来不断地提高无线通信的网络效率和功能。如果说现在的3G能提供一个高速传输的无线通信环境的话,那么4G通信将是一种超高速无线网络,一种不需要电缆的信息超级高速公路,这种新网络可使电话用户以无线及三维空间虚拟实际连线。

与传统的通信技术相比,4G通信技术最明显的优势在于通话质量及数据通信速度。然而,在通话品质方面,目前的移动电话消费者还是能接受的。随着技术的发展与应用,现有移动电话网中手机的通话质量还在进一步提高。数据通信速度高速化的确是一个很大的优点,它的最大数据传输速率达到了100Mbps,这个速率是目前移动电话数据传输速率的1万倍,也是3G移动电话速率的50倍,简直是不可思议的事情。另外,由于技术的先进性确保了成本投资的大大降低,未来的4G通信费用也要比目前的通信费用低。1. 4G技术标准

4G网络是3G网络的演进,但却并非是基于3G网络简单升级形成。从技术角度来说,4G网络的核心与3G网络的核心是两种完全不同的技术。3G网络主要以CDMA(Code Division Multiple Access,码分多址)为核心技术,而4G网络则是以OFDM(Orchogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分调制)和MIMO(Multiply-Input Multiply-Output,多入多出)技术为核心。按照国际电信联盟的定义,静态传输速率达到1Gbps,用户在高速移动状态下可以达到100Mbps,就可以作为4G的技术之一。

目前4G标准只有两个,分别为LTE Advanced与WiMAX-Advanced(全球互通微波存取升级版)。其中,LTE-Advanced是LTE技术的升级版,在特性方面,LTE-Advanced向后完全兼容LTE,其原理类似HSPA升级至WCDMA这样的关系。

而WiMAX-Advanced即IEEE 802.16m,是WiMAX的升级版,由美国Intel主导,接收下行与上行最高速率可达到300Mbps,在静止定点接收可高达1Gbps,也是电信联盟承认的4G标准。

4G标准的演进过程如图1-1所示。

实际上,目前接触的LTE并非真正的4G网络,虽然上百兆的速度远超3G网络,但与ITU(Inlernationat Telecommunication Union,国际图1-1 4G标准的演进过程电信联盟)提出的1Gbps的4G技术要求还有很大距离,因此,目前的LTE也经常被称为3.9G。

LTE根据其具体的实现细节、采用的技术手段和研发组织的差别形成了许多分支,其中主要的两大分支是TDD-LTE与FDD-LTE版本。中国移动采用的TD-LTE就是TDD-LTE版本,同时也是由中国主导研制推广的版本,而FDD-LTE则是由美国主导研制推广的版本。2. 4G的双工模式

目前4G有两种双工模式,分别是TDD-LTE和FDD-LTE。(1)TDD-LTE和FDD-LTE的工作原理

TDD-LTE(Time Division Long Term Evolution,分时长期演进)是由阿尔卡特-朗讯、诺基亚、西门子通信、大唐电信、华为技术、中兴通信、中国移动等共同开发的第四代(4G)移动通信技术与标准。

在TDD方式的移动通信系统中,接收和发送使用同一频率载波的不同时隙作为信道的承载,其单方向的资源在时间上是不连续的,时间资源在两个方向上进行了分配。某个时间段由基站发送信号给移动台,另外的时间由移动台发送信号给基站,基站和移动台之间必须协同一致才能顺利工作。

FDD是在分离的两个对称频率信道上进行接收和发送,用保护频段来分离接收和发送信道。因此,FDD必须采用成对的频率,依靠频率来区分上下行链路,其单方向的资源在时间上是连续的。在优势方面,FDD在支持对称业务时,可以充分利用上下行的频谱,但在支持非对称业务时,频谱利用率将大大降低。

FDD及TDD双工方式如图1-2所示。(2)FDD和TDD的共用性图1-2 FDD及TDD双工方式

LTE FDD和TDD拥有相同的核心网,相同的高层设计,只在“何时”处理任务方面有微小的差异,但是工作的内容、方式和原理均相同,如图1-3所示。图1-3 TDD和FDD的微小差异

LTE是全球统一的标准,因此无线行业能够充分利用全球统一的庞大的LTE生态系统实现规模化效应,从而可低成本和高效率地打造相通的FDD/TDD基础设施产品和终端。庞大的LTE生态系统如图图1-4 庞大的LTE生态系统1-4所示。

LTE FDD和TDD设备通用性如图1-5所示。图1-5 LTE FDD和TDD设备通用性

LTE FDD和TDD内在的紧密互通使运营商能够利用拥有的全部频谱资源,通过相同的基础建设实施融合的FDD/TDD网络,如图1-6所示。图1-6 LTE FDD和TDD基站的融合性1.1.2 4G的前景

在突破了网速这个瓶颈之后,视频类业务将成为最具推动力的4G应用,但适合4G网络的应用并不会局限在“高清视频播放”这个框框里。网速越快,越能催生新产品、新应用的爆发,更多的行业将被带入智能时代。1. 新闻回传

对于广大新闻工作者,尤其是电视台的记者们来说,4G高速网络将成为他们的得力助手。

在未来的电视现场直播过程中,记者无需再使用体型庞大的电视转播车,只要在肩扛摄像机的传输模块上插入4G上网卡,并连接到当地运营商的4G网络上,就可以在拍摄画面的同时,把高清影像传回到后方。

实际上,利用4G网络的“即摄即传”技术已经在国内一些地方电视台得到使用。比如,深圳卫视的新闻直播节目,在今年报道国庆长假出行状况时,就使用了当地移动公司的4G网络,从直播效果来看,直播画面与现场实况的时间误差不超过1秒。

可以预见的是,在4G高速网络商用普及之后,这项技术将会更频繁地应用于体育赛事、重大活动的电视直播中。电视台和互联网视频类节目,都将逐步进入无线高清直播时代。2. 智能交通

在4G高速网络环境下,实时拍摄、即时传送的道路监控画面,将帮助交警更及时、更便捷地管理城市交通。

比如,部署在交通枢纽、主要路段、高速公路的移动摄像头,可以通过4G网络,把拍摄的路况视频实时回传到交通指挥中心,后方就可以及时作出道路交通状况的判断,并采取相应的处理措施。

在4G网络部署较快的广州、深圳等城市,当地的交通管理部门已经在部分区域尝试使用TD-LTE 4G网络,通过部署在警务车上的车载型摄像头,把现场拍摄的高清视屏实时回传到指挥中心。

这类应用可适用于警用摩托、巡逻警车等流动警备车,通过车载终端可以作为定点视频之外的监控管理盲点。这种智能的监控手段,不仅可以帮助交管部门快速处理交通突发状况,也可以更好地缓解城市交通拥堵问题。3. 车联网

说到智能交通,就不可避免地要说说跟交通有关的另一个热门名词——智能汽车。

众所周知,未来的汽车必定会向智能汽车的方向发展,而构成智能汽车的三大要素是互联化、自动化和电气化。其中排在首位的要素就是要“联网”,也就是业界经常提到的“车联网”。

简单来说,让汽车连接网络,就是要实现对汽车动态信息的实时提取,并根据车主的需要,对车辆进行监控或提供服务。

2010年,中国移动联合上海贝尔推出了全球第一款TD-LTE概念车,而这个概念车就是车联网概念的一个实体应用,它可解决“智能交通”、“安全救助”等一系列问题。不过,受限于当时国内4G网络并没有商用的情况,这项应用长期停留在概念阶段。4. 智能安防

利用4G网络的高速度、低时延等特性,未来的安防工作也可以变得更加智能。

比如,在居民小区里、大型展会或体育赛事现场,安防人员以往使用的各种定点监控设备,可以变成可移动的高清视频监控设备。

在需要监控的区域,安防人员可以通过车载高清摄像头,利用4G网络实时回传现场拍摄的高清视频。

按照不同场合的实际需求,还可以在安防人员的工作服上配备一套小型摄像机、便携式的视频编码器。通过这样一套简易的装备,每个安防人员都可变成一个流动监控头,并通过4G高速网络,把监控拍摄的画面实时回传到后方。5. 智能家居

使用移动高速网络的“智能家居”也是在很多年前就已经被提出来的概念,国内运营商也曾在部分省市推出了类似的应用,但这一市场并没有被真正打开。

中国移动物联网基地在2010年曾推出了一款名为“宜居通”的产品,通过安装在家中的传感器,实时采集被监控物件的状态,并将采集到的信息通过移动网络传送到用户的手机上。同时,用户还可以通过手机向家中的传感器发出指令,调节家里各种物件的状态。

当时运营商的设想是:第一步实现用户可以随时了解家庭的安全状况;第二步实现手机对家用电器的远程操控,比如,用户可以在回家之前打开空调、热水器;第三步,实现手机对家庭的全掌控。

不过,实现智能家居是一个庞杂的过程,不仅需要高速的移动网络,还需要全产业链的智能化改造。在4G商用普及、高速网络问题被解决了之后,实现智能家居应该为时不远了。

4G商用给通信行业以及周边产业带来了无限商机,尤其是给移动互联网行业带来了巨大的想象空间。但4G商用只是为各类新应用、新产品的爆发铺平了一条超级高速公路,未来在这条超级高速公路上跑什么样的车,怎么跑,还需要业界的进一步探讨和尝试。1.1.3 常见的4G手机1. iPhone 5S手机

iPhone 5S手机使用苹果公司的iOS 7操作系统,外形如图1-7所示。2. 三星i9505(GALAXY S4 LTE版)

三星i9505在网络上可同时支持FDD-LTE、WCDMA、GSM多种模式,外形如图1-8所示。图1-7 iPhone 5S手机图1-8 三星Galaxy S4外形3. 华为Ascend P7(电信版)

华为Ascend P7(电信版)正面搭载了一块5.0英寸1080P分辨率IPS屏幕,采用in-cell技术,正反面机身覆盖第三代康宁大猩猩玻璃。看上去不仅仅美观且相当大气。搭载主频为1.8GHz的海思Kirin 910T四核处理器,搭配2GB RAM+16GB ROM组合。

华为Ascend P7(电信版)设有1300万像素后置+800万像素前置摄像头组合,主摄像头采用F2.0光圈,索尼4代堆栈式传感器。以及2500mAh容量电池。支持TD-LTE、TD-SCDMA、GSM、FDD-LTE、WCDMA(后两者仅在国际漫游时支持),外观如图1-9所示。图1-9 华为Ascend P7(电信版)1.2 4G手机构成

4G手机构成与传统的功能手机相比,变化还是比较大的,首先4G手机使用了更先进的iOS或Android操作系统,其次4G手机的射频电路支持更多的频段和制式,可以兼容更多国家网络制式;再次4G手机使用了专门的应用处理器芯片,可以处理更多的多媒体应用程序。

为了尽快掌握4G手机的电路原理和维修技术,了解手机的软硬件构成是非常必要的。在本节,以三星Note II手机为例介绍手机构成N7102和N7105,前者为3G手机,后者为4G手机,但两者机械部件结构基本相同,射频电路元件略有区别,这里以N7102为例,之后介绍手机的主流操作系统。1.2.1 手机的机械部件结构

作为一名手机维修工程师,接触到的都是已经上市的量产手机,不需要像开发者那样去设计手机的电路结构,只要了解其机械部件结构和电路结构,然后能对手机进行维修就足够了。

拆开手机电池后壳以后,可以看到手机电池后盖上有NFC蕊片,即天线部件,手机和主板连接的部分有电池、Micro TF卡和标准SIM双卡槽,这些部件是用户能够直接接触到的,如图1-10所示。图1-10 基本部件

拆开手机的后壳,可以看到手机的主板等整机结构部件,手机的后壳上除了固定螺丝外还有手机的天线。

和前壳固定在一起的是显示屏、主板、音腔、麦克风等部件,这些部件的结构和工作原理在后面的章节中还有具体的讲解。另外三星Note II手机还有一个S-pen,可以代替手指在屏幕输入信息。

手机整机结构部件如图1-11所示。图1-11 整机结构部件1.2.2 手机的电路结构

在手机中,连接主板和各个功能部件的有多个接口排线,例如:电源开关排线、屏幕排线、前置摄像头、主摄像头、耳机/听筒排线、触控排线、底部按键排线等,这些排线连接了各个传感器、控制部件等。

SIM卡槽和Micro TF卡卡槽也是通过连接器与主板进行连接的,具体的工作原理在后面的章节中有具体介绍。

手机电路结构部件如图1-12所示。图1-12 手机电路结构部件1.2.3 手机的电路器件

手机的主板主要由PCB板、电阻、电容、电感、二极管、三极管、场效应管、接口器件、传感器、集成电路等元器件组成。用于实现内部和外部信号的处理及手机所有功能的控制,包括显示屏、充电、开关机等。

在一部手机中,起到主导作用的还是集成电路,每一个集成电路都有不同的功能,认识并了解每一个芯片的功能和外部电路结构,是掌握和学习智能手机和4G手机的必经之路。在后面的章节会有详细的分析。

手机的电路器件如图1-13所示。图1-13 手机的电路器件1.2.4 手机的操作系统

手机作为便携的移动通信工具,经历数年的发展与演变已经成为人们生活中不可缺少的一部分。翻查现在的手机在功能上可谓“麻雀虽小,五脏俱全”,不仅具备最基本的通话和短信功能,还具备了音乐、视频播放、上网、拍照、游戏、导航等功能,可以实现人们的一切办公和生活所需。

而这一切却不得不感谢智能手机的面世,智能手机采用独立的操作系统,可以由用户自行安装满足自己个性化需求的第三方软件及游戏,同时经过近几年的发展和普及,价格已平民化,成为人们选购的主流。

几乎市面上所有的3G、4G手机都是智能手机,在后面的章节中,无论是4G手机还是3G手机,都是指智能手机,没有操作系统的手机称其为功能手机。1. 苹果的iOS系统

iOS是由苹果公司为iPhone开发的操作系统,它主要是给iPhone、iPod Touch、iPad及Apple TV使用。就像其基于的Mac OS X操作系统一样,它也是以Darwin为基础的。原本这个系统名为iPhone OS,直到2010年6月7日WWDC大会上宣布改名为iOS。

iOS系统Logo如图1-14所示。

iPhone OS由两部分图1-14 iOS系统Logo组成,即操作系统和能在iPhone等设备上运行原生程序的技术。由于iPhone是为移动终端而开发,所以图1-15 iOS操作系统界面要解决的用户需求就与Mac OS X有些不同,尽管在底层的实现上iPhone与Mac OS X共享了一些技术,系统操作占用大概240MB的存储器空间。而其最主要的用户体验和操作性都是依赖于能够使用多点触控直接操作。用户通过与系统交互,包括滑动、轻按、挤压及旋转等方式完成所有操作,这些设计的核心都来源于乔布斯的一句话,“我所需要的手机只有一个按键”。

iOS操作系统界面如图1-15所示。2. 谷歌的Android系统

Android一词的原意是“仿真机器人”,中文有时译为“安卓”或“安致”。Android是谷歌旗下风头正盛的智能平台。Android系统Logo如图1-16所示。

很多玩家用户可能会奇怪,为什么Android会用甜点作为系统版本的代号?图1-16 Android系统Logo这个命名方法开始于Android 1.5发布的时候。作为每个版本代表的甜点的尺寸越变越大,然后按照大写字母顺序:纸杯蛋糕(Cupcake)、甜甜圈(Donut)、松饼(Eclair)、冻酸奶(Froyo)、姜饼(Ginger bread)、蜂巢(Honeycomb)、冰激凌三明治(Ice Cream Sandwith)及果冻豆(Jelly Bean)。

在操作与整体界面的感觉上其很像iPhone和BlackBerry的混合体。它绝大部分功能依靠触摸屏即可轻松搞定,但依旧保留了轨迹球和菜单,此外还沿袭了手机惯用的Home及Back按钮。当然更为重要的是Android秉承了谷歌的一贯作风选择开源模式,这也是其如此受欢迎的最主要的原因,同时其也与Google的相关服务进行了紧密的集成,如Gmail和Google Calendar。

Android操作系统界面如图1-17所示。图1-17 Android操作系统界面3. 微软的Windows Phone 8系统

Windows Phone 8是微软公司2012年6月21日发布的一款手机操作系统,是Windows Phone系统的最新版本,也是Windows Phone的第三个大型版本,该系图1-18 Windows Phone 8系统统旗舰手机为Nokia Lumia 1520。LogoWindows Phone 8采用和Windows 8相同的针对移动平台精简优化NT内核并内置诺基亚地图。Windows Phone 8系统Logo如图1-18所示。

2011年2月,诺基亚、微软达成全球战略同盟并将此系统作为其主要智能手机系统与微软深度合作共同研发。

目前国内手机市场上,iOS或Android操作系统是使用量最多的,Windows Phone主要在微软的手机上使用,其他手机使用的很少。1.3 本章小结

本章主要讲述了第四代通信技术的特点、工作原理、网络制式、双工模式等,还讲述了4G手机的结构构成、操作系统等。

2014年是4G元年,随着三个运营商拿到4G牌照,4G网络正式开始商用了,了解和掌握4G的通信系统原理及4G手机的结构组或是本章内容的重点。1.4 自我测试1. 什么是4G的标准。2. 了解4G的双工模式。3. 以4G手机为例,能够简单区分其结构。4. 简要说明4G手机操作系统。第2章 4G手机拆装机工艺在手机维修行业,一般把不需要拆开手机的维修叫做零级维修,例如:更换天线、电池、充电器、耳机、电池后壳等;把拆机但不动焊的叫做一级维修,例如:更换外壳、主板、显示屏、听筒、送话器、振动器、键盘等。可见要想达到一级维修水平,拆机是必须的。通过本章的学习,读者应该达到以下目标:第一,能够熟练使用拆装机工具,多熟算是熟呢?如果看一眼手机后壳的螺丝,就知道使用哪一把螺丝刀就可以了。第二,能够拆开手机并进行外壳更换,其实,如果拆开了手机,更换外壳就很容易了。第三,能够更换不需要焊接的器件,比如显示屏、听筒等,这些不需要焊接的器件都能够进行更换。第四,在维修后交给客户前进行各种必要的检查也是维修人员必须注意的工作。在本章的学习中,需要准备一套拆机工具和一部报废手机,在看完本章内容以后,希望读者能够亲自动手,实际操作一下。4G手机维修是一项系统的工作,只有通过理论结合实践,才能快速入门。要点● 熟练使用各种拆装机工具;● 了解静电对手机维修的影响;● 了解维修车间的5S管理;● 掌握手机的拆装机步骤;● 掌握手机维修后的检查、检验内容。2.1 拆机工具介绍

要想快速地拆装4G手机,必须有一套得心应手的工具,还得会使用。2.1.1 基本拆机工具1. 螺丝刀

螺丝刀最早由亨利飞利浦(Henry Phillips)在20世纪30年代发明,最初用在汽车装配线上,北方人称为改锥,广东称为螺丝批,南方有些地方称为起子。(1)常见螺丝刀外形

手机维修用螺丝刀一般由防静电手柄及刀头组成,刀头根据螺丝形状有多种外形,手柄一般常见为塑胶材料,刀头一般为铬钒钢材料,刀头一般都有磁性,用于吸住细小的螺丝。

常见螺丝刀外形如图2-1所示。(2)手机维修用螺丝刀的选择

手机维修常用的螺丝刀主要有T4、T5、T6、T7、T8、十字(2.0mm或1.5mm)等。在手机维修工作中,至少要准备三把质量好一点的螺丝刀,T5、T6、十字螺丝刀各准备一把,这三种螺丝刀是日常维修中使用频率最高的。

在手机维修中,建议不要选择手机拆机工具套装,如图2-2所示,由于这种套装的工具要频繁更换刀头,不适合专业维修使用,可以作为业余练习使用。图2-1 常见螺丝刀外形图2-2 手机拆机工具套装(3)螺丝刀的使用方法

在拆卸手机外壳时,要将手机放在维修桌面上,不要一只手拿手机,另一只手拿螺丝刀,可防止用力不均造成手机脱落掉在地上或由于螺丝刀滑动划伤手机外壳表面。

在拆卸螺丝时,要选择合适的螺丝刀,不能用其他工具代替,避免螺丝滑丝。使用时,螺丝刀要垂直于手机,用力轻轻往下按,防止工具在使用过程中的“脱牙”与滑动引起滑丝。

拆下的螺丝,如果使用螺丝刀的磁性无法从螺丝孔内吸出来,可以使用镊子轻轻夹出来,尽量不要翻过手机来磕,这样操作有可能造成手机主板变形或意外损坏。2. 镊子

在手机维修中使用的镊子有尖头镊子和弯头镊子,主要用来夹取螺丝和机器里的小元件。除此之外,镊子不能再做其他用途使用,例如拆卸外壳、撬动屏蔽罩,这些都是不允许的,可能会造成镊子变形、断裂等。手机维修中常用的镊子如图2-3所示。

手机维修中使用的镊子主要为防静电镊子,这种镊子采用碳纤与特殊塑料混合而成,弹性好,经久耐用,不掉灰,耐酸碱,耐高温,可避免传统防静电镊子因含碳黑而污染产品的问题,适用于半导体、IC等精密电子元件生产使用,以及特殊使用。3. 拆机辅助工具

手机前后壳除了用螺丝固定外,还用了卡扣固定,在拆卸外壳时,使用比较多的辅助工具是拆机拨片和拆机撬棒,这两个辅助工具的作用是撬开手机前后壳之间的卡口,分离前后壳,同时避免在外壳上留下撬痕。(1)拆机拨片

拆机拨片是一种拆卸手机外壳的辅助工具,呈三角形。拆手机外壳的拨片材料一般为塑料。另外也可以使用吉他拨片来代替。拆机拨片的外形如图2-4所示。图2-3 手机维修中常用的镊子图2-4 拆机拨片的外形

拆机拨片用法很简单,用右手的食指和拇指捏住拆机拨片,左手握紧手机。注意,不要前后壳一起握住,要握紧前壳,后壳不要握得太紧。

将拨片插入手机缝隙中,轻轻地划,碰到卡扣的地方会有阻力,这时候将拨片往里压一下,但不能用力太大,听到“咔哒”声音的时候,说明卡扣已经脱离,可继续下一个卡扣的处理。提示使用拆机拨片的技巧,一般有螺丝钉的部位都没有卡扣,卡扣的位置一般在两个螺丝钉之间或者手机顶部,插入卡片的位置一般选择螺丝钉位置,拆下螺丝钉以后,多少都会有点缝隙,从缝隙内插入拨片,然后再将卡扣撬开。

使用拨片拆机的方法如图2-5所示。(2)拆机撬棒

拆机撬棒在手机维修中也是常见的拆机工具,一般是塑胶材料制成,手柄位置为四棱塑胶,防止打滑。顶部扁平且有一个弯钩,弯钩部位很薄,用于插入手机外壳。

拆机撬棒外形如图2-6所示。图2-5 使用拨片拆机的方法图2-6 拆机撬棒外形

拆机撬棒在手机维修中主要有两个用途,一是拆卸手机外壳时使用,有些手机外壳不适宜使用拨片的时候,可以使用拆机撬棒;二是拆卸手机内联座时,可以使用拆机撬棒,拆卸手机内联座时,尽量不要用镊子,避免镊子的尖端造成内联座变形或短路。

将拆机撬棒插入手机外壳缝隙,利用杠杆原理,轻轻压拆机撬棒手柄的一端,就可以将手机外壳拆掉,注意用力要适度,不要用蛮力。

使用拆机撬棒拆卸外壳如图2-7所示。

使用拆机撬棒拆卸手机内联座时,将拆机撬棒从内联座的一边插入,然后轻轻压拆机撬棒的手柄,如果内联座不容易取下,一定要观察是否有其他原因,避免因用力过大造成内联座变形。

使用拆机撬棒拆卸手机内联座方法如图2-8所示。图2-7 使用拆机撬棒拆卸外壳图2-8 使用拆机撬棒拆卸手机内联座

拆机拨片和拆机撬棒不是万能的,合理地运用工具才是上策,在初级阶段使用这些工具有助于快速入门。(3)毛刷和洗耳球

毛刷的用途很简单,就是清理手机内部的灰尘,尤其是边边角角的灰尘。手机受潮后,这些灰尘就会起到导电作用,降低电路性能,影响散热。而且灰尘还会导致按键接触不良等问题。手机维修用毛刷如图2-9所示。

洗耳球,也称为吸耳球、吹尘球、皮老虎、皮吹子,它是一种橡胶材质的工具,底部是球形气囊,顶部是细管状气嘴,用于快速将大量气体吸入、排出,最初在医院用于治疗耳部疾病,游泳后吸取耳内的进水。现在一般多用于吹走怕湿物体上的灰尘,例如清除键盘、电路板上的灰尘等。

洗耳球在手机维修中主要用来清除手机主板上的灰尘。手机维修用洗耳球如图2-10所示。图2-9 手机维修用毛刷图2-10 手机维修用洗耳球注意对于一些有经验的工程师,双手就是他的工具,将大拇指的指甲进行修剪,保留长度在1.5~2mm,太短则无法插入外壳的缝隙,太长则容易折断。指甲不能太厚也不能太薄,不能太硬也不能太软。经过护理后,这一对指甲就是完美的拆机工具了。修剪后的指甲如图2-11所示。使用这样一对指甲完全可图2-11 修剪后的指甲以代替拆机拨片和拆机撬棒拆开手机外壳和手机内联座,熟练工程师在使用指甲拆卸的时候更容易掌握力度,避免将外壳拆坏或者出现划痕。

建议初学者先将基本拆卸工具熟练掌握以后再使用指甲拆卸手机外壳。2.1.2 专用拆机工具1. iPhone手机专用拆机工具

iPhone系列手机拆机时,需要专用的拆机工具,这是由其特殊结构决定的,包括两只拆机撬棒、一个拆机拨片、一个专用的五角星螺丝刀、一个专用的十字螺丝刀、一个透明吸盘。

透明吸盘主要在拆卸显示屏面板时使用,其余工具已经讲过用途了,在此不再赘述。iPhone手机专用拆机工具如图2-12所示。图2-12 iPhone手机专用拆机工具2. Nokia专用拆机工具

部分Nokia手机拆机时,需要使用专用的拆机工具才行,例如拆卸Nokia摄像头时,需要使用摄像头夹具才行。N78手机拆卸外壳时需要专用拆机撬棒。

Nokia专用拆机工具如图2-13所示。图2-13 Nokia专用拆机工具

除了上述两种专用拆机工具外,还有其他专用工具,由于用处不大,就不再介绍了,专用工具的使用,有助于快速有效地拆机,同时避免拆装不当造成的手机故障。2.1.3 DIY拆机工具1. DIY拆机拨片

找一个SIM卡托或报废的信用卡,将其中的一角用剪刀剪成圆弧状,然后再用壁纸刀将圆弧位置刮平整,将圆弧处刮得薄一点,这样一个DIY的拆机拨片就做好了。

DIY拆机拨片如图2-14所示。图2-14 DIY拆机拨片

使用方法和三角形的拆机拨片一样,由于卡片体积较大,握在手里的时候比三角拨片更方便。2. DIY多用螺丝刀

找一个钢口比较好的钟表用螺丝刀,将刀头两边用锉刀锉一下,然后分别和手机的十字螺丝、T6螺丝的螺口进行对比,挫到能拆卸T6螺丝为止。这样一把能拆卸一字螺丝、十字螺丝、T6螺丝的多用螺丝刀就DIY完成了。

钟表用螺丝刀如图2-15所示。

作者就有一把这样的螺丝刀,能拆卸一字螺丝、十字螺丝,也能拆卸T6螺丝,使用非常方便。图2-15 钟表用螺丝刀2.2 拆机准备工作

拆机工具都介绍完了,接下来是不是可以拆手机了?别着急,在拆卸手机之前介绍防静电知识、工作环境5S、拆机基本常识等内容,这些内容讲完了,才是拆机步骤。2.2.1 基本防静电常识

有人问4G手机维修和静电有什么关系,当然有了,而且关系很大。1. 静电

说起静电,估计大家都不陌生,在干燥和多风的秋天,人们常常会碰到这些现象:晚上脱衣服睡觉时,在黑暗中常听到“噼啪”的声响,而且伴有蓝光;见面握手时,手指刚一接触到对方,会突然感到指尖针刺般痛;早上梳头时,头发会经常飘起来,越理越乱;拉门把手、开水龙头时都会“触电”,时常发出“啪、啪”的声响,这就是人体产生的静电现象。

静电不是静止的电,是宏观上暂时停留在某处的电,是一种处于相对静止状态的电荷。从原理上讲,静电的产生主要有以下三种方式:摩擦带电、接触带电、感应带电。对于后两种方式比较容易预防与控制。在实际生产中最难控制的是第一种带电方式——摩擦带电,由人体或设备运动而产生。

接触10万伏静电时人的头发会都竖起来了,如图2-16所示。图2-16 接触10万伏静电时的现象2. 静电的危害

如果没有静电,手机芯片故障率会至少降低40%。大部分的芯片击穿都和静电有直接关系。

静电令人身体不适,还会引起头痛、失眠和烦躁不安等症状,甚至导致皮疹和心律失常,对神经衰弱者和精神病患者危害就更大。皮肤静电干扰可改变人体体表的正常电位差,影响心肌正常的电生理过程。

持久的静电会使血液的碱性升高,血钙减少,尿中钙排泄量增加,对于血钙水平低的病人十分不利。尤其对有心血管系统疾病的老年人来说,静电更易使病情加重或诱发早搏。

随着对静电的深入认识,科学家已经能够利用静电为工业生产和生活提供服务,如静电印花、静电喷涂、静电植绒、静电除尘和静电分选技术等。静电也开始在淡化海水、喷洒农药、人工降雨、低温冷冻等方面大显身手,甚至在宇宙飞船上也安装有静电加料器等静电装置。3. ESD静电防护

ESD(Electro-Static discharge)的意思是“静电释放”。ESD是20世纪中期以来形成的以研究静电的产生、危害及静电防护等的学科。因此,国际上习惯将用于静电防护的器材统称为ESD,中文名称为静电阻抗器。

对于静电的防护,主要采取三个方式,一个是防,一个是放,还有一个是控。“防”是指防止静电荷的积聚;“放”是指建立安全的的泄放通路;“控”是指对所有防静电措施的有效性进行实时监控。

下面介绍几种常见的ESD防护方法。(1)接地

接地对于减少在导体上产生的静电荷是非常重要的。人体是导体,并且是静电的主要发源地。因此,必须减少在接触敏感防静电元件或组件的人身上产生的静电荷。减少人体产生的静电最好办法是让身体接地。

在手机维修中,手腕带是最常用的接地装置。手腕带将安全且有效地排走个体上的静电荷,只有接触皮肤才能很好地发挥手腕带的作用。一个脏的或松的手腕带可能保留着漏走的静电荷,使防静电控制失效。

防静电腕带如图2-17所示。

防静电鞋或脚接地也可以作为防静电腕带的辅助措施。防静电鞋如图2-18所示。图2-17 防静电腕带图2-18 防静电鞋(2)中和

利用静电消除设备,其主要部件为离子发生器。由于接地和隔离将不能从绝缘体(如人工合成的布或常规塑胶)中释放电荷,所以中和就显得重要了。从绝缘体中中和或移走在制作过程中自然产生的电荷,称为电离。离子是存在于空气中的简单带电物质,是由于自然能源物质产生的,它包括太阳光、照明、露天火焰和辐射。

可以通过离子发生器制造出成上万亿的离子,离子发生器使用高电压产生一个平衡的混合带电离子,并且用风扇帮助离子漂移到物体上或区域里中和。离子化可以在8s内中和在绝缘体上的静电荷,因此可以潜在减少它们引起的伤害。通过离子化中和不是接地或隔离的替代品,离子化仅能减少静电释放事故发生的可能性或风险。

离子发生器如图2-19所示。图2-19 离子发生器(3)屏蔽

使用一个屏蔽容器在储存或运输过程中隔离元器件和组件。从带电物体或带电静电场中隔离出来。在储存或运输过程中,绝缘体是阻止静电释放损伤发生的最好方式。既然接地不能排走静电荷或绝缘体,有必要从它们中隔离敏感元器件和组件。在静止工作、出货、搬运区域减少常规塑胶和其他类型绝缘体的最好方法是从绝缘体中隔离产品,隔离也可通过禁止进入整个工作区域或工作站完成。

静电荷不能进入由导体材料或导体层做成的容器,这个效应称为法拉第杯效应。在存储和运输电子元器件或装载线路板时,确保有近似法拉第杯特性的容器被使用,这些容器将会从静电释放当中隔离出来。

防静电屏蔽袋如图2-20所示。

在手机生产维修车间,为了防止衣服静电积聚,一般工作人员都要穿防静电服。防静电服一般用防静电织物缝制,在纺织时,防静电服内均匀地混入全部或部分使用金属或有机物的导电材料制成的防静电纤维或防静电合成纤维,或者两者混合交织而成。防静电服静电屏蔽性能良好、不起尘。常见防静电服如图2-21所示。图2-20 防静电屏蔽袋图2-21 常见防静电服

在一个完善的手机生产维修车间内,要铺设防静电地板,所有的维修设备具有防静电功能,所有的桌子、椅子等都是防静电材料的,工作人员从头到脚都要全副武装,防静电帽、防静电服、防静电鞋、防静电腕带等。

一个完善的防静电手机维修车间如图2-22所示。⑴防静电接地线、腕带;⑵防静电台(桌)垫;⑶防静电工作区标志牌;⑷防静电鞋;⑸防静电工作台;⑹防静电周转箱、架、托盘;⑺防静电地板;⑻防静电仪表;⑼防静电椅子;⑽离子防静电消除器;⑾防静电服装;⑿防静电存放架;⒀防静电文件袋、夹;⒁防静电手套;⒂防静电周转车;⒃防静电海绵;⒄防静电剂图2-22 完善的防静电手机维修车间4. 防静电标志

防静电标志是防静电控制体系中不可缺少的一环,这些标志鲜明又形象地指示出与静电有关的产品、区域或包装等,时刻提醒工作人员不忘静电的危害性,做好防范工作。

防静电标志一般粘贴在车间所用的器材、产品的外包装、设备外壳或需防静电的场所中。在手机厂家提供的维修手册中也有该警示,提示接触某些敏感元件时需要采取适当的预防措施。

防静电标志图案一般为“手形+三角形”形成,主要采用黄底黑字。防静电标志图案如图2-23所示。图2-23 防静电标志图案

可以看出在手机生产、运输、维修中静电防护的重要性了。5. 防静电简易措施

作为一般手机维修中心,可能不具备以上的防静电措施,那么有没有更简单、更有效的防静电措施呢?有,下面来简单介绍。(1)洗手

在工作之前先洗手,然后再开始工作,这个办法有效吗?肯定有效,一方面能中和掉身上的静电,另一方面短时间内也不会再聚集过多的静电。(2)穿棉质衣服

作为手机维修工程师,为了避免静电产生,尽量少穿化纤类衣物,尽量穿棉质衣服,尤其是内衣,防止摩擦产生静电。(3)远离家电设备

远离电视机、电脑屏幕、电冰箱等家电设备,防止感应静电的产生。(4)保持合适的湿度

如果有些静电防不了,那就放掉它,让工作环境保持合适的湿度,可以释放局部静电。(5)养成良好的维修习惯

在动手维修手机前,用手触摸暖气片表面,可以释放人体表面的静电,在取放手机主板时,尽量不要用手去触摸电路部分,可以拿住主板两边或屏蔽罩部分。

一般情况下,通过以上措施,能够保证释放大部分静电,避免其对手机主板造成不可逆转性的损伤。

如果对以上防静电知识不提高重视,则经常会出现这样情况,拆开手机,什么地方都没动,装上后就不能开机了,反复检查发现芯片损坏了,这时候不要怪自己运气不好,只是没做好ESD防护而已。2.2.2 工作环境5S

5S是整理、整顿、清扫、清洁、修养英文单词的首字母组成。● 整理(SEIRI)是指区分要用和不要用的东西,不要用的清除掉

——把“空间”腾出来活用。● 整顿(SEITON)是指将整理好的物品明确规划、定位放置,并

做好标识——节约寻找物品的时间。● 清扫(SEISO)是指清除职场内的脏污,并防止污染的发生——

清除“脏污”。● 清洁(SEIKETSU)是指维持整理、整顿和清扫所获得的成果,

使其规范、标准化——显现“异常”之所在。● 修养(SHITSUKE)是指人人遵守规章制度,养成良好习惯——

改变人的“素质”,形成一种文化素养。

成功的经验告诉我们:一个组织要发展,设备一定要精密,产品一定要优良,这使得5S更加重要。因为脏乱的工作场所,非但时间成本太高,人员安全没保障、士气低落,更重要的是不能快速的维修好手机,尤其是客户来维修手机时,谁都不愿意看到自己的手机放在一个杂乱的维修台上维修。

如图2-24所示是一个手机维修台面,桌面上什么东西都有,如螺丝刀、焊油、手机主板、显示屏、外壳、螺丝钉、拆下的键盘和芯片。图2-24 手机维修台面

在这样的维修台,不可能有工作效率,例如找一颗螺丝钉可能要花半小时,既使及时找到了,也不一定是维修手机的螺丝钉,手机修好后,可能会出现后壳上4颗螺丝钉4种样式的情况。在图2-25所示的工作台面维修手机,效率和心情一定会更好,客户也会更满意呢。图2-25 经过5S现场管理培训后的维修工程师的工作台面2.2.3 拆机基本常识1. 是否需要拆机

既然拆机是维修的第一步,那么首先要确定的问题是,这个手机是否需要拆机。如果不需要拆机就能解决问题,那就不要拆机了。具体有哪些故障不用拆机就能解决呢,在后面的章节中还有具体说明,在此不再赘述。

如果能不拆机,坚决不要拆机,尤其是手机维修新手,手机外壳拆不开时,若用蛮力,就会导致外壳变形、主板虚焊等。2. 查找对应拆机视频或图片

在拆机之前,可以先到网络上搜索一下对应的拆机资料,例如要拆一台iPhone 5S,应先去百度搜“iPhone 5S拆机”,网络上都会有这样的拆机图片,如果是第一次拆机,那么,这些“前辈”的拆机方法和技巧会对新手有所帮助。

还有拆机视频,建议多看看,然后再动手,俗话说“磨刀不误砍柴工”嘛。3. 拆机前准备

确定这部手机需要拆机维修了,下面是不是该动手拆手机了,但是还有几个事情需要交代。(1)准备合适的工具

一般手机拆机需要准备T5、T6、十字螺丝刀,还有镊子、拆机拨片、拆机撬棒。有些机型需要专用拆机工具,得自己准备好。除了这些之外,还要准备显示屏保护膜,拆下显示屏后,为防止尘土和指纹弄脏显示屏,需用保护膜贴一下。

准备毛刷和洗耳球,用来清理手机主板上的灰尘。(2)观察手机螺丝钉位置

手机前后壳的连接方式一般有两种,一种是通过螺丝钉连接,还有一种是通过卡扣方式连接。

一般螺丝钉的位置在后壳较多,极少手机在前壳,螺丝钉在后壳一般不影响美观。螺丝钉在后壳的位置一般靠近四条边,有些是由盖片盖住的,要仔细观察,避免漏查引起其他问题。

有些手机后壳的贴纸下面也有螺丝钉,需要揭开贴纸才能发现。

到此为止,拆机前所有的准备工作都完成了,在下一节的内容中将以具体机型为例,讲解手机拆机的具体步骤。2.3 4G手机的拆装

在这一节中,以iPhone 5S手机为例,介绍4G手机的拆装工艺,需要准备的工具很简单,一把十字螺丝刀、一个拆机撬棒,再加上胆大心细、小心谨慎地操作就行了。2.3.1 iPhone 5S手机拆装

iPhone 5S和iPhone 5的拆卸基本没有多大区别,iPhone 5S拆机虽然简单,但是由于手机内部的螺丝非常多,而且大小都不一样,因此拆机后非常容易搞混。怎么办呢?作者的办法是这样的:在纸上简单画一个手机外形图,将螺丝的位置标注出来,然后将拆下的螺丝钉放在对应位置,如果怕滚动丢失,就用双面胶粘在纸上,这样就不怕记不住了。手机内部主板上的螺丝钉也是采用这种办法。办法虽然笨,但是非常有效,起码不会漏下或者装错位置。

熟练以后,就不用采取这个办法了,但至少要把螺丝钉找个小盒放进去,避免丢失,尤其是关键位置的螺丝钉。

有些人有个习惯,每次都少装几个螺丝钉,殊不知,这样容易给手机留下隐患,螺丝钉所起到的固定作用是非常重要的,既对机械结构进行固定,又对电气连接进行固定。一旦漏装,可能会造成手机出现接触不良,长期下去容易引起严重问题。1. 拆卸手机底部螺丝

苹果iPhone 5S不仅外观轻薄,还加入了指纹识别功能。和iPhone 5一样,iPhone 5S拆机突破口也是在底部螺丝上,如图2-26所示。

首先把手机底部两枚螺丝拧下,如图2-27所示。图2-26 拆机从底部螺丝开始图2-27 把两枚螺丝拧下

十字形的螺丝十分好拧,一般家里都可以找到十字形螺丝刀,如图2-28所示。

有过维修手机的朋友都应该有所了解,苹果iPhone系列手机多数都是通过吸盘吸屏幕来打开手机的,如图2-29所示。图2-28 采用十字形螺丝图2-29 用吸盘打开手机

不过值得注意的是,在使用吸盘吸屏幕时,千万别用力过大,最好是吸起来之后就罢手,改用拆机撬棒轻轻撬开即可。如果用力过大,有很大可能扯断排线,如图2-30所示。图2-30 力度要掌握好2. 拆卸指纹识别HOME按键

吸开正面屏幕面板之后,可以看到一个细长的排线连接指纹识别HOME键,如果用力过猛,可能HOME键的指纹识别功能就会消失了,如图2-31所示。

下一步就要先断开上下两个面板的连接,也就是断开指纹识别HOME键那根细长的排线,如图2-32所示。图2-31 切勿用力过猛图2-32 断开HOME键排线

顺利断开排线与主板连接的模块之后,就可以把屏幕面板掀开了。要想进一步地进行拆机工作,首先我们要做的就是切断电源。在取下电池之前,先把能够取下的螺丝和模块全部取下,所有能够断开的排线全部断开。3. 拆卸手机面板

下面将要拆卸手机面板,首先要掀开屏幕面板,如图2-33所示。

接下来的工作就是彻底断开屏幕面板的连接了,其实连接屏幕面板的排线在右上方,现在要做的就是断开这些排线,如图2-34所示。图2-33 掀开屏幕面板图2-34 断开两个面板的连接

全部把排线断开之后,就可以彻底分离这两块面板了,拆解工作也前进了一大步,如图2-35所示。

取下屏幕面板,终于可以仔细研究一下这个全新加入的指纹识别HOME键了。使用小撬棒轻轻一撬,这枚HOME键连同相关模块就取下来了,如图2-36所示。图2-35 分离成功图2-36 取下Touch ID和HOME键

取下来的HOME键模块正面图如图2-37所示,可以看出,这是一个CMOS芯片,Touch ID本质上是一组非常小的电容器。

iPhone 5S的HOME键模块背面如图2-38所示。图2-37 HOME键模块正面图图2-38 HOME键模块背面图4. 拆卸手机电池

前边工作完成后,就要开始正式取下电池了。由于iPhone 5S容易取下,但是电池是和后壳粘在一起的,电池扣扣在主板上,所以只能通过撬棒慢慢把粘胶的电池撬开,如图2-39所示。

所谓慢工出细活,撬电池也不能粗心大意。电池右边和主板还有一个连接点,在撬开电池前一定把它取下来。图2-40为取下的电池和iPhone 5S面板。图2-39 用撬棒轻轻撬开电池图2-40 取下电池要小心

图2-41为iPhone 5S取下的电池,该电池容量为1560mAh,相比iPhone 5的1440mAh容量稍大一些。5. 拆卸手机后置摄像头

这次取下来的是iPhone 5S的后置摄像头,虽然在像素方面,iPhone 5S相比iPhone 5并没有提升,但它搭载的摄像头的确做了一定的升级,如图2-42所示。图2-41 电池容量为1560mAh图2-42 取下800万像素后置摄像头6. 拆卸手机后置摄像头

拆机最重要的环节——拆解主板。iPhone 5S采用小板设计,主要芯片还是集中在电池右侧的这个细长的主板上,经过之前的预备工作,零部件和排线已经拆的很零散,等再次检查没问题的时候,使用撬棒直接撬下主板即可,如图2-43所示。

iPhone 5S在制作工艺方面还是有着很大的革新的,相比之前主板的迭代设计,iPhone 5S主板设计非常简洁并且布局更加合理,如图2-44所示。图2-43 取下主板图2-44 制作工艺更加简洁合理7. 拆卸手机扬声器模块

由于iPhone 5S扬声器模块都不再是模块化,所以相比来说维修成本更低了。图2-45为取下来的扬声器模块。

可以说,双闪光灯设计也是iPhone 5S的一个亮点,白色和琥珀色的LED等让相机白平衡更优秀,尤其是在拍摄夜景时,如图2-46所示。图2-45 扬声器模块图2-46 双色LED闪光灯

总的来说,苹果iPhone 5S内部做工依旧精致,比苹果5有很大的提升。但是由于是一体化设计,所以维修成本会很高。

图2-47 为iPhone 5S拆解全家福。

拆卸完毕,下面应该开始装机了,如果你没有记错螺丝钉的位置,没有记错拆机顺序的话,根据上面的步骤倒着操作,就可以把手机装起来了。

iPhone 5S在智能手机维修中已经是相对比较难的了,拿这个机器演示拆机,应该是有代表图2-47 拆解全家福性的。难一点的机器都能拆,再简单点的机器还需要费劲吗。2.3.2 目标要求及注意事项

这一节的内容看完了以后,合上书,再细细回味下,在整个拆机过程中,应该注意哪些问题,又应该达到什么样的要求呢。1. 目标要求

看完了这一部分的内容后,能够将一部手机拆开,又完整地装好,一切功能无损,恭喜,你的功力进了一步。使用螺丝刀、拆机撬棒等简单工具拆开手机后,在手机中使用连接器固定而无须焊接的器件就都可以更换了,包括外壳、听筒、振动马达、送话器、摄像头、显示屏、部分组件等。这些部件的故障率在整个手机故障率中占的比例也比较大,此时,你应该能应付大部分的手机故障了。2. 注意事项

在整个拆机过程中,有些部件是使用双面胶进行固定的,用力太小则不容易取下来,用力大了则容易拆坏了。

在大部分的手机中,显示屏和主板的固定使用双面胶。现在手机的显示屏几乎都是3寸以上的,面积越大越难拆卸,稍微不注意,显示屏就裂开了。结果本来是简单的小问题,现在还得搭上一块显示屏,实在是不划算。为防止出现这种情况,可以采用如下办法:

用镊子蘸一点酒精,滴在显示屏和主板的缝隙里,就是有双面胶的位置,四面都要滴一点进去,不要滴得太多,滴多了会流到显示屏里面去,看起来就会有阴影了。等酒精把双面胶都浸透的时候,再取显示屏,由于双面胶没有了黏性,就容易取下了。对于其他使用双面胶的部件也可以采用这个办法。

另外,在取显示屏的时候,最好在显示屏表面贴一层保护膜,一可避免划伤显示屏,二是防止手上的脏东西弄到显示屏上去。

最后,还是那8个字:“胆大心细、小心谨慎”。2.4 手机功能检查

在前面,已成功地将4G手机拆开了,也成功地把手机装起来了,下一步还需要对手机功能进行检查。

以后要记住,无论修任何手机、任何故障,在将手机交付客户之前,一定要对功能进行全面检查,尤其是维修过的故障更要反复检查,检查无误后方可交付客户使用。

检查的内容主要有以下几项。2.4.1 按键功能检查

手机经过拆装后,首先要检查的就是按键,检查按键的机械功能是否正常,每一个按键都要按一下,看按下去以后是否能弹起来,是否能复位,如果机械功能不正常,需要拆机重新装配才行。

如果机械功能正常,再检查每一个按键按下去以后,屏幕是否能够显示对应的字符或者功能菜单。如果显示不正常,需要检查手机装配过程中是否有按键卡死、错位、断线等问题。

所有手机上的按键都要进行测试,如果全部测试完毕没有问题,那就说明按键功能已经正常,再进行下一个功能的检查。2.4.2 通话功能检查

通话功能检查的目的分别是测试送话器、受话器、扬声器、振动马达、SIM卡等是否有问题。

首先拨打一个电话,双方进行通话,如果通话没有问题,说明键盘输入、送话器、听筒都没有问题,SIM卡、信号电路也没有问题。

然后再找一个手机拨打刚修好的机器,分别在振动模式和振铃模式下看功能是否正常,如果打进电话以后提示正常,然后双方进行通话,听是否有杂音;观察信号是否正常;如果手机有免提功能,打开免提功能看是否正常。

通话功能是必检项目,原因就不用说了,如果通话功能不正常,那么手机还有什么意义呢。2.4.3 菜单功能检查

菜单功能的检查是通过主要菜单功能了解手机工作是否正常,例如蓝牙功能、WLAN功能、存储卡功能等。

如果手机支持蓝牙功能,通过菜单打开蓝牙功能后,使用蓝牙耳机进行通话,看蓝牙功能是否正常。

打开WLAN功能,检查是否能够上网浏览网页,如果能上网,则说明WLAN功能是正常的。

打开或播放存储卡内的文件或视频,如果打开正常或能够播放视频,则说明存储卡功能是正常的。

通过对菜单功能针对性的检查,检验手机相对应的功能,尽量不要等用户去发现问题。2.4.4 充电功能检查

使用充电器充电10分钟以上,看充电功能是否正常,如果不能充电,说明充电器、电池、电池触点、手机充电电路可能有问题。为了避免拆装机过程中出现意外,对充电功能的检查是非常有必要的。2.4.5 触摸屏功能检查

目前在手机上使用的触摸屏主要有电阻式触摸屏和电容式触摸屏。

对于电阻式触摸屏的检查,应使用手写笔单击屏幕菜单,看是否有明显错位问题。如果没有,打开编辑短信功能,观察输入字母时触摸屏幕左右两侧是否有轻微错位问题。如果有,可以使用校准功能进行校准。在全屏手写状态下使用手写笔在整个屏幕上连续画圆圈,看是否有断续现象,如果非常明显,说明触摸屏有问题。

对于电容式触摸屏手机,触摸主屏幕图标上的任一图标并按住不放,直至它开始晃动,然后按住图片在整个屏幕上拖动,如果拖到某一个位置时无法拖动了则一般表明触摸屏在该部分有问题。

到此为止,基本功能检查结束了。对于已经维修的故障部分要重点进行检测,比如更换了显示屏,那就要反复检查显示屏显示是否正常;如果是滑盖或者翻盖手机,就要反复打开翻盖或滑动滑盖进行测试,看是否正常。2.4.6 交付客户检查

把手机交付客户,由客户根据他自己的意愿再进行检查,如果没有问题维修工作即告结束。

这一步看起来比较简单,但是至关重要的一步,当面嘱咐用户进行试机,这是一个技巧,有些维修人员对自己有信心,认为自己测试好了就肯定没事了,但用户用时如通话功能不正常,就会回来找,维修人员就不得不腾出时间来给客户作解释并返回维修,这不但影响了其他正在维修的客户,而且也会对维修人员的维修技术产生怀疑。

所以,修好的手机要让客户当面试机,如果有问题也能够及时发现,随时修复。2.5 本章小结

4G手机的拆装机工具分为通用工具和专用工具,区分其用途并能够熟练应用是对初学者的基本要求。

静电对手机的危害是致命的,作为维修从业者必须了解静电对手机的危害,掌握如何做好静电防护,避免走入维修的误区,合理地掌握方法,将静电的危害降到最低。

5S是指整理、整顿、清扫、清洁、修养单词首字母组成,其日文的罗马拼音均为S,因此简称5S。目前国内外的生产、服务企业都在推广,是降低产品损耗、提高维修效率的最好管理制度之一,值得了解和学习。

以最新的iPhone 5S手机为例,学习了其拆装的方法,认识手机结构的组成,掌握其拆装注意事项,是完成手机维修的第一步,也是最关键的一步。

手机维修后的质检,是保证产品质量,降低维修返修率的第一关口,是必须掌握和实施的步骤,必须引起维修人员的注意。2.6 自我测试1. 请列举几种拆装手机需要使用的工具。2. 请说明在日常维修中如何避免静电的产生。3. 以一部4G手机为例,完成拆装过程,并描述注意事项。4. 手机维修后功能检查都包括哪些具体检查内容。第3章 4G手机基本器件识别与分析本章将介绍4G手机上所有的元器件,在这一章的学习中,需要准备一块数字式万用表和几块报废的4G手机主板。学完本章以后,应该能够认识大部分4G手机主板上的元器件,并能够进行测量;能够看懂4G手机电路原理图中元器件符号的含义,为下一章的学习打下良好的基础。在本章及下一章中介绍的元器件识别及测量同样适用于2G、3G手机,不仅仅局限于4G手机,只是4G手机使用了更多、更先进的传感器,基本元器件还是一样的。要点● 能够使用万用表判断电阻、电容、电感的数值并判断其好坏,以

及这些部件在电路中的作用;● 能够使用万用表判断二极管、三极管、场效应管等半导体器件的

好坏,以及这些部件在电路中的作用;● 能够掌握和熟练使用“黑箱理论”,掌握集成电路故障的判断思

路和方法。3.1 4G手机的基本元件

4G手机和普通手机一样,也是由主板、显示屏、电池、外壳等组成,在本节中主要介绍4G手机主板上的基本电子元件——电阻、电容、电感。这三个元件是弟兄三个,几乎在4G手机大部分电路中都能看到这三个弟兄的身影,大哥是电阻,二弟是电容,老三是电感。这弟兄三个占主板元器件数量的80%以上。根据“二八法则”,掌握了电阻、电容、电感这三个基本电子元件后,就认识了4G手机主板上80%的元件。

二八法则在经济学和管理学中有广泛的应用,同样,也可以应用在智能手机维修行业,例如,只要掌握20%的技巧,就可以维修手机80%的故障。3.1.1 电阻

电阻器在日常维修中一般称为电阻,包括贴片电阻、直插电阻等,手机主板上使用的电阻主要是贴片电阻。常说的贴片电阻(SMD Resistor)是片式固定电阻器(Chip Fixed Resistor),又叫矩形片状电阻(Rectanguar Chip Fixed Resistor),是由ROHM(罗姆)公司发明并最早推向市场的。电阻是目前手机中使用最多的电子元件。1. 电阻外形特征及电路符号

贴片电阻与直插电阻是有明显区别的,由于直插电阻不在手机中使用,所以这里只看贴片电阻的外形特征。(1)电阻的外形特征

1)手机中的电阻

电阻是手机中应用最广的元件之一,在手机中几乎所有的电路中都有电阻的存在,如图3-1所示。图3-1 手机中的电阻

2)贴片电阻

贴片电阻的表面是黑色的,外形是扁平状,其两端是银色的,是电阻的焊点,其底部也就是“肚皮”,是白色的。

贴片电阻的外形特征如图3-2所示。图3-2 电阻的外形特征

电阻的阻值有些标注在电阻的表面,有些不标注,尤其是体积太小的电阻;未标注阻值的电阻需要查阅手机电路原理图或通过测量才能获得其具体阻值,如图3-3所示。图3-3 手机电阻的特征

3)贴片排阻

在手机中还有一种电阻的组合形式叫排阻,如图3-4所示。排阻就是把两个或两个以上具有相同阻值的电阻组合在一起的复合电阻。图3-4 贴片排阻

排阻主要用在数字电路的接口电路中,在Nokia手机中应用最多,MTK芯片组手机的电池电量检测电路中也有应用。(2)电阻的电路符号

在手机电路图中,各种电子元件都有它们特定的表达方式,即元器件的电路符号。

1)电阻的图形符号

电阻的图形符号通常如图3-5所示。左边是国外手机电路原理图中的电阻图形符号,右边是国内手机电路原理图中的电阻图形符号。注意,左边的电阻图形符号不要与电感的图形符号相混淆。图3-5 电阻的图形符号

2)手机电路原理图中的电阻符号

电阻在电路中一般用字母R表示,但电路中会有许多电阻,单用字母R不能准确地描述每一个电阻。为此,通常在字母的R后面加数字来表示电路中的电阻,以方便对电路的描述。就好像人的名字一样,字母R是电阻的姓,R后面的数字就是每一个电阻的名。

在图3-6所示的电路中,R7413、R7410、R7411、R7412就是表示了不同的电阻。其中R7413指电阻在电路中的位置编号;R在电阻数值中一般代表小数点,例如47R指电阻的阻值是47.0Ω。这种表示方式对于后面将要讲到的电容、电感、二极管、晶体管和集成电路等都是适用的。图3-6 手机电路原理图中的电阻符号2. 电阻的工作原理及特性

电阻的工作原理类似于河道中的拦河坝,为了拦住河流,人们会在河道中建一道拦河坝,这样在大旱之年可以拦住水流,大涝之年可以放开水闸不至于漫堤。

在物理学中,用电阻来表示导体对电流阻碍作用的大小。导体的电阻越大,表示导体对电流的阻碍作用越大,和河道中拦河坝一样,建的越高对河流的阻力越大。不同的导体,电阻也不同,电阻是导体本身的一种特性。

电阻是对电流呈现阻碍作用的耗能元件,也就是电阻器的俗称。

任何物质对电流都有阻力,只不过不同的物质对电流的阻力大小不同而已,导体对电流的阻力小,如铁和铜;绝缘体对电流的阻力大,如木和橡胶。(1)电阻的工作原理

导体的电阻是它本身的一种性质,其大小取决于导体的长度、横截面积、材料和温度,即使它两端没有电压,没有电流通过,它的阻值也是一个定值。这个定值在一般情况下,可以看做是不变的,对于光敏电阻和热敏电阻来说,电阻值是不定的。对于一般的导体来讲,还存在超导的现象,这些都会影响电阻的阻值。

1)欧姆定律

在同一电路中,导体中的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻值成反比,这就是欧姆定律,基本公式是I=U/R。

欧姆定律由乔治·西蒙·欧姆提出,为了纪念他对电磁学的贡献,物理学界将电阻的单位命名为欧姆,以符号Ω表示。

2)电阻的串并联

①电阻的串联

两个电阻首尾相接中间没有分支,就是电阻的串联。在串联电阻电路中,经过每个电阻的电流一样,但每个电阻两端的电压不同,如图3-7所示,电阻串联后的总电阻增大(AB间的电阻),R=R+R。总12图3-7 电阻的串联

在串联电路中,流经R的电流I等于流经R的电流I,等于总电1122流I。总

②电阻的并联

若两个或几个电阻的连接方式是首首相连、尾尾相连,则为电阻的并联。在并联电阻电路中,每个电阻两端的电压一样,但流过每个电阻的电流一般不同。并联电阻的总电阻减小(AB的电阻),1/R总=1/R+1/R。12

在并联电路中,流经R的电流I和流11经R的电流I之和等于总电流I,如图22总3-8所示。

③电阻的混联图3-8 电阻的并联

在实际电路中,电阻的并联与串联有时是图3-9 电阻的混联同时存在的,如图3-9所示,电阻的串并联关系是:R和R并联,并联后再与23R、R串联。14

流经R的电流I等于流经R的电流I,也等于流经R的电流I与114422流经R的电流I之和。33(2)电阻的特性

电阻的主要物理特性是变电能为热能,是一个耗能元件,电流经过它就会产生热能。当流经它的电流过大时,它会发热直至烧坏。

对信号来说,交流与直流信号都可以通过电阻,但会有一定的衰减。换句话说,电阻对交流信号和直流信号的阻碍作用是一样的。这样也方便分析交直流电路中电阻的作用。3. 电阻的单位及标注方法(1)电阻的单位

电阻都有一定的阻值,它代表这个电阻对电流流动“阻力”的大小,电阻的单位是欧姆。用符号Ω表示,常用的还有kΩ(千欧)、MΩ(兆欧)。其换算关系是:1MΩ=1000kΩ,1kΩ=1000Ω。

手机电路原理图中电阻的单位标注方法如图3-10所示。图3-10 单位标注方法(2)电阻阻值的标注方法

贴片电阻的阻值和一般电阻一样,在电阻体上标明。电阻共有三种阻值标称法,但标称方法与一般电阻器不完全一样。

在手机中,大部分贴片电阻由于体积太小,很少有标注数值的。

1)数字索位标称法

一般电阻采用这种标称法,数字索位标称法就是在电阻体上用三位数字来标明其阻值。它的第一位和第二位为有效数字,第三位表示在有效数字后面所加0的个数,这一位不会出现字母。

例如:472表示4700Ω;151表示150Ω。

如果是小数,则用R表示小数点;用m代表单位为毫欧姆(mΩ)的电阻。

例如:2R4表示2.4Ω;R15表示0.15Ω;1R00表示1.00Ω;R200表示0.200Ω;R005表示5.00mΩ;6m80表示6.80mΩ。

电阻的数字索位标称法如图3-11所示。图3-11 数字索位标称法

2)色环标称法

一般圆柱形固定电阻器采用这种标称法,贴片电阻与一般电阻一样,大多采用四环(有时三环)标明其阻值。第一环和第二环是有效数字,第三环是倍率。例如:“棕绿黑”表示15Ω;“蓝灰橙银”表示68kΩ,误差±10%。

色环标称法的色环代码表如图3-12所示。图3-12 色环代码表

3)E96数字代码与字母混合标称法

数字代码与字母混合标称法也是采用三位标明电阻阻值,即“两位数字加一位字母”,其中两位数字表示的是E96系列电阻代码,第三位是用字母代码表示的倍率。3-2

例如:51D表示“332×10;332kΩ”;249Y表示“249×10;2.49Ω”。

E96系列电阻代码表如图3-13所示。图3-13 E96系列电阻代码表

倍率代码表如图3-14所示。图3-14 倍率代码表4. 电阻在电路中的作用

电阻是表示导体对电流阻碍作用的大小,其在电路中的作用一般有4种,包括限流、分压、分流、转化为内能,特殊的0Ω电阻还具有其独特的功能。(1)限流作用

为使通过电路的电流不超过额定值或实际工作需要的规定值,以保证电路的正常工作,通常可在电路中串联一个小阻值的电阻,把这种可以限制电流大小的电阻叫做限流电阻。(2)分压作用

一般手机电路都有额定电压值,若电源比额定电压高,则不可把电路直接接在电源上。在这种情况下,可在电路中串接一个合适阻值的电阻,让它分担一部分电压,电路便能在额定电压下工作,这样的电阻称为分压电阻。(3)分流作用

当在电路的干路上需同时接入几个工作电流不同的电路时,可以在额定电流较小的电路两端并联接入一个电阻,这个电阻的作用是“分流”。(4)将电能转化为内能的作用

电流通过电阻时,会把电能全部(或部分)转化为内能。用来把电能转化为内能的用电器叫电热器。如电烙铁、电炉、电饭煲、取暖器等等。(5)0Ω电阻的作用

在电路中没有任何功能,只是在PCB上为了调试方便或兼容设计等原因。可以做跳线用。如果某段线路不用,不接该电阻即可(不影响外观)。

在匹配电路参数不确定的时候,以0Ω代替,实际调试的时候,确定参数,再以具体数值的元件代替。想测某部分电路的耗电流的时候,可以去掉0Ω电阻,接上电流表,这样方便测耗电流。在布线时,如果实在布不过去了,也可以加一个0Ω的电阻。

在高频信号下,0Ω电阻充当电感或电容用(与外部电路特性有关),主要是解决EMC(Electro Magnetic Compatibility,电磁兼容性)问题。

单点接地(指保护接地、工作接地、直流接地在设备上相互分开,各自成为独立系统)。

0Ω电阻还有其他作用,在此不一一讲述了。5. 电阻损坏故障现象

电阻损坏主要表现在以下几个方面:(1)开路

电阻开路是维修比较常见的故障,电阻开路后,没有电流流过电阻,可能会造成部分电路无法工作。可用万用表的欧姆挡来判断电阻是否开路。(2)阻值变大

电阻阻值变大也是维修中常见故障之一,当电阻阻值变大后,流过该电路的电流变小,可能会造成该部分电路工作不正常或者不工作,可以使用万用表的欧姆挡测量电阻阻值大小来判断阻值是否变大。(3)接触不良

当电阻引脚与焊盘接触不良的时候,会造成电路有时工作,有时不工作,可以通过补焊的方法来解决。(4)阻值变小或短路

在维修工作中,很少碰到有电阻出现阻值变小或短路现象,阻值变小或短路的原因可能是手机进水后,有污物附着在电阻表面引起。电阻本身几乎不可能出现阻值变小或短路现象。6. 使用万用表测量电阻

在本书中,如果没有特殊说明,一般以“深圳胜利高”生产的“VC890C+”数字万用表为例进行说明。(1)数字万用表面板功能图3-15 数字式万用表

数字万用表的面板功能如图3-15所示,面板各组成部分说明如下。● 1:型号栏,数字万用表的型号,这里使用的这● 款万用表的型号为“深圳胜利高VC890C+”。● 2:液晶显示器,显示仪表测量的数值。● 3:发光二极管,通断检测时报警用。● 4:旋钮开关,用来改变测量功能、量程以及控制开关机。● 5:20A电流测试插座。● 6:电容、温度、测试附件、“-”极以及小于200mA电流测试插

座。● 7:电容、温度、测试附件、“+”极插座以及公共地。● 8:电压、电阻、二极管、“+”极插座。● 9:三极管测试插座,测试三极管输入口。(2)电阻的测量方法

1)将黑表笔插入COM插座,红表笔插入V/Ω插座。

2)将量程开关转至相应的电阻量程上,然后将测试表笔跨接在被测电阻上。图3-16 电阻的测量

测量方法如图3-16所示。

当所测量电阻值超过1MΩ以上时,读数需几秒时间才能稳定,这在测量高电阻时是正常的;当输入端开路时,则显示过载情形;测量在线电阻时,要确认被测电路所有电源已关断及所有电容都已完全放电时,才可进行。3.1.2 电容

4G手机中的电容一般为贴片多层陶瓷电容器(Multi-Layer Ceramic Chip Capacitor,MLCC)、贴片钽电解电容、贴片铝电解电容等。电容是电容器的简称。

电容是一种储能元件,是电子线路中不可缺少的重要元件。电容器是由两个相互靠近的金属电极板,中间夹绝缘介质构成的。在电容的两个电极上加电压时,电容器就能储存电能。

电容器广泛用于高低频电路和电源电路中,起耦合、滤波、旁路、谐振、升压、定时等作用。1. 电容的外形特征及电路符号

4G手机、智能穿戴设备等便携设备中的贴片电容个头比较小,与一般便携设备中带引线的电容外形有明显的区别。(1)电容的外形特征

1)手机中的电容

在4G手机中,电容的数量仅次于电阻,如图3-17所示。图3-17 手机中的电容

2)电容的外形特征

①贴片多层陶瓷电容

贴片多层陶瓷电容是手机中最常见的一种电容,是手机中使用量最多的一种。贴片多层陶瓷电容表面的颜色从黄色到浅灰色都有,且上下两个面的颜色一致;贴片多层陶瓷电容一般没有黑色的,而且看起来比电阻更“胖”一点;贴片电容两端的颜色是银白色的,也就是电容的焊点,如图3-18所示。

贴片多层陶瓷电容是无极性电容。图3-18 贴片多层陶瓷电容的外形特征

②贴片钽电解电容

贴片钽电解电容表面颜色一般为黑色或黄色,也有其他颜色的,但是不多见,贴片钽电容的表面标注了电容容量和电容耐压值,如图3-19所示。

贴片钽电解电容是有极性电容,在贴片钽电解电容表面,有标志线的一端是电容的正极。图3-19 钽电解电容的外形特征

③排容

排容是一排容量相同的电容做在一起的复合电容,一般在Nokia手机中多见,现在很多智能手机都常用,如图3-20所示。图3-20 排容(2)电容的电路符号

在4G手机中,应用较多的一般为有极性电容和无极性电容,还有穿心电容、可变电容、微调电容等。

1)电容的图形符号

①无极性电容符号

在电路原理图中,无极性电容符号一般是两个平行线,然后在这两个平行线上引出两条引线来。无极性电容符号如图3-21所示,无极性电容没有极性区分。图3-21 无极性电容

②有极性电容符号

有极性的电容中,有“+”符号的一端为电容的正极,如图3-22所示,在旧电容符号中,电容正极用一个长方体标识。图3-22 有极性电容

2)手机电路原理图中的电容符号

电容在电路中一般用字母C表示,在手机电路原理图中通常会在C后面加上数字表示其准确的位置,方便对电路进行描述。

在图3-23所示的电路中,其中C621指电容在电路中的位置编号,22p指电容的容量是22pF,平行线两端带引线的符号指手机电路原理图中电容的符号。图3-23 电路原理图中的电容符号2. 电容的工作原理及特性(1)电容的工作原理

电容器是一种能储存电荷的容器,它是由两片靠得较近的金属片,中间再隔以绝缘物质而组成。

可以将电容理解为一个蓄水池,蓄水池越大,蓄水池装满水后水量越大,其标称电压就相当蓄水的水位对底部的压强。电容器容量的大小,就相当于蓄水的容积。水源流入时大时小(波动),不会影响用水的稳定性。如果用水量大于水源,蓄水池没有水了,其流量和水源流入一样(波动)。所以电解电容起到“蓄水”作用。(2)电容的串并联

在电路中,电容也有串联与并联两种接入方式,两个电容首尾相接中间无分支就是串联,两个电容首首连接、尾尾连接则是并联,如图3-24所示。图3-24 电容的串并联

但电容的串/并联与电阻的串/并联不同:电容的串联使电容的总电容减少,并联使总电容增大。

电容器并联时,相当于电极的面积加大,电容量也就加大了。并联时的总容量为各电容量之和,即C=C+C+C+……电容并联并123时,耐压值取决于耐压最小的电容,这个有点类似于木桶原理。一个木桶能盛多少水,不取决于最长的那块木板,而是由最短的木板决定。

电容串联时,相当于电容极板距离变长,电容容量减少,串联时电容总容量为各电容倒数之和。C=1/C+1/C+1/C……电容串联串123时,耐压值相当于所有电容耐压值之和。(3)电容的特性

1)“隔直通交”特性

电容的电路符号很形象,是两块相互绝缘的平行板,这也表明了它的基本功能:隔直通交,电容的一切功能都源自于此。

对于恒定直流电来说,理想的电容就像一个断开的开关,表现为开路状态。而对于交流电来讲,理想电容则为一个闭合开关,表现为通路状态,如图3-25所示。

在图3-25中详细描述了直流电受电容阻挡的原因。事实上,电容并非立刻将直流电阻隔,当电路刚接通时,电路中会产生一个极大的电流值,然后随着电容不断充电,极板电压逐渐增强,电路中的电流不断减小,最终电容电压和电源电压相等且反向,从而达到和电源平衡的状态。

这里有很关键的一点需要明确,无论是直流还是交流环境,理想的电容内部是不会有任何电荷(电流)通过的。只是两极板电荷量对比发生了变化,从而产生了电场。图3-25 电容的隔直通交特性

2)储能特性

把电容器的两个电极分别接在电源的正、负极上,过一会儿即使把电源断开,两个引脚间仍然会有残留电压(可以用万用表观察),可以说电容器储存了电荷。电容器极板间建立起电压,积蓄起电能,这个过程称为电容器的充电。充好电的电容器两端有一定的电压。电容器储存的电荷向电路释放的过程,称为电容器的放电。

电容的储能特性如图3-26所示。

3)容抗特性

交流电是能够通过电容的,但是将电容器接入交流电路中时,由于电容器的不断充电、放电,所以电容器极板上图3-26 电容的储能特性所带电荷对定向移动的电荷具有阻碍作用,物理学上把这种阻碍作用称为容抗,用字母Xc表示。电容对交流电的阻碍作用叫做容抗。

电容量大,交流电容易通过电容,说明电容量大,电容的阻碍作用小,信号通过电容后,其幅度会发生变化,即电容输出端的信号幅度比输入端的小。

交流电的频率高,交流电也容易通过电容,说明频率高,电容的阻碍作用也小。电容的容抗随信号频率的升高而减小,随信号频率的降低而增大,对于交流信号,频率高的信号比频率低的信号更容易通过电容到其他电路中去。3. 电容的单位及容量标注方法(1)电容的单位

电容的符号是C,在国际单位制里,电容的单位是法拉,简称法,符号是F,常用的电容单位有毫法(mF)、微法(μF)、纳法(nF)和皮法(pF)(皮法又称微微法)等。

换算关系是:1法拉(F)=1000毫法(mF)=1000000微法(μF),1微法(μF)=1000纳法(nF)=1000000皮法(pF)。(2)电容容量标注方法

1)直标法

用数字和单位符号直接标出。如10μF表示10微法,有些电容用µ表示小数点,如µ47表示0.47微法。

在图3-27所示贴片铝电解电容上,22表示22µF。

2)文字符号法图3-27 直标法

用数字和文字符号有规律的组合来表示容量。如p10表示0.1pF,1p0表示1pF,6p8表示6.8pF,2µ2表示2.2 µF。

3)色标法

用色环或色点表示电容器的主要参数。电容器的色标法与电阻相同,电容器的色标示例:标称电容量为0.047μF、允许偏差为±5%的电容器的表示方法如图3-28所示。图3-28 色标法

由于贴片电容几乎没有采用色标法,所以图3-28以直插式电容为例进行说明。

4)数学计数法

如图3-29所示贴片钽电容,标值为107,容量就是:10×10000000pF=100μF;如果标值473,即为47×1000pF=0.047µF。(后面的7和3,都表示10的多少次方)。又如:332=33×100pF=3300pF。图3-29 数学计数法4. 电容在电路中的作用

电容在4G手机电路中具有隔直通交、通高频阻低频的特性,广泛应用在耦合、隔直、旁路、滤波、调谐、能量转换和自动控制等。(1)滤波电容

它接在直流电压的正负极之间,以滤除直流电源中不需要的交流成分,使直流电平滑,通常采用大容量的电解电容,也可以在电路中同时并接其他类型的小容量电容以滤除高频交流电。

在智能手机中,滤波电容主要应用于电源管理电路、供电电路等。(2)退耦电容

所谓退耦,即防止前后电路电流大小变化时,在供电电路中所形成的电流冲动对电路产生影响。换言之,退耦电路能够有效地消除电路之间的寄生耦合。

退偶电容并接于放大电路的电源正负极之间,防止由电源内阻形成的正反馈而引起的寄生振荡。退耦电容的取值通常为47~200μF,退耦压差越大,电容的取值应越大。所谓退耦压差指前后电路网络工作电压之差。

在手机的功放电路中,供电脚都接有大容量的退耦滤波电容,这个电容的作用是用来稳定功放的供电电压,可以大大减小负载等的波动对电源的影响,这就是退耦作用。多采用贴片钽电容和贴片铝电解电容。(3)旁路电容

旁路,是指给信号中的某些有害部分提供一条低阻抗的通路。在交直流信号的电路中,将电容并接在电阻两端或由电路的某点跨接到公共电位上,为交流信号或脉冲信号设置一条通路,避免交流信号成分因通过电阻产生压降衰减。

电源中高频干扰是典型的无用成分,需要将其在进入下一级电路之前滤除掉,一般我们采用电容达到该目的。用于该目的的电容就是旁路电容,它利用了电容的频率阻抗特性(理想电容的频率特性随频率的升高,阻抗降低),可以看出旁路电容主要针对高频干扰(高是相对的,一般认为20MHz以上为高频干扰,20MHz以下为低频纹波)。(4)耦合电容

在交流信号处理电路中,用于连接信号源和信号处理电路或者作为两放大器的级间连接,用于隔断直流,让交流信号或脉冲信号通过,使前后级放大电路的直流工作点互不影响。

在智能手机中,以上四种用途是最常见的,除此之外,电容在电路中还有调谐、补偿、中和、稳频、反馈等作用。5. 电容损坏故障分析

在4G手机中,电容的使用数量仅次于电阻,电容的损坏根据使用电路的不同而表现出不同的故障。电容损坏的特征主要表现在以下几个方面。(1)击穿

电容击穿后会造成电路无法工作,这种情况主要表现在贴片多层陶瓷电容中;如果是滤波电容击穿还会造成电路短路,这种情况主要表现在贴片铝电解电容和贴片钽电解电容中。(2)漏电

电容漏电会引起电路工作不正常,造成电路工作电流增大。贴片铝电解电容的漏电情况较多,如果漏电太大就是故障了,贴片铝电解电容漏电后,电容仍能起一些作用;贴片钽电解电容漏电会影响电路的正常工作,严重时会烧坏电路的其他元件;而贴片多层陶瓷电容则很少出现漏电问题。(3)容量减小

不同电路的电容容量减小后引起的问题不同,滤波电容容量减小后会造成电路交流波纹增大,耦合电容容量减小后会造成信号在传输过程中衰减。(4)开路

电容开路后,已经不能起到一个电容的作用了,如果是滤波电容开路,会造成电路交流波纹增大很多,耦合电容开路后会造成信号无法传送到下一级电路中。

在使用烙铁焊接贴片多层陶瓷电容的时候,尽量不要用烙铁去接触贴片电容的中间部分,只接触两端有焊锡的部分,虽然贴片电容能耐高温,但瞬间高温有时会造成贴片电容断裂。6. 使用万用表测量电容(1)将红表笔插入COM插座,黑表笔插入mA插座,注意,这时候黑表笔不能继续插在V/Ω插座上。(2)将量程开关转至相应电容量程上,表笔对应极性(注意红表笔极性为“+”极)接入被测电容。测量方法如图3-30所示。

在测试电容前,屏幕显示值可能尚未回到零,残留读数会逐渐减小,但可以不予理会,它不会影响测量的准确图3-30 电容的测量度;用大电容挡测量严重漏电或击穿电容时,将显示一些数值且不稳定;请在测试电容容量之前,对电容充分放电,以防止损坏仪表。3.1.3 电感

当线圈通过电流后,在线圈中形成磁场感应,感应磁场又会产生感应电流来抵制通过线圈中的电流。把这种电流与线圈的相互作用关系称为电的感抗,也就是电感,单位是“亨利(H)”。利用此性质制成的电感元件叫电感器,简称电感。

4G手机中的电感主要应用在电源电路和升压电路中,在射频电路、音频电路中也有应用。手机中的电感主要为贴片电感,也称为片式电感器。1. 电感的外形特征及电路符号

电感是用绝缘导线(例如漆包线、纱包线等)绕制而成的电磁感应元件,也是智能手机中常用的元件之一。(1)电感的外形特征

1)手机中的电感

在智能手机中,电感的应用也比较广泛,如图3-31所示。图3-31 贴片电感

2)电感的外形特征

在4G手机中,电感的外形特征不同,差别也较大,手机中的电感一般有两个引脚,贴片电感没有正负极性之分,可以互换使用。

电感按材料来分,有绕线电感、叠层电感(又分铁氧体和陶瓷体两种)、薄膜电感。叠层陶瓷电感在高频应用中有最好的高频特性。但陶瓷体电感的电感量做不到很高,一般只做到纳亨级别,与贴片积层式铁氧体电感形成互补,积层铁氧体可以做到几千微亨,体积越大,电感量越大。

绕线电感根据使用环境分为小功率贴片电感和大功率贴片电感。

①绕线电感

绕线电感是用漆包线绕在骨架上做成的,根据不同的骨架材料、不同的匝数而有不同的电感量及Q值。它有三种外形,如图3-32所示。图3-32 绕线电感的外形

塑封绕线电感内部有骨架绕线,外部有磁性材料屏蔽,经塑料模压封装的电感。主要应用在手机的低频电路,塑封绕线电感的主要外部特征是:外部有塑封的黑色材料,内部用线圈绕制而成,两端有引线。

陶瓷(铁氧体)骨架绕线电感用长方形骨架绕线而成(骨架有陶瓷骨架或铁氧体骨架)的电感,两端头供焊接用。主要特征是:外部或侧面能看到绕制的线圈,两端无引线。

功率电感都是绕线型的,主要用于电源、DC/DC电路中,用做储能器件或大电流LC滤波器件(降低噪声电压输出)。它由方形或圆形工字形铁氧体为骨架,采用不同直径的漆包线绕制而成。功率电感的主要外形特征是:线圈绕在一个圆形的或方形的磁芯上,屏蔽式电感的颜色一般为黑色,是铁氧体磁芯的颜色,从外部看不到线圈。有些大功率贴片电感是非屏蔽式的,从侧面可以看到线圈。

②叠层电感

顾名思义,“叠层电感”就是说有很多层叠在一起,这些“层”一般是铁氧体层或者陶瓷层。叠层电感是用磁性材料采用多层生产技术制成的无绕线电感。它采用铁氧体膏浆(或陶瓷层)及导电膏浆交替层叠并采用烧结工艺形成整体单片结构,有封闭的磁回路,所以有磁屏蔽作用。叠层电感具有高的可靠性,由于有良好的磁屏蔽,又无电感器之间的交叉耦合,所以可实现高密度安装。

铁氧体叠层电感和陶瓷叠层电感在外形上无太大区别,主要使用于电源管理电路。常见的叠层电感如图3-33所示。图3-33 叠层电感

③薄膜电感

薄膜电感是在陶瓷基片上用精密薄膜采用多层工艺技术制成,具有高精度、且寄生电容极小等特点,如图3-34所示。图3-34 薄膜电感

薄膜电感主要应用在手机射频电路中,贴片电感的主要外形特征:两端银白色是焊点,中间白色,有一端有一个色点,有的中间部分是绿色,有的中间是蓝色,它们的外形类似电阻和电容,但仔细观察还是有明显的区别。

3)印刷电感(微带线)

智能手机中的印刷电感(微带线),它不是一个独立的元件,是在制作电路板时,利用高频信号的特性,运用弯曲的导线(铜箔)之间的距离形成一个电感或互感耦合器,起到滤波、耦合的作用。

印刷电感(微带线)一般有两个方面的作用:一是它能把高频信号进行较有效地传输;二是与其他固体器件,如电感、电容等构成一个匹配网络,使信号输出端与负载很好地匹配。印刷电感如图3-35所示。图3-35 印刷电感(2)电感的电路符号

在智能手机中,电感的电路符号有多种画法,下面具体针对不同情况进行说明。

1)电感的图形符号

在电路原理图中,电感符号是一个用导线绕成的线圈,注意与电阻符号的区别。图3-36是手机电路图中常见电感的图形符号。图3-36 电感的图形符号

2)手机电路原理图中的电感符号

电感在电路中一般用字母L表示,但电路中会有许多电感,单用字母L不能准确地描述每一个电感。为此,通常在字母的L后面加数字来表示电路中的电感,以方便对电路的描述。

在图3-37所示的电路中,其中L3303指电感在电路中的位置编号,2µ2H指电感的感值是2.2µH,绕成线圈的符号指手机电路原理图中电感的符号。图3-37 电路原理图中的电感符号2. 电感的工作原理及特性(1)电感的工作原理

电生磁、磁生电,两者相辅相成。当一根导线中有恒定电流流过时,总会在导线四周激起恒定的磁场,把这根导线弯曲成为螺旋线圈时,应用中学学过的电磁感应定律,就能断定螺旋线圈中发生了磁场,将这个螺旋线圈放在某个电流回路中,当这个回路中的直流电变化时(如从小到大或许相反),电感中的磁场也应该会发生变化,变化的磁场会带来变化的“新电流”,由电磁感应定律可知,这个“新电流”一定和原来的直流电方向相反,从而在短时刻内对直流电的变化构成一定的抵抗力。只是,一旦变化完成,电流稳固上去,磁场也不再变化,便不再有任何障碍发生。

如果觉得上面一段描绘十分难懂、拗口,不妨从另一个角度来说明。假定有一条人工渠,渠边有一个大大的水车,水车很重,需要较大流量的渠水才能推进它。首先,渠道中没有水的时候,水车是不会转动的。接下去开启闸门放水,在放水最开始的时分,水流会从小到大,那么水车是怎样变化的呢?

水车会随着水的到来而快速旋转和水同步?显然不是,由于惯性和阻力的存在,水车会迟缓的开始转动,过一段时刻后才会和水流构成稳固的均衡。在水车“起步”,开始迟缓转动的进程,实际上也是水车在阻拦水流向前流,抵抗水流变化的进程。在水流流动、水车转速稳固后,水和水车构成一种调和共生的关系,就互不干预了。

那么假如关掉闸门呢?关掉闸门后,水会逐步减少,流速也会下降。在水流流速下降的时分,水车并不能快速和水流建立新的均衡,它还会依据之前的速率持续旋转一段时刻,并带动水流在一定时间内维持之前的速率,接着水车会随着水流速度降低、水流减少而渐渐中止转动。恰似电感电路中电流的变化幅度的特性,使得电感就像是电路中的一个“整理、梳理者”。(2)电感的特性

1)电感的“通直隔交”特性

从上面的过程来看,完全可以将电感器的作用和水车等同起来,它们的核心作用都是阻止电流(水流)的变化。比如电流由小到大,水流由大到小的过程中,无论是电感器还是水车都存在一种“滞后”作用,它们能在一定时间内抵御这种变化。从另一个角度来说,正因为电感和水车拥有储存一定能量(惯性)的作用,它们才能在变化来临时试图维持原状,但需要说明的是,当能量耗尽后,则只能随波逐流了。

说到这里,电感器的作用就非常清晰了——那就是“通直流,阻交流”。为什么这样说呢?如果以水车作为例子的话,直流就是恒定的一个方向的水流,水车虽然在水流开闸后的一小段时间内对水流有阻止,但一旦水车和水流建立平衡,则无论是水车还是水流都会按照规律运动,不再会有阻止发生,这就是“通直流”。作为“阻交流”,试想,如果渠道中的水流一会儿向左、一会儿向右,水车在其中也无法正常转动,最后的结果是水渠无法形成正常的运转,这就是电感的“阻交流”作用。

在直流电路中,当电感中通过直流电时,由于电感本身电阻很小,几乎可以忽略不计,电感对直流电相当于短路。

在交流电路中,由于电压、电流随时间变化,电感元件中的磁场不断变化,引起感应电动势,电感对交流电起着阻碍的作用,阻碍交流电的是电感的感抗,感抗远大于电感器的直流电阻,所以电感有通直流阻交流的特性,这和电容通交流阻直流的特性正好相反。

2)电感的感抗特性

交流电也可以通过线圈,但是线圈的电感对交流电有阻碍作用,这个阻碍叫做感抗。交流电越难以通过线圈,说明电感量越大,电感的阻碍作用就越大;交流电的频率高,也难以通过线圈,电感的阻碍作用也大。实验证明,感抗和电感成正比,和频率也成正比。

当交流电通过电感线圈的电路时,电路中产生自感电动势,阻碍电流的改变,形成了感抗。自感系数越大则自感电动势也越大,感抗也就越大。如果交流电频率大则电流的变化率也大,那么自感电动势也必然大,所以感抗也随交流电的频率增大而增大。交流电中的感抗和交流电的频率、电感线圈的自感系数成正比。在实际应用中,电感起着“阻交、通直”的作用,因而在交流电路中常应用感抗的特性来通低频及直流电,阻止高频交流电。3. 电感的单位及容量标注方法(1)电感的单位

电感量也称自感系数,是表示电感器产生自感应能力的一个物理量。

电感器电感量的大小,主要取决于线圈的圈数(匝数)、绕制方式、有无磁心及磁心的材料等等。通常,线圈圈数越多、绕制的线圈越密集,电感量就越大。有磁心的线圈比无磁心的线圈电感量大;磁心导磁率越大的线圈,电感量也越大。

电感量的基本单位是亨利(简称亨),用字母H表示。常用的单位还有毫亨(mH)和微亨(µH),由于H太大,通常用毫亨(mH)和微亨(µH)表示。

电感的换算关系是:1H(亨)=1000mH(毫亨),1mH(毫亨)=1000µH(微亨),1µH(微亨)=1000nH(纳亨),1nH(纳亨)=1000pH(皮亨)。(2)电感量的标注方法

贴片电感采用以下两种标注方法:● 部分nH(纳亨)级的电感一般直接注明,用N或R表示小数点,

如10N、47N分别表示10nH、47nH,4N7或4R7均表示4.7nH。● 三位数字与一位字母。前两位数字代表电感量的有效数字,第三

位数字代表零的个数,单位是nH,不足10nH的用N或R表示小数

点,第四位字母代表误差。● 有些功率电感上直接标注数字,例如220,表示220µH。

贴片电感的标注方法实例如图3-38所示。图3-38 贴片电感的标注方法4. 电感在电路中的作用

电感在4G手机电路中主要有滤波、振荡、抗干扰、升压等作用,一般要和其他元件配合使用。(1)滤波电感

电感在电路中最常见的作用就是与电容一起,组成LC滤波电路。电容具有“阻直流,通交流”的本领,而电感则有“通直流,阻交流”的功能。如果把伴有许多干扰信号的直流电通过LC滤波电路,那么,交流干扰信号将被电容变成热能消耗掉;变得比较纯净的直流电流通过电感时,其中的交流干扰信号也被变成磁感和热能,频率较高的最容易被电感阻抗,这就可以抑制较高频率的干扰信号了。(2)振荡电感

整流是把交流电变成直流电的过程,那么振荡就是把直流电变成交流电的过程,我们把完成这一过程的电路叫做振荡电路。

振荡电感主要是用于高频电路,与电容及三极管或集成电路组成一个谐振回路,即电路的固有振荡频率f与非交流信号的频率f相等,0起到一个选频的作用,谐振时电路的感抗与容抗等值又反向,回路总电流的感抗最小,电流量最大(指f=f的交流信号),LC(电感、电0容)谐振电路具有选择频率的作用,能将某一频率f的交流信号选择出来或直接通过电路振荡,将一个低频信号与振荡信号互相调制信号,然后通过高频放大器,将调制的信号发射出去。(3)抗干扰电感

抗干扰电感主要是抑制电磁波干扰,主要应用于电源电路及信号处理,如磁环电感、共模电感等。

在声音信号输出电路输入处接入共模电感或磁环电感后再接听筒或扬声器。磁环在不同的频率下有不同的阻抗特牲。在低频时阻抗很小,当信号频率升高后磁环的阻抗急剧变大。信号频率越高,越容易辐射出去,有的信号线是没有屏蔽层的,这些信号线就成了很好的天线,接收周围环境中各种杂乱的高频信号,而这些信号叠加在传输的信号上,就会改变传输的有用信号,严重干扰手机的正常工作。在磁环作用下,即能使正常有用的信号顺利地通过,又能很好地抑制高频干扰信号,而且成本低廉。(4)升压电感

升压电感主要应用在使用电感的DC/DC(就是指直流转直流电源)升压电路中,在升压电路中,升压电感是将电能和磁场能相互转换的能量转换器件,当MOS(绝缘栅型场效应管)开关管闭合后,电感将电能转换为磁场能储存起来,当MOS断开后电感将储存的磁场能转换为电场能,且这个能量在和输入电源电压叠加后通过二极管和电容的滤波后得到平滑的直流电压给负载,由于这个电压是输入电源电压和电感的磁场能转换为电能叠加后形成的,所以输出的电压高于输入电压,即升压过程的完成。5. 电感损坏故障分析

在手机及电子设备中,电感损坏后表现出来的情况各不相同,下面具体描述电感出现问题后的表现。(1)开路

在直流电路中,当电感开路后,电路的直流通路就会中断,负载因无供电将停止工作。在LC振荡电路中,电感开路将会破坏谐振电路的工作,造成无振荡信号输出而出现故障。(2)电感量不正常

当电感出现电感量不正常的时候,对电源电路的影响不是很大,但是对LC谐振回路的影响较大,在谐振回路中,电感量决定了振荡频率的高低,如果电感量不正常将会影响谐振回路的信号输出。(3)短路、漏电

电感虽然出现短路、漏电的情况较少,但是一旦出现后则很难检修,短路、电感漏电主要表现在匝间短路,当匝间短路后就会出现漏感增加,电感量减少,有时会引起电感发热现象。6. 用万用表测量电感

在手机电路中,电感若是损坏,则通常是电感开路,在手机中电感器主要用在射频电路中,LCD背光升压电路和电源供电电路也有应用。

用数字式万用表测量电感的方法:将万用表挡位调节到“二极管|蜂鸣器”挡位上,用万用表表笔接被测电感,如果蜂鸣器发出声音,说明电感没有开路,如图3-39所示。图3-39 电感的测量

到这里为止,智能手机的基本元件已经介绍完了,在这一节中,第一次出现了元件符号和电路。对于初次接触电子基础的读者来看,确实有些难度,不过从入门角度来看,只要认真掌握电阻、电容、电感三兄弟的外形、性格脾气、工作性质及出现问题的一些表现就可以,对于以后掌握手机的其他器件都有帮助,同时也为以后看手机电路图纸打下良好的基础。

如果说是万丈高楼平地起,那么基本元件就是基础了,只要打好了基础,才能让智能手机学习之路更加平坦和顺利。3.2 4G手机的半导体器件

4G手机的半导体器件,主要包括二极管、三极管、场效应管、LDO器件等。

随着4G手机集成化程度的提高,在手机中,很少看到二极管、三极管的踪迹了,在集成电路的外围部分,只有少数的二极管、三极管和场效应管。

半导体器件作为手机维修的电子基础部分,还是有必要拿出来再讲一下。3.2.1 半导体

第一次听说半导体这个词,不是在学无线电的时候,而是小时候在农村老家见到的半导体收音机,也叫“戏匣子”,那时候收音机的节目不像现在,除了戏曲、评书、新闻之外,好像别的节目很少。之所以叫半导体收音机,是因为里面使用了半导体二极管和半导体三极管。1. 什么是半导体

半导体是介于绝缘体和导体之间的物质,在特定的温度环境中,电阻率随着状态的变化而变化,具体来说,有锗、硅、钾、非晶体、砷等物质。这些物质碰到“电流、光照、加热”等状态变化时,电阻值会发生变化。2. N型半导体和P型半导体

半导体分为N型半导体和P型半导体,如图3-40所示。图3-40 N型半导体原理与P型半导体原理

N型半导体是靠带负电的电子导电,因为带负电(Negative),所以叫做N型半导体。N型半导体中原本均匀分布的电子,因为带负电,受到正电极的吸引而移动,聚集在正电极侧。

P型半导体是靠带正电的空穴导电,因为带正电(Positive),所以叫做P型半导体。P型半导体中原本均匀分布的空穴,因为带正电,受到负电极的吸引而移动,聚集在负电极侧。到了最后,电流将无法流动。3.2.2 二极管

二极管又叫晶体二极管,简称二极管,是诞生最早的半导体器件之一,二极管的用途非常广泛,几乎所有的电子电路中都能用到它。1. 二极管的外形特征及电路符号(1)二极管的外形特征

在4G手机中,二极管的应用较多,而且外形也有较大的差异,下面是手机中常见的几种二极管。

1)手机中的二极管

4G手机中常见二极管外形如图3-41所示。图3-41 手机中二极管

2)二极管的外形特征

在4G手机中,二极管有多种外形,按照制造材料划分可分为塑封二极管、玻封二极管、金属封装二极管,由于玻封二极管、金属封装二极管体积大,在4G手机及便携设备中很少使用了,目前在4G手机中使用最多的就是塑封二极管。

①二极管的极性

二极管是有极性的,分为正极和负极,如图3-42所示。图3-42 手机中的二极管

通过上图可以看出,在这三个二极管上,都有一个明显的特征,就是一端有一个明显的特征,有的是一个竖线,有的是一个圆环,还有的是一个色点。一般来说,有标识的一端就是二极管的负极。

②二极管的引脚

在4G手机中,贴片二极管分为有引脚封装和无引脚封装两种。

有引脚封装的贴片二极管有三种结构,第一种是引脚向外延伸,第二种是引脚向下凹在底部,第三种是轴向型引脚。内凹形引脚的贴片二极管一定要与贴片钽电容的外形区分开,它们的外形和颜色非常接近。无引脚封装的贴片二极管两端无引脚,外形类似贴片电阻,一端有一个明显的色点。

二极管引脚外形如图3-43所示。图3-43 二极管引脚外形

③双二极管封装

在智能手机中,为了缩小主板面积,采取了将多个二极管封装在一起的办法,一般最常见的是双二极管封装。

双二极管封装的芯片,一般会引出三个引脚,常见结构如图3-44所示。图3-44 双二极管封装

除双二极管封装外,还有3个、4个、5个二极管封装在一起的,注意这种封装形式与三极管及场效应管的区别,如果通过外形无法进行区分,可通过测量或查阅手机原理图纸。

④发光二极管

发光二极管简称为LED。是由镓(Ga)与砷(AS)和磷(P)的化合物制成的二极管,当电子与空穴复合时能辐射出可见光,因而可以用来制成发光二极管。

在发光二极管的家族中,贴片发光二极管在手机中使用的非常多,手机的信号灯、键盘灯、LCD背光灯、闪光灯等都使用发光二极管。发光的颜色有黄色、蓝色、红色、白色等。

图3-45所示是几种常见的发光二极管。图3-45 发光二极管

在发光二极管中,负极一般会有明显的标识,一般为支架大的一端为负极,因为负极托着发光二极管的芯片,在闪光灯二极管中,就是右边方形的二极管,有缺角的是负极。(2)二极管电路符号

在4G手机电路中,不同用途的二极管用不同的符号来表示,下面分别进行讲述。

1)二极管的电路符号

在4G手机及便携电子产品的原理图中,二极管的符号如图3-46所示,二极管的两个电极分别是正极和负极,有些书中也叫做阳极和阴极。二极管符号中间的三角箭头表示只能单向导通,中间的竖线表示二极管反向是截止的。图3-46 二极管的图形符号

二极管的电路符号比较容易理解,二极管的电路符号如果铺在马路上,就是直行的交通标志,如图3-47所示。

这个直行标志表示只能往箭头指示的方向行驶,不能反方向行驶,就和二极管的特性一样,正向导通,反向截止。图3-47 直行交通标志

二极管按照功能划分又分为普通二极管、稳压二极管、发光二极管、光电二极管、变容二极管等,图3-48所示是常见二极管的符号。图3-48 常见发光二极管的符号

2)手机电路原理图中二极管符号

二极管在手机电路中用VD、D、V等符号表示,在国标中二极管的符号使用VD。图3-49所示是某手机的LCD背光驱动电路,在电路中,V1471表示二极管的位置号,PMEG3002AEL表示二极管的型号。V7502是稳压二极管,V1470是双二极管。图3-49 LCD背光驱动电路2. 二极管的工作原理及特性(1)二极管的工作原理

在讲二极管的工作原理之前,先了解一个交通规则,就是单行线规则,在好多城市的道路中有好多单行线,单行线就是只能向一个方向行驶。

二极管也和单行线一样,只能正向导通,不能反向导通,了解二极管的基本原理以后,再来看稍微复杂一点的工作原理。

二极管是把一个N型半导体和一个P型半导体接合而成的,在其界面两侧形成一个结合区,这个结合区叫PN结,如图3-50所示。图3-50 二极管的结构

P型半导体的空穴被电池负极吸引而移动,聚集在电池负极的附近;N型半导体的电子被电池正极吸引而移动,聚集在电池正极的附近。结果,中间导电的电子和空穴越来越少,最后没有了,这时电流也无法流动。

P型半导体的空穴被电池正极排斥,往P型与N型半导体的结合面移动,因为N型半导体是和电池负极相连的,所以空穴穿过结合面继续往电池的负极移动;同样的道理,N型半导体的电子往电池的正极移动,这样就形成了电流,如图3-51所示。图3-51 二极管的工作原理(2)二极管的特性

二极管最重要的特性就是单方向导电性。在电路中,电流只能从二极管的正极流入,负极流出。

1)正向特性

在电子电路中,将二极管的正极接在高电位端,负极接在低电位端,二极管就会导通,这种连接方式,称为正向偏置,如图3-52所示。图3-52 PN结正向偏置

必须说明,当加在二极管两端的正向电压很小时,二极管仍然不能导通,流过二极管的正向电流十分微弱。只有当正向电压达到某一数值(这一数值称为“门坎电压”,又称“死区电压”,锗管约为0.1V,硅管约为0.5V)以后,二极管才能真正导通。导通后二极管两端的电压基本上保持不变(锗管约为0.3V,硅管约为0.7V),该电压称为二极管的“正向压降”。

2)反向特性

在电子电路中,二极管的正极接在低电位端,负极接在高电位端,此时二极管中几乎没有电流流过,二极管处于截止状态,这种连接方式,称为反向偏置,如图3-53所示。图3-53 PN结反向偏置

二极管处于反向偏置时,仍然会有微弱的反向电流流过二极管,称为漏电流。当二极管两端的反向电压增大到某一数值时,反向电流会急剧增大,二极管将失去单方向导电特性,这种状态称为二极管的击穿。3. 二极管极性判别及测量方法(1)极性判别

1)观察法

小功率二极管的N极(负极),在二极管外表上大多采用一种色圈标出来,有些二极管也用二极管专用符号来表示P极(正极)或N极(负极),也有采用符号标志P、N来确定二极管极性的。

2)测量法

用数字万用表去测二极管时,首先将万用表挡位调到二极管挡,红表笔和黑表笔分别接二极管的两个电极,就会显示一个很大和较小的数值,其中表值大的那一次,红表笔接的是二极管的正极。(2)二极管测量方法

首先将数字万用表挡位调到二极管挡,红表笔和黑表笔分别接二极管的两个电极,测量出结果后,再交换表笔测量一次,如果两次数值都无穷大,说明二极管开路;如果两次数值都接近零,说明二极管击穿;如果一次数值很大,一次读数为600~700,说明二极管是正常的。4. 二极管在电路中的作用(1)整流二极管

整流二极管利用PN结的单向导电特性,把交流电变成脉动直流电。整流二极管漏电流较大,多数采用面接触型塑料封装的二极管。

整流二极管主要应用在手机的充电电路中。在智能手机中使用的整流二极管主要是肖特基二极管,肖特基二极管是以贵金属(金、银、铝、铂等)为正极,以N型半导体为负极,利用二者在接触面上形成的势垒具有整流特性而制成的金属-半导体器件。

如图3-54所示是一种最简单的半波整流电路及整流波形。它由电源变压器B、整流二极管D和负载电阻R组成。变压器把市电电压fz(220V)变换为所需要的交变电压E,再把交流电变换为脉动直流电。2

变压器次级电压E,是一个方向和大小都随时间变化的正弦波电2压,它的波形如图3-55(a)所示。在0~π时间内,E为正半周,即2变压器上端为正,下端为负,此时二极管承受正向电压而导通,E通2过它加在负载电阻R上;在π~2π时间内,E为负半周,变压器次fz2级下端为正,上端为负,这时D承受反向电压,不导通,R上无电压。fz在2π~3π时间内,重复0~π时间的过程,而在3π~4π时间内,又重复π~2π时间的过程……这样反复下去,交流电的负半周就被“削”掉了。只有正半周通过R,在R上获得了一个单一右向(上正fzfz下负)的电压,如图3-55(b)所示,达到了整流的目的,但是,负载电压Usc以及负载电流的大小还随时间而变化,因此,通常称它为脉动直流。这种除去半周、留下半周的整流方法,叫做半波整流。图3-54 半波整流电路图3-55 半波整流波形

其实,变压器输出的电压是一个正弦波,好比道路上的双向行驶车道,在每一个时间周期内都能在马路上看到车在行驶,不论是向左行驶的还是向右行驶的。如果把这条道路改成单行线,只允许像一个方向行驶,那么在一个时间周期内,可能会看到向右行驶的车,不再会看到向左行驶的车。在上面的电路波形中,这种除去半周、留下半周的整流方法和这种双向行驶车道改成单行线是不是有“异曲同工”之妙呢?(2)稳压二极管

稳压二极管是一种由硅材料制成的面接触型晶体二极管,简称稳压管。此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件。稳压管在反向击穿时,在一定的电流范围内(或者说在一定功率损耗范围内),两端电压几乎不变,表现出稳压特性,在智能手机中,稳压二极管主要应用在稳压及保护电路中。

当输入电压高于稳压二极管的稳压值时,输出电压会稳定保持在8.2V,如果电压持续增高,超过稳压二极管的功率损坏,如图3-56所示。图3-56 稳压二极管及其工作原理

再来看一个“木桶效应”,水桶里的水能盛多少,不决定于水桶多大,而是决定出水口的水龙头开在哪个位置。水龙头在水桶位置的高低好比稳压管的耐压值,当桶内的水低于水龙头时,水龙头就不会有水流出来,如果水位高于水龙头位置时,水龙头就会有水流出,水龙头口大小好比稳压管的功率大小,水图3-57 木桶效应龙头口径越大,水桶内的水越不会突然升高,会使水桶内的水稳定在一个位置,相当于稳压二极管的稳压值。如果水桶内的水突然增加很多,就会从水桶中溢出,相当于稳压二极管的二次击穿,这时候稳压二极管就损坏了,如图3-57所示。(3)变容二极管

变容二极管又称“可变电抗二极管”,是一种利用PN结电容(势垒电容,势垒区电荷的变化有点类似于电容的充放电,所以叫势垒电容)与其反向偏置电压的依赖关系及原理制成的二极管,所用材料多为硅或砷化镓单晶。

变容二极管工作在反向偏置状态,反偏电压愈大,则结电容愈小。由于其结电容随反向电压变化,因此可取代可变电容,用作调谐回路、振荡电路、锁相环路,如电视机高频头的频道转换和调谐电路、手机的VCO电路等。

变容二极管为特殊二极管的一种。当外加正向偏压时,有电流产生,PN(正负极)结面的耗尽区变窄,电容变大,产生扩散电容效应;当外加反向偏压时,则会产生过渡电容效应。但因加反向偏压时会有漏电流产生,所以在应用上均供给反向偏压。

从上面的内容来看,变容二极管更像是二极管和电容的组合,通过控制二极管两端的变化来控制电容容量的变化,别看这点小小的改变,却让手机的发展迈进了一大步。(4)发光二极管

发光二极管是半导体二极管中的一种,是一种将电能转换为光能的半导体器件,第一个商用二极管产生于1960年。LED是英文Light Emitting Diode(发光二极管)的缩写。

发光二极管在智能手机及仪器中用作指示灯、组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光,磷化镓二极管发绿光,碳化硅二极管发黄光。

发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成,也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后,从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子,在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合,产生自发辐射的荧光。电子和空穴复合时释放出的能量越多,则发出的光的波长越短。

红色发光二极管、绿色发光二极管导通电压在2V左右,白色发光二极管或蓝色发光二极管导通电压在3.3V左右。5. 二极管损坏故障分析(1)开路

二极管开路后,用万用表测量其正反向电阻均无穷大,二极管失去其功能,如果二极管串接在电路中,例如整流二极管负极将无输出,发光二极管不发光;如果二极管并联在电路中,例如稳压二极管开路将无法稳压或起不到保护作用。(2)击穿

二极管被击穿后,正反向电阻均较小且非常接近,其正反向电阻并不一定是0Ω,可能会有一些阻值。

串联在电路中的二极管击穿后会导致二极管负极输出信号不正常,并联在电路中的二极管击穿后可能会引起电路电流增加。(3)正向电阻变大、性能变劣

当二极管正向电阻变大后,造成信号在二极管上的压降过大,会引起二极管发热,严重影响负极信号的输出。

当二极管性能变劣后,可能没有明显地表现出击穿或开路,但是用在电路中时间过长后,就会造成电路的工作不稳定。3.2.3 三极管

三极管又称“晶体三极管”或“三极管”,是一种具有三个有效电极,能起放大、振荡或开关等作用的半导体器件,是在4G手机和电子产品中应用非常广泛的半导体器件之一。

三极管的工作原理是以后学习电路部分的基础和桥梁,所以也是本章的重点部分,作者也尽量用通俗的语言把枯燥的原理描述得更简单一些。1. 三极管的外形特征及电路符号

三极管在半导体锗或硅的单晶上制作两个能相互影响的PN结,组成一个PNP(或NPN)结构。中间的N区(或P区)叫基区,两边的区域叫发射区和集电区,这三部分各有一条电极引线,分别叫基极B、发射极E和集电极C。(1)三极管的外形特征

在手机及电子设备中,分布着许多贴片三极管,在贴片三极管中,一般是塑封的比较多,很少有金属封装的三极管。

手机中的三极管外形如图3-58所示。图3-58 手机中的三极管外形

1)普通三极管

普通三极管的一般特征是:三极管外观是黑色的,很少有其他颜色的三极管出现。贴片三极管的封装形式一般为SOT(Small Out-Line Transistor,小外形晶体管)。

三极管一般有三个引脚,分别是基极(B)、集电极(C)、发射极(E)。

将三极管平放在桌面上,焊盘向下,单独引脚的一边在上方,摆放方式如图3-59所示,上边只有一个引脚的是集电极(C),下边左侧的引脚是基极(B),右侧的引脚是发射极(E)。图3-59 三极管外形及电路符号

三极管的外形一定要与双二极管的外形区分开,如在印制板上难以区分,可借助原理图纸进行识别,或使用万用表测量区分。

2)数字三极管

数字三极管是将一个或两个电阻与三极管连接后封装在一起构成的,其作用是作为反相器或倒相器,广泛应用于智能手机、MP3、GPS、电视机及显示器等电子产品中。

数字三极管通常应用在数字电路中,其外形特征与普通三极管一样,区别是在内部增加了两个电阻。有时候也图3-60 数字三极管内部结构称为带阻三极管,如图3-60所示。

数字三极管常作开关使用,例如厂家手册中标注4.7kΩ+10kΩ,表示R1是4.7kΩ,R2是10kΩ,如果只含一个电阻,要标出R1还是R2。

3)复合三极管

在4G手机中,为了缩小主板面积,经常采用贴片复合三极管,在这些复合三极管中,有6个引脚的,也有5个引脚的,封装在一起的三极管有些是单纯的封装在一起,有些是两个三极管之间有一定的逻辑关系,如构成电子开关等,如图3-61所示。图3-61 复合三极管

4)功率三极管

贴片功率三极管一般有4个引脚,如图3-62所示,上面最宽的那一个引脚是集电极,下面引脚从左到右依次是基极(B)、集电极(C)、发射极(E)。两个集电极是连在一起的,上面的集电极其实是散热片。图3-62 贴片功率三极管(2)三极管的电路符号

1)三极管的图形符号

在智能手机电路原理图中,三极管的符号用V表示。在三极管的符号中,位于竖线垂直方向的是基极(B),有箭头的是发射极(E),在发射极对面没有箭头的是集电极(C),如图3-63所示是三极管的图形符号。图3-63 三极管的图形符号

2)手机电路原理图中的三极管符号

在国标中,三极管的符号用V表示,图3-64所示是手机电路原理图中的三极管符号,但是国外的图纸标法和三极管的画法有些区别,有些图纸用T、Q、VT等符号表示三极管;有些三极管画法是在国标画法的基础上增加了一个圆圈。

在图3-64中的V6507表示三极管的位置号,当驱动信号为低电平的时候,三极管V6507导通,发光二极管发光,当驱动信号为高电平的时候,三极管V6507截止,发光二极管停止工作。图3-64 电路原理图中的三极管符号2. 三极管的工作原理

三极管按材料分有两种:锗管和硅管,而每一种又有NPN和PNP两种结构形式,NPN型三极管是把P型半导体夹在两块N型半导体中间组成的;而PNP则是把N型半导体夹在两块P型半导体中间组成的。但使用最多的是硅NPN和PNP两种三极管,两者除了电源极性不同外,其工作原理是相同的。(1)NPN型三极管的原理

如图3-65所示,水源通过水管连接到水龙头,通过旋转水龙头的阀门可以调节从水管流向水龙头的水的流量。在NPN型三极管的电路图中,电源、集电极、基极、发射极就类似水源、水管、阀门、水龙头,用于调节电流的流量。也就是说,通过调节基极电压,就可以调节从集电极流向发射极的电流。图3-65 NPN型三极管的原理

加电压的方法:如果水管里的水比水龙头低,水就流不出来。同样,如果集电极电压比发射极电压低,就不可能有电流流动。而且,基极电压也必须比发射极电压要高。

基极和集电极电流的关系如图3-66所示。图3-66 NPN型三极管放大原理

基极电压比发射极电压高,就有电流流动。利用很小的基极电压来控制很大的集电极电流,这个作用叫做“三极管的放大作用”。(2)PNP型三极管的原理

与NPN型三极管电路相同,PNP型三极管的电路中,也是通过对基极电压的调节来调节电流的流量。但是,集电极和发射极的作用刚好与NPN型三极管相反。电流不是从集电极流向发射极,而是从发射极流向集电极,如图3-67所示。图3-67 PNP型三极管原理

加电压的方法:对于PNP型三极管,发射极电压应该比集电极的电压高。而且基极电压比发射极电压低。

基极和集电极电流的关系如图3-68所示。基极电压比发射极电压低,电流就从发射极流向集电极。图3-68 PNP型三极管放大原理

三极管是一种电流放大器件,但在实际使用中常常利用三极管的电流放大作用,通过电阻转变为电压放大作用。使用三极管作放大用途时,必须在它的各电极上加上适当极性的电压,称为“偏置电压”,简称“偏压”,对应电流称为偏流,其组成电路叫偏置电路。3. 三极管在电路中的作用(1)三极管的放大作用

当三极管被用作放大器使用时,其中两个电极用作信号(待放大信号)的输入端子、两个电极作为信号(放大后的信号)的输出端子。那么,三极管三个电极中,必须有一个电极既是信号的输入端子,又同时是信号的输出端子,这个电极称为输入信号和输出信号的公共电极。

按三极管公共电极的不同选择,三极管放大电路有三种:共基极电路、共射极电路和共集电极电路。(2)三极管的开关作用

当三极管用在开关电路的时候,它工作于截止区和饱和区,相当于电路的切断和导通。由于它具有完成断路和接通的作用,被广泛应用于各种开关电路中,如常用的开关电源电路、驱动电路、高频振荡电路、模数转换电路、脉冲电路及输出电路等。

在开关电路中,三极管的作用相当于手动的开关,当三极管饱和的时候,相当于开关闭合,负载开始工作或输出信号,当三极管截止的时候,相当于开关断开,负载停止工作或不再输出信号。在智能手机中,开关电路一般受控于基带处理器或应用处理器电路。(3)三极管的混频作用

三极管的混频电路是利用了三极管的非线性特性的电路,三极管的基极同时输入了载频和调制信号。如果三极管是理想的线性元件,那就不能起到混频的作用,不会产生新的频率成份,输出的仍是这两个频率。

由于三极管的非线性,产生了载频+调制信号、各次谐波频率经过集电极的谐振回路,从众多频率成分中选取出载频、载频调制、载频-调制信号、信号这三个频率,就组成了调幅波。4. 三极管损坏故障分析(1)开路

三极管开路,可能是基极和发射极开路,也可能是基极和集电极开路,还有可能是集电极和发射极开路,三极管开路后最主要的表现是三个电极的工作点电压改变,三极管丧失其在电路中的作用。(2)击穿

三极管击穿,可能是基极和发射极击穿,也可能是基极和集电极击穿,还有可能是集电极和发射极击穿,三极管击穿后,除了会造成工作点电压变化,还会造成整机电流增加,引起电路其他故障。(3)性能变差

三极管除了明显的击穿和开路外,其他参数也会影响三极管的正常工作,例如放大倍数β减小,漏电流增加等,虽然不会对直流工作点产生大的影响,但会影响电路的性能。5. 用万用表测量三极管(1)判断基极

三极管有两个PN结,发射结(be)和集电结(bc),按测量二极管的方法测量即可,三极管等效结构图如图3-69所示。图3-69 三极管等效结构图

在实际测量时,每两个管脚间都要测正反向压降,共要测6次,其中有4次显示开路,只有两次显示压降值,否则三极管是坏的或是特殊三极管(如带阻三极管、达林顿三极管等,可通过型号与普通三极管区分开来)。在两次有数值的测量中,如果黑表笔或红表笔接同一极,则该极是基极。(2)判断集电极和发射极

在上述6次测量中,只有两次显示压降值,在两次有数值的测量中,如果黑表笔或红表笔接同一极,则该极是基极。测量值较小的是集电结,较大的是发射结,因为已判断出基极,对应可以判断出集电极和发射极。(3)判断PNP型或NPN型三极管

通过上述测量同时可以判断:如果黑表笔接同一极,则三极管是PNP型,如果红表笔接同一极,则三极管是NPN型;压降为0.6V左右的是硅管,压降为0.2V左右的是锗管。(4)判断三极管好坏

使用数字万用表测量基极和集电极、发射极之间的正反向电阻,如果其中一个阻值接近0Ω或无穷大,说明三极管已经损坏。3.2.4 场效应管

场效应管(Field Effect Transistor,简称FET)是利用电场效应来控制半导体中电流的一种半导体器件,故因此而得名。它属于电压控89制型半导体器件。具有输入电阻高(10Ω~10Ω)、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点,在4G手机中,已经逐步替代三极管。1. 场效应管的外形特征及电路符号(1)场效应管的外形特征

场效应管和三极管一样也有三个电极,分别叫做栅极(G)、漏极(D)和源极(S),相当于三极管的基极(B)、集电极(C)和发射极(E)。

在手机主板上,场效应管的外形及原理图如图3-70所示,一般颜色为黑色,一般为三个引脚,有些场效应管有3~6个引脚。图3-70 场效应管

场效应管的外形与三极管外形基本一致,很难从外形上进行区分,又加上智能手机贴片元件上很少标注型号,所以给初学者带来很大困难。初学者可以通过测量或者对比原理图符号进行区分。(2)场效应管的电路符号

1)场效应管的图形符号

场效应管分为绝缘栅型场效应管(MOS管)和结型场效应管,按照沟道材料又分为N沟道和P沟道,结型场效应管均为耗尽型,绝缘栅型场效应管既有耗尽型的,也有增强型的。而绝缘栅型场效应管又分为N沟耗尽型和增强型、P沟耗尽型和增强型四大类。

如图3-71所示是每一种场效应管的归类和图形符号。图3-71 场效应管的图形符号

2)手机电路原理图中的场效应管符号

在智能手机电路原理图中,场效应管的图形符号标注方法与三极管类似,如图3-72所示是手机的SIM卡电路,在电路中,Q301表示场效应管的位置号,SI1305-E3表示场效应管的型号,通过图形符号来看,这个场效应管是P沟道增强型绝缘栅型场效应管。图3-72 电路原理图中的场效应管符号2. 场效应管的工作原理及特性

场效应管是电压型控制元件,三极管是电流型控制元件,相对三极管来讲,场效应管更省电,随着制造工艺的发展,场效应管在智能手机的应用越来越多。(1)场效应管的工作原理

1)结型场效应管的工作原理

以N型沟道结型场效应管为例,它的结构及符号见图3-73。在N型硅棒两端引出漏极D和源极S两个电极,又在硅棒的两侧各做一个P区,形成两个PN结。在P区引出电极并连接起来,称为栅极G。这样就构成了N型沟道的场效应管。图3-73 结型场效应管的结构及符号

由于PN结中的载流子已经耗尽,故PN结基本上是不导电的,形成了所谓耗尽区,从图中可见,当漏极电源电压E一定时,如果栅D极电压越负,PN结交界面所形成的耗尽区就越厚,则漏极、源极之间导电的沟道越窄,漏极电流I就愈小;反之,栅极电压没有那么负,D则沟道变宽,I变大,所以用栅极电压E可以控制漏极电流I的变化,DGD也就是说,场效应管是电压控制元件。

2)绝缘栅型场效应管的工作原理

以N沟道耗尽型绝缘栅场效应管为例,绝缘栅场效应管是由金属、氧化物和半导体所组成,所以又称为金属-氧化物-半导体场效应管,简称MOS场效应管。它的结构、电极及符号如图3-74所示,以一块P型薄硅片作为衬底,在它上面扩散两个高杂质的N型区,作为源极S和漏极D。在硅片表面覆盖一层绝缘物,然后再用金属铝引出一个电极G(栅极)由于栅极与其他电极绝缘,所以称为绝缘栅场效应管。图3-74 绝缘栅场效应管结构及符号

在制造管子时,通过工艺使绝缘层中出现大量正离子,故在交界面的另一侧能感应出较多的负电荷,这些负电荷把高渗杂质的N区接通,形成了导电沟道,即使在V=0时也有较大的漏极电流I。当栅GSD极电压改变时,沟道内被感应的电荷量也改变,导电沟道的宽窄也随之而变,因而漏极电流I随着栅极电压的变化而变化。D

场效应管的工作方式有两种:当栅压为零时有较大漏极电流的称为耗尽型,当栅压为零,漏极电流也为零,必须再加一定的栅压之后才有漏极电流的称为增强型。

在智能手机中,场效应管主要应用在控制电路中,一般控制负载的工作或信号的输出,由于是电压控制型器件,所有要比三极管省电。3. 场效应管在电路中的作用

场效应管由于其省电、节能等不可代替的优越性,在4G手机及便携电子产品中的使用越来越多。(1)场效应管的放大作用

场效应管可应用于放大电路,由于场效应管放大器的输入阻抗很高,因此耦合电容可以容量较小,不必使用电解电容器;场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换,常用于多级放大器的输入级作阻抗变换。图3-75 驻极体送话器电路

例如驻极体送话器中,由于实际电容器的电容量很小,输出的电信号极为微弱,输出阻抗极高,可达数百兆欧以上。因此,它不能直接与放大电路相连接,必须连接阻抗变换器,通常用一个场效应管作为阻抗变换和放大作用,如图3-75所示。(2)场效应管的开关作用

在4G手机中,利用场效应管做电子开关,比使用三极管更省电,在充电控制电路、振动马达控制电路、供电控制电路中都有使用。4. 场效应管损坏故障分析

场效应管在使用过程中一定要注意静电屏蔽,静电屏蔽不良或者维修过程中操作不当非常容易造成场效应管的损坏,场效应管损坏后主要表现如下。(1)开路

场效应管开路,可能是栅极和源极开路,也可能是栅极和漏极开路,还有可能是漏极和源极开路,场效应管开路后最主要的表现是丧失其在电路中的作用。(2)击穿

场效应管击穿,可能是栅极和源极击穿,也可能是栅极和漏极击穿,还有可能是漏极和源极击穿,场效应管击穿后,除了会造成工作点电压变化,还会造成整机电流增加,引起电路其他故障。(3)性能变差

场效应管除了明显的击穿和开路外,其他参数也会影响场效应管的正常工作,虽然不会对直流工作点产生大的影响,但会影响电路的性能。5. 用万用表测量场效应管

下面介绍使用指针式万用表测量场效应管的方法。(1)结型场效管的判别

将指针万用表置于R×lK挡,用黑表笔接触假定为栅极G的管脚,然后用红表笔分别接触另两个管脚。若阻值均比较小(约5~10Ω),再将红、黑表笔交换测量一次。如阻值均很大,属N沟道管,且黑表接触的管脚为栅极G,说明原先的假定是正确的。同样也可以判别出P沟道的结型场效应管。(2)金属氧化物场效应管的判别

1)栅极G的判定

用万用表R×l00挡,测量功率场效应管任意两引脚之间的正、反向电阻值,其中一次测量中两引脚电阻值为数百欧姆,这时两表笔所接的引脚是D极与S极,则另一引脚未接表笔为G极。

2)漏极D、源极S及类型的判定

用万用表R×10K挡测量D极与S极之间正、反向电阻值,正向电阻值约为0.2×10kΩ,反向电阻值在(5~∞)×10kΩ。在测反向电阻时,红表笔所接引脚不变,黑表笔脱离所接引脚后,与G极触碰一下,然后黑表笔去接原引脚,此时会出现以下两种可能:● 若万用表读数由原来较大阻值变为零,则此时红表笔所接为S极,

黑表笔所接为D极。用黑表笔触发G极有效(使功率场效应管D

极与S极之间正、反向电阻值均为0Ω),则该场效应管为N沟道

型。● 若万用表读数仍为较大值,则黑表笔接回原引脚不变,改用红表

笔去触碰G极,然后红表笔接回原引脚,此时万用表读数由原来

阻值较大变为0,则此时黑表笔所接为S极,红表笔所接为D极。

用红表笔触发G极有效,该场效应管为P沟道型。

3)金属氧化物场效应管的好坏判别

用万用表R×1kΩ挡去测量场效应管任意两引脚之间的正、反向电阻值。如果出现两次及两次以上电阻值较小(几乎为0×kΩ),则该场效应管损坏;如果仅出现一次电阻值较小(一般为数百欧姆),其余各次测量电阻值均为无穷大,还需作进一步判断。用万用表R×1kΩ挡测量D极与S极之间的正、反电阻值。对于N沟道管,红表笔接S极,黑表笔先触碰G极后,然后测量D极与S极之间的正、反向电阻值。若测得正、反向电阻值均为0Ω,该管为好的,对于P沟道管,黑表笔接S极,红表笔先触碰G极后,然后测量D极与S极之间的正、反向电阻值,若测得正、反向电阻值均为0Ω,则该管是好的。否则表明已损坏。3.2.5 LDO器件1. LDO稳压器简介

LDO(Low Dropout Regulator,低压差线性稳压器)稳压器在4G手机维修中俗称“稳压块”。LDO稳压器是一种在4G手机中使用较多的器件,有些LDO稳压器是单独的芯片,例如射频电路使用的5脚或6脚的稳压块。有些LDO稳压器集成在芯片内部,例如电源管理芯片内就集成了多个LDO稳压器。

为什么要在手机中使用稳压块呢?在手机中,不同的电路使用的供电电压不同,需要的供电电流也不同,为了满足这些电路的需求,得需要不同的供电。满足这些需求只有LDO稳压器才能担当重任。2. LDO稳压器外形特征及电路符号(1)LDO稳压器外形特征

在4G手机中,LDO稳压器有多种外形,总结来看,无非有三种结构,一种是功率型LDO稳压器,主要使用在大电流的供电电路中;一种是带有控制功能的LDO稳压器,主要使用在智能手机中非连续供电电路,例如射频处理器、音频放大器电路中;还有一种贴片LDO稳压器,内部有一路或多路供电输出,一般带有控制功能。

常见LDO稳压器外形特征如图3-76所示。图3-76 常见LDO稳压器外形特征(2)LDO稳压器电路符号

在4G手机中的LDO稳压器电路中,一般常见5脚和6脚的稳压器,电路符号如图3-77所示。图3-77 LDO稳压器电路符号

LDO稳压器的输入端一般输入的是电池电压,用符号VIN表示,输出端一般输出1.2~3.3V供电电压,具体根据负载决定,用符号V表示。除此之外还有控制端,一般控制端的信号来自于CPU,OUT控制端加低电平(或高电平)使LDO关闭(或工作),在关闭状态下,LDO耗电很小,约1μA,控制端用符号EN或ON表示。在上图中,EN直接接到供电电压输入端,只要有供电输入时,LDO稳压器就会立即工作,不再受CPU控制。

除此之外,LDO稳压器还有接地端,用GND表示,上图中的4脚为空脚,一般用NC表示。3. LDO稳压器工作原理

LDO从结构上来看,就是一个微缩的串联稳压电源电路,它由电压电流调整的功率MOSFET、肖特基二极管、取样电阻、分压电阻、过流保护、过热保护、精密基准源、放大器和PG(Power Good)等功能电路在一个芯片上集成而成,如图3-78所示为手机LDO稳压器内部结构图。图3-78 LDO稳压器内部结构图3.3 4G手机的集成电路

集成电路(integrated circuit)是一种微型电子器件或部件。在4G手机中的地位非常重要,集成电路是把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连在一起,制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上,然后封装在一个管壳内,成为具有所需电路功能的微型结构。

到现在作者也弄不明白,集成电路发明者为杰克·基尔比(基于硅的集成电路)和罗伯特·诺伊思(基于锗的集成电路)为什么要把集成电路弄成黑色的,为什么不做成五颜六色的。3.3.1 集成电路及其封装1. 集成电路简介

集成电路,顾名思义,就是把电路集成在一起,这样既缩小了体积,也方便电路和产品的设计,集成电路在智能电路中一般用字母IC、N、U等表示。

集成电路并不能把所有的电子元器件都集成在里面,对于大于1000pF的电容、阻值较大的电阻、电感,不容易进行集成,所以集成电路的外部会接有很多的元器件。

集成电路具有体积小,重量轻,引出线和焊接点少,寿命长,可靠性高,性能好等优点,同时成本低,便于大规模生产。它不仅在工、民用电子设备,如收录机、电视机、计算机等方面得到了广泛的应用,同时在军事、通信、遥控等方面也得到广泛的应用。

用集成电路来装配电子设备,其装配密度比晶体管可提高几十倍至几千倍,设备的稳定工作时间也会大大提高。集成电路在手机中的应用更是广泛,随着手机功能的增加和体积的缩小,手机芯片的集成度也越来越高。超大规模集成电路的应用为手机增添了更多功能。2. 手机集成电路的封装

在4G手机中,使用的集成电路多种多样,外形和封装也有多种样式,快速有效地识别手机的集成电路封装和区分引脚是初学者的难点,下面分别进行介绍。(1)SOP封装

SOP(Small Outline Package)封装又称小外形封装,是一种比较常见的封装形式,这种封装的集成电路引脚均分布在两边,其引脚数目多在28个以下。如早期手机用的电子开关、电源电路、功放电路等都采用这种封装。

如图3-79所示是几种常见的SOP封装集成电路。图3-79 常见的SOP封装集成电路

SOP封装集成电路引脚的区分方法是,在集成电路的表面都会有一个圆点,靠近圆点最近的引脚就是1脚,然后按照逆时针循环依次是2脚、3脚、4脚等。(2)QFP封装

QFP(Quad Flat Pockage)为四侧引脚扁平封装,又称为方形扁平封装,是表面贴装型封装之一,引脚从4个侧面引出呈海鸥翼(L)型。基材有陶瓷、金属和塑料三种。从数量上看,塑料QFP是最普及的多引脚大规模集成电路封装。

QFP封装的集成电路四周都有引脚,而且引脚数目较多,手机中的中频电路、DSP电路、音频电路、电源电路等都采用QFP封装。

如图3-80所示是几种常见的QFP封装的集成电路。图3-80 几种常见的QFP封装的集成电路

QFP封装集成电路引脚的区分方法是在集成电路的表面都会有一个圆点,如果在4个角上都有圆点,就以最小的一个为准(或者将集成电路摆正,一般左下角的为1脚)。靠近圆点最近的引脚就是1脚,然后按照逆时针循环依次是2脚、3脚、4脚等。(3)QFN封装

QFN(Quad Flat No-lead Package,方形扁平无引脚封装)是一种焊盘尺寸小、体积小、以塑料作为密封材料的新兴的表面贴装芯片封装技术,现在多称为LCC。由于无引脚,贴装占有面积比QFP小,高度比QFP低。但是,当印刷基板与封装之间产生应力时,在电极接触处就不能得到缓解。因此电极触点难以做到QFP的引脚那样多,一般引脚从14到100左右。

QFN封装材料有陶瓷和塑料两种。当有LCC标记时,基本上都是陶瓷QFN。电极触点中心距1.27mm。塑料QFN是以玻璃环氧树脂印刷基板基材的一种低成本封装,电极触点中心距除1.27mm外,还有0.65mm和0.5mm两种,这种封装也称为塑料LCC、PCLC、PLCC等。

BGA封装集成电路引脚的区分方法如图3-82所示。

4G手机中的电源管理芯片和射频芯片多采用QFN封装,如图3-81所示是几种常见的QFN封装的集成电路。图3-81 几种常见的QFN封装的集成电路

QFN封装集成电路引脚的区分方法是在集成电路的表面都会有一个圆点,如果在4个角上都有圆点,就以最小的一个为准(或者将集成电路摆正,一般左下角的为1脚)。靠近圆点最近的引脚就是1脚,然后按照逆时针循环依次是2脚、3脚、4脚等。(4)BGA封装

BGA是英文Ball Grid Array Package的缩写,即球栅阵列封装。1993年,摩托罗拉率先将BGA应用于移动电话。4G手机中的CPU、存储器、DSP电路、音频电路都是BGA封装的集成电路。

4G手机中BGA封装集成电路引脚的区分方法是:

1)将BGA芯片平放在桌面上,先找出BGA芯片的定位点,在BGA芯片的一角一般会有一个圆点,或者在BGA内侧焊点面会有一个角与其他三个角不同,这个就是BGA的定位点。

2)以定位点为基准点,从左到右的引脚按数字1、2、3……排列,从上到下按A、B、C、D……排行,例如A1引脚指以定位点从左到右第A行,从上到下第一列的交叉点;B6引脚指从上往下第B行,从左到右第6列的交叉点。

如图3-83所示是常见的几种BGA封装芯片的外形。图3-82 BGA封装集成电路引脚的区分方法图3-83 手机中的BGA芯片(5)CSP封装

CSP(Chip Scale Package)封装,是芯片级封装的意思。这种封装形式是由日本三菱公司在1994年提出来的。这是目前世界上最先进的封装形式。

对于CSP有多种定义,日本电子工业协会把CSP定义为芯片面积与封装体面积之比大于80%的封装;美国国防部元器件供应中心的J-STK-012标准把CSP定义为LSI(大规模集成电路)封装产品的面积小于或等于LSI芯片面积的120%的封装;松下电子工业公司将之定义为图3-84 采用CSP封装的集成电LSI封装产品的边长与封装芯片边长的差路小于1mm的产品等。这些定义虽然有些差别,但都指出了CSP产品的主要特点:封装体尺寸小。如图3-84所示是手机采用CSP封装的集成电路。

CSP封装技术和引脚的方式没有直接关系,在定义中主要指内核芯片面积和封装面积的比例。

由CSP封装延伸出来还有UCSP封装和WLCSP封装,UCSP封装和WLCSP封装在智能手机中应用较多。(6)LGA封装

在iPhone系列手机中,有不少芯片采用LGA封装,LGA全称是Land Grid Array,直译过来就是栅格阵列封装,主要在于它用金属触点式封装,LGA封装的芯片与主板的连接是通过弹性触点接触,而不是像BGA一样通过锡珠进行连接,BGA中的B(Ball)——锡珠,芯片与主板电路间就是靠锡珠接触的,这就图3-85 LGA封装的集成电路是BGA封装和LGA封装的区别。

在计算机中的CPU中,不少是采用LGA封装的芯片,其实在4G手机中,LGA封装的芯片仍然通过锡珠和主板进行连接。

如图3-85所示是手机采用LGA封装的集成电路。3.3.2 4G手机中的集成电路

在4G手机中,集成电路的发展主要有几个方向,一是向高度集成化方向发展,随着智能手机的轻薄、多功能,集成电路外围的元件也越来越少;二是向4G方向发展,目前国内已经开通TD-LTE制式的4G网络,将来几乎所有的智能手机都支持4G功能;三是主频越来越高,目前手机运行主频已达到1.5GHz以上,使用的是双核、四核甚至是八核的处理器。1. 射频处理器(1)射频处理器简介

在4G手机中,射频处理器主要完成了除射频前端以外的所有信号的处理,包括射频接收信号的解调、射频发射信号的调制、VCO电路等,外围除了少数的阻容元件外,很少有其他元件。(2)射频处理器外形及电路结构

1)射频处理器外形

4G手机的射频处理器的封装,主要还是以BGA封装居多,在4G手机中,英飞凌、TI、Skyworks、高通、ADI、展讯公司的射频处理器占主流。

以英飞凌公司的射频处理器为例,如图3-86所示。

2)射频处理器电路结构

在4G手机中,射频处理器的接收部分完成了射频信号滤波、信号放大、混频,然后输出接收基带信号,射频处理器的发射部分完成了射频信号的发射转化、振荡调制输出射频发射信号。

4G手机的射频处理器大部分采用零中频接收技术。零中频接收技术,即RF信号不需要变换到中频,而是一次直接变换到模拟基带I/Q信号,然后再解调。

零中频接收技术是目前比较流行的技术,在大部分智能手机的射频信号处理中都采用,如图3-87所示。图3-86 英飞凌公司的射频处理器图3-87 射频处理器电路结构2. 功率放大器(1)功率放大器简介

4G手机中的功率放大器都是高频宽带功率放大器,主要用于放大高频信号并获得足够大的输出功率,功率放大器是手机中耗电量最大的器件。

一个完整的功率放大器主要包括驱动放大、功率放大、功率检测及控制、电源电路等几个部分。在4G手机中,一般使用功率放大器组件,把这些部分全部集成在一起。(2)功率放大器外形及电路结构

在4G手机中,功率放大器的封装很少有BGA封装,多采用QFN和LGA的封装方式,这两种封装有利于功率放大器工作时的散热。

功率放大器的外形既有长条形的,也有正方形的,一般长条形居多。外形类似字库,但又有区别。功率放大器外形如图3-88所示。

功率放大器内部集成了滤波器、放大器、匹配电路、功率检测、偏压控制等电路,大部分智能手机的功率放大器都是四频甚至多频段功放,很少有单频功放,如图3-89所示。图3-88 功率放大器外形图3-89 功率放大器的电路结构3. 基带处理器(1)基带处理器简介

4G手机里一般分两个系统,一个是应用处理器,运行操作系统和应用,应用处理器通常会使用功能比较强大的CPU。另一个是MODEM(调制解调器),一般是CPU(中央处理器)+DSP(数字信号处理器),CPU运行协议栈和控制逻辑,DSP进行数字信号处理,这个数字信号处理应该包括编解码、交织/解交织、扩频/解扩等。而调制解调通常要和无线发射机联系起来考虑,如果是直接变频或者零中频的收发机,那么调制解调应该是MODEM、CPU、DSP和无线收发机共同完成的。(2)基带处理器外形及电路结构

在智能手机中,基带处理器主要采用BGA封装、双芯片叠层封装等,在手机中个头最大的集成块就是基带处理器或应用处理器了。常见的基带处理器外形如图3-90所示。

基带处理器内部集成了MCU(微处理器单元)和DSP功能,基带处理器电路结构如图3-91所示。图3-90 基带处理器外形图3-91 基带处理器电路结构4. 应用处理器

随着4G手机的发展,其应用功能不断翻新,这对手机处理器的要求越来越高。现在市场上4G手机的应用处理器主频已经达到了1.5GHz以上,然而人们对4G手机应用功能翻新速度的要求要远远快于手机应用处理器的发展速度,这就势必引起4G手机处理器架构的革新,传统的架构已经渐渐地失去它的优势。(1)应用处理器简介

在4G手机中,应用处理器完成了除信号处理部分之外的所有的功能处理,它是伴随智能手机应运而生的,应用处理器是在低功耗CPU的基础上扩展音视频功能和专用接口的超大规模集成电路。应用处理器是智能手机的灵魂和核心。(2)应用处理器外形及电路结构

在4G手机中,主流的应用处理器有高通、英特尔、Motorola、TI、AMD等公司生产,应用处理器外形如图3-92所示。5. 存储器图3-92 应用处理器外形(1)存储器简介

4G手机属于移动手持通信的前沿产品,对于要处理多种复杂功能的手机来说,处理能力、灵活性、速度、存储器密度和带宽都很重要。所以在4G手机中采用的都是低功耗、高品质、高可靠性的存储器。

功能丰富的4G手机对存储器需求很大,因为它们提供了更高级的功能,包括互联网浏览、收发更先进的文本消息、玩游戏、下载和播放音乐以及用相对较低的成本实现数字摄像应用。高端功能手机除了支持游戏、多媒体消息、MP3下载、收发静态图像和VGA彩色显示等功能外,额外增加了视频和音频流,特别是网络站点浏览和移动商务。这些种类各异的功能对存储器的要求更严格。(2)存储器外形及电路结构

在4G手机中,存储器主要采用BGA封装、双芯片叠层封装等,智能手机的存储器主要是长方形,基带处理器和应用处理器旁边都有存储器。存储器外形如图3-93所示。图3-93 存储器外形

存储器内主要存储4G手机的系统程序、用户程序、用户数据等,主要通过地址线、数据线、控制线与CPU进行通信,如图3-94所示。6. 音频处理集成电路(1)音频处理集成电路简介

近年来,4G手机集成的功能越来越多,但在基本的音频放大应用方面,在继续优化性能表现及用户音频体验方面仍有继续提升的空间。原因是4G手机存在着特殊的音频要求,例如:4G手机存在基带/应用处理器、调频(FM)广播、图3-94 存储器电路结构蓝牙(耳机)等多种音频输入源;编解码器(CODEC)可以集成在模拟基带中,也可独立存在;多数情况下最少是扬声器放大器保持单独存在(不集成),从而提供足够的输出功率;耳机放大器外置,配合高保真(Hi-Fi)音乐播放。(2)音频处理集成电路外形及电路结构

在4G手机中,音频处理电路由单个集成电路或多个集成电路完成,常见音频处理集成电路的外形如图3-95所示。图3-95 常见音频处理集成电路外形

常见4G手机电路结构如图3-96所示。图3-96 常见4G手机电路结构3.3.3 黑箱理论在集成电路维修中的应用1. 什么是黑箱理论

所谓“黑箱”,就是指那些既不能打开,又不能从外部直接观察其内部状态的系统,比如人们的大脑只能通过信息的输入输出来确定其结构和参数。“黑箱理论”从综合的角度为人们提供了一条认识事物的重要途径,尤其对某些内部结构比较复杂的系统,对迄今为止人们的力量尚不能分解的系统,黑箱理论提供的研究方法是非常有效的。2. 黑箱理论的出发点“黑箱”的研究方法的出发点在于:自然界中没有孤立的事物,任何事物间都是相互联系,相互作用的,所以,即使不清楚“黑箱”的内部结构,仅注意到它对于信息刺激作出如何的反应,注意到它的输入-输出关系,就可对它作出研究。如果能设计出一个系统,在同样的输入作用下,它的输出和所模拟的对象的输出相同或相似,就可以确认实现了模拟的目标。在此,信息的输入,就是一个事物对黑箱施加影响;信息的输出,就是黑箱对其他事物的反作用。3. 黑箱及黑箱理论(1)黑箱

在控制论中,通常把所不知的区域或系统称为“黑箱”,而把全知的系统和区域称为“白箱”,介于黑箱和白箱之间或部分可察“黑箱”称为“灰箱”。一般来讲,在社会生活中广泛存在着不能观测却可以控制的“黑箱”问题。比如,虽然每天都看电视,但并不了解电视机的内部构造和成像原理,相对而言,电视机的内部构造和成像原理就是“黑箱”。(2)黑箱理论

黑箱是未知的世界,也是要探知的世界。如何了解未知的黑箱呢?只能在不直接影响原有客体黑箱内部结构、要素和机制的前提下通过观察黑箱中“输入”、“输出”的变量,得出关于黑箱内部情况的推理,寻找、发现其内部规律,实现对黑箱的控制。这种研究方法叫做黑箱理论。4. 黑箱理论在集成电路维修中的应用(1)电子基础“黑箱”

有一只电阻和一只二极管串联,装在盒子里。盒子外面只露出三个接线柱A、B、C,如图3-97所示,现在用万用表(以下测量使用指针式万用表)的欧姆挡进行测量,测量的阻值如表3-1所示,试在虚线框中画出盒内元件的符号和电路。图3-97 电子基础黑箱表3-1 电子基础黑箱测试结果

从上面电子基础黑箱来看,只能看到一个黑箱子和外面的三个接线柱,假如手里只有一块万用表,根据黑箱理论,如何能够判断电子基础黑箱内到底有什么元件呢?

首先,这个黑箱内接的是一只电阻和一只二极管,电阻的正反向阻值是一样的,二极管的正反向电阻却差别很大。那么先来看上面的表,AC和CA之间的阻值是相同的,符合电阻的特性,首图3-98 黑箱组合元件先假设AC间连接的是一个电阻,CB间阻值和BC间阻值复合二极管特性,假设BC间接一只二极管,再看AB和BA间阻值,符合一只电阻串一只二极管的可能,结果如图3-98所示。

利用一块万用表、掌握的已知的电子知识和黑箱理论,判断出黑箱内电子元件的接法和结构,看似简单,却对实际维修有非常现实的意义。(2)用黑箱理论判断集成电路故障

在4G手机维修中,不是每一部手机都能找到原理图纸,即使有原理图纸,也不一定人人都会看,即使会看图纸,客户也不一定等你,半小时修不好,客户就会再去别的地方,现实就是这样的,而新机型层出不穷,也不可能每一部手机的图纸都熟练的记在心里,那到底应该怎么维修手机呢?怎么才能修炼成高手?黑箱理论就是制胜法宝,也就是高手的最后一招。

首先,手机的结构框架是不变的,也就是说,无非GSM、CDMA、WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA、LTE等这几种架构,既然架构基本固定了,那么不同的制式的网络系统只要记住常见的几种架构就行了,这样认识起来就简单多了。

其次,不同手机主板上的电路采用的集成块也不同,但是电路功能基本相同,现在就用黑箱理论来判断各个集成块的功能。手机主板的集成块有些能认识,有些拿不准,不认识的手机的集成块当成一个个“黑箱”,认识的集成块可以当成“白箱”,拿不准的当成“灰箱”。根据掌握的电子知识和手机结构框架,来推理这个集成块的功能,在推理时,要系统地了解这个黑箱子输入、输出信号,得出关于黑箱内部情况的推理,寻找、发现其内部规律,实现对黑箱的控制。到这里,黑箱内完成了什么功能、和周围集成块的从属关系、谁来控制这个集成块,了解到这些信息就足够了。

最后,就可以开始故障判断和维修,例如:手机没有信号,根据手机维修基本方法和手机结构框架分析,信号的处理是由射频处理器来完成的。首先应该找到射频处理器在主板的位置,如何利用黑箱理论来判断哪一个集成块是射频处理器呢?在后面的章节会有详细讲解,在此不做赘述。找到射频处理器后,根据黑箱理论找出这个黑箱的输入信号、输出信号、控制信号。使用仪器测量输入信号是不是正常?如果输入信号不正常,说明故障和射频处理器没有关系。如果输入信号、控制信号都正常,没有输出信号,可能就是射频处理器坏了,这样就用黑箱理论判断出了射频处理器损坏了。3.4 本章小结

电阻、电容、电感三兄弟在手机中地位虽然不高,但是做着至关重要的工作,三兄弟的紧密配合完成了各项艰巨的工作。

二极管、三极管、场相应管在手机中的使用数量虽然越来越少了,但是作为电子产品维修,是必须要掌握的基础知识之一,不是说用的少了,就可以不学了。

作为电子基础部分的元器件,电阻、电容、电感、二极管、三极管、场相应管等要掌握其原理、特性、电路符号及在电路中的作用。

集成电路在手机中的作用至关重要,一是其由诸多的元器件构成;二是体积大大缩小,降低了手机的体积;三是实现了模块化的功能。利用“黑箱理论”判断集成电路故障是一个好办法,要多学习,反复研究。

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