企业培训_手机电路原理及维修知识培训

手机电路原理及维修知识 生产技术部 手机电路原理及维修知识 一 手机生产流程二 手机电路的基本结构三 手机常用电子元件介绍四 常见故障的排除方法五 手机测试技术及仪器操作 第一部分 手机生产流程 SMT 下载手机软件 板测校准 组装 综合测试 MMI测试 功能测试 包装出货 天线测试 外观测试 提问 1 为什么在SMT贴片之后要进行板测 2 什么叫MMI测试 第二部分手机电路的基本结构手机电路由两部分组成一 基带电路 逻辑及音频电路 1 CPU 整机的控制中心和信号处理中心2 语音编解码器 对音频信号进行编码和解码 也称DSP3 A D D A转换及音频放大电路4 存储器 EEPROM FLASH SRAM5 其他外围电路 A 显示电路B 按键矩阵电路C 振动 振铃电路D SIM卡电路E 背光灯电路F 发受话适配电路G 电源管理电路H 时钟电路I 外部连接电路 DBB ABB 硬件电路结构框图 LCD KEY RF SWICH PA Filter 26M Flash Sram 二 射频电路1 接收放大及混频电路2 发射上变频电路3 双工电路4 频率合成电路5 滤波电路6 调制解调电路7 压控振荡电路 双工合路器 接收 发射 解调 调制 CPU 均衡 解密 去交织 信道解码 均衡 解密 去交织 信道解码 正交同相 加密 交织 信道编码 语音编解码 A DD A变换及音频放大 存储器 键盘 显示器 SIM 频率合成器 VCO 第三部分手机常用电子元件介绍一 电阻 R 电阻的作用 主要起分压和限流作用电阻的分类 固定电阻 可调电阻 热敏电阻 压敏电阻 电阻排常用的SMD封装形式有 0402 0603 0805贴片电阻一般为黑色 有少数电阻为蓝色 二 电容 C 电容的作用 1 耦合作用2 去耦作用 也称滤波 如何区分是耦合作用还是去耦作用 起耦合作用时串接于电路中 根据传输信号的频率选择电容容量的大小 起去耦作用时并接于电路中 同时一端接地 一般滤波电容的容量较大 A B A 电容的特性 通高频阻低频常用电容的种类 1 陶瓷电容 容量较小 无极性 2 电解电容 容量较大 有极性 铝电解电容 钽电解电容电容的主要技术参数 1 容量 一般有pfnf f几种级别2 耐压值 电容的最高工作电压3 绝缘电阻 越大品质越好4 温度系数 容量随温度的变化量 越小越好 贴片电容的常见封装形式有 0402 0603 0805及体积更大的封装 一般为褐色或橙黄色 三 电感 L 电感的特性 通低频阻高频电感的作用 电感在电路中的作用可谓多样化 常见的有升压 振荡 耦合传输信号 滤波等 电感的分类 1 空心电感 线性较好 电感量较小 2 磁心电感 线性较差 电感量较大 贴片电感的封装形式 片状电感 封装同电阻 电容 一般为白色或一半白一半灰色 圆形电感 方形电感 形状各异 电感量较大一般用于升压电路 四 二极管 D 二极管的特性 单向导通 反向击穿二极管按其在电路中的作用可分为 整流二极管 稳压二极管 发光二极管 变容二极管二极管的封装形式 五 三极管三极管按极性可分为 NPN型 PNP型三个管脚为 B 基极 C 集电极 E 发射极三极管在电路中主要起放大作用和开关作用 b e c b e c 常用三极管的封装形式 b e c e b c 基本公式 Ie Ic IbIc Ib 六 场效应管场效应管是一种电压控制器件 而三极管是一种电流控制器件 场效应管具有较高的输入阻抗和较低的噪声 在电路中主要起开关作用和放大作用 其内部构造如下 N P P S G D 其基本原理为 在栅极和源极之间加上反向电压可以使得PN结变厚 从而可以控制源极和栅极之间的电流 根据制造工艺可分为 1 结型场效应管 FET2 绝缘栅型场效应管 MOSFETMOSFET又分为耗尽型 正常情况下导通 和增强型 正常情况下断开 栅极 源极 漏极 场效应管在电路中的应用 开关电路 V R R 注意 场效应管很容易被静电所击穿 尤其以MOS型场效应管为重 G S D LED 七 集成电路 IC 随着半导体技术的飞速提高 人们可以在一块硅片上集成成千上亿个元器件 其集成度已经由起初的小规模集成电路发展为现在的超大规模集成电路 常见的贴片封装形式有 BGA QFP IC封装形式的演变 最早的金属壳TO型 俗称礼帽型 塑料双列直插式封装 PDIP 塑料有引线载体 PLCC 四方型扁平封装 QFP 球栅阵列 BGA 芯片尺寸封装 CSP 装配方式的演变 通孔按装 表面安装 直接安装 八 电声器件电声器件 实现声音信号和电信号之间转换的器件 按其功能可分为两大类 1 传声器 话筒2 扬声器 喇叭 受话器 蜂鸣器一 扬声器由线圈 永磁体 振膜组成 工作时电流流过线圈 通电的线圈在磁场的作用下运动 带动振膜振动从而发出声音 手机中常用的喇叭 受话器和蜂鸣器工作原理都一样 只不过根据他们的频率响应范围及功率大小将其用在不同需求的电路中 频响范围 功率 灵敏度 失真 阻抗 蜂鸣器 受话器 喇叭 固定谐振频率 40 10KHZ 20 20KHZ 中等 小 大 高 一般 一般 高 一般 小 高 32 200 32 200 二 传声器可分为 电感式话筒和电容式话筒1 电感式话筒由线圈 永磁体 振膜组成 工作时振膜振动带动线圈在磁场下运动产生电流 实现声电转换 它是一种无源器件 它和扬声器是一种可逆器件 只是电路需求不同 2 电容式话筒 也称为驻极体话筒 ECM 由驻极体和场效应管两个部分组成 驻极体实际上是一个可变电容 工作时声音信号使得电容的极板振动改变了容值 引起电容上的电压的变化 经过场效应管的转换和放大变成电信号 相对于电感式话筒来说它是一种有源器件 工作时必须要电路提供一定的工作电压 由于它的体积可以做的很小 广泛应用于手机电路 如何判定驻极体话筒的极性 将万用表调至电阻档 交换表笔测量两次 电阻值小的那一次与红笔相接的极为正极 九 晶体振荡器 手机中使用的晶体振荡器有两种 一 系统时钟晶振 一般有13M和26MHZ的频率作用 1 为基带电路提供系统时钟信号 2 为射频电路提供基准频率 频率要求较高 根据其电路结构可分为有源式和无源式两种 无源式 有源式 无源式 本身不会产生振荡信号 必须与中频IC一起才能产生有源式 通电后只要有控制电压输入就会产生振荡信号 1 控制2 地3 供电4 输出 1 2 3 4 二 实时时钟晶体振荡器 RTC 实时晶振 为手机产生实际时间显示提供基准时钟信号一般振荡频率为32 768KHZ 如果损坏后将会引起时间不走的故障 正常情况下需要一个后备电池持续供电 确保在手机关机或取电池时继续工作 一般RTC电路的耗电在微安级的水平 注意 1 系统时钟损坏后将会引起手机不能开机的故障 2 振荡频率发生偏离将会引起手机接受和发射困难 陶瓷封装 金属封装 十 功放 POWERAMPLIFER在手机电路中功放的作用是对射频信号进行放大 使之能达到基站所要求的功率等级 它是整个手机电路功耗最大的一个器件 也属于手机中的易损元件 常见的手机功放有以下三种类型 1 单管式功放 由于功能简单且缺少保护电路 工作时还需要电路提供很高的负压 现已经淘汰 2 集成式功放 以集成电路组成大功率的放大器 功能较强但散热效果不太理想 3 模块式功放 将各种各种分立元件封装在一个模块内组成一个大功率的放大器 管脚简单 拆装方便 广泛应用于手机电路 常见的模块式功放又分为 塑封和金属封装两种 以日立公司 HITACHI的PF 系列和科胜讯公司 CONEXANT的RM009系列功放为最著名 日立 科胜讯 手机功放GSMCDMAGPRS900mhz1800mhz 日立功放 PF0141 系列 单900M功放 IN OUT P PF04 系列 单1800M功放 IN OUT 900M 900M 1800M 1800M PF08103 PF08107系列 900M 1800M双频功放 900M 1800M OUT OUT 900M 1800M PF08109B PF08122B系列功放 IN IN 900M 1800M OUT OUT 900M 1800M PF系列各管脚功能 双频功放的管脚乘以二 1 输入2 控制3 供电4 输出 PA 1 2 3 4 耦合器 功率控制 APC VBATT 科胜讯RM009系列功放 基本工作原理框图 备注 奇数管脚为接地脚 RM009 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 GSMIN DCSIN L R VBATT DCSOUT GSMOUT PA POWERCONTROL APC 十一 背光照明器件 手机背光照明常用的方法有两种 一 EL背光照明 缺点 只能显示单色背光 生产工艺复杂 需要提供很高的交流电压 特点 发光亮度均匀 功耗小 二 LED背光照明 特点 电路简单易行 可以发出多种颜色的光 常用的LED有 蓝色 黄绿色 红色 白色 三色LED EL背光板 三色LED的结构 三色LED发出七彩光的原理 红色 绿色 黄色红色 蓝色 紫色蓝色 绿色 青色红色 绿色 蓝色 白色 再加上三种基本颜色 红色绿色蓝色共同组成了七种颜色的灯光 典型的七彩背光电路 分别在三个场效应管的栅极加上控制电压 高低电平 就可以根据信号高低电平的不同组合发出不同颜色的背光 十二 各种模块电路 1 VCO 压控振荡器 VCO VCO在手机电路中和其他电路一起组成一个闭环的控制系统 为手机提供发射和接收的本振信号 也称之为 锁相环 MOD PHD IPINQPQN 中频IC VCO VCC PA VCO 频率合成器 13M 2 天线开关 双工合路器 天线开关和双工合路器在手机电路中的功能相似 其功能可以相互替代 现在的手机使用双工合路器者居多 双工合路器的作用可以形象的比作是交通路的红绿灯 早期的移动通信产品多为单工通信 发射和接收不能同时进行 现在的双工通信由于采用了发射和接收之间的高速切换 使人无法感觉到信号之间的打结 从而实现发射和接收的同时进行 控制 RXON TXON 最常用的日立公司的产品 十三 存储器 手机中的存储器在所有IC中起着很重要的作用 按类型可分为三种 1 FLASH 也有的资料称为字库或版本 用于存储手机的底层软件也就是物理层 包括整机的工作程序 通信协议等 生产时通过烧录器将软件写入FLASH中 用户不可改写 掉电后数据不会丢失 常见型号有INTEL公司的F160 F320 F640 2 EEPROM 也称为码片 主要存储手机的应用软件 包括菜单 电话簿以及IMEI等 用户可以改写部分数据 掉电后数据不会丢失 常见的型号有INTEL公司的28F128和ST公司的24C64等 3 SRAM 静态随机存储器 用于手机工作时临时存放数据 掉电后数据全部丢失 现在很多手机将以上三种存储器合并为一个IC统称为FLASH 提问 1 FLASH和SRAM有什么不同 2 PA的作用是什么 第四部分 常见故障的排除方法 基本原则 1 熟悉电路工作原理2 了解元器件的名称及作用3 化整为零 逐步排除4 先易后难 根据信号流程检查5 采用替换法排除6 多看多想少动手7 总结经验 举一反三 一 不开机故障的排除手机能够正常开机必须具备的基本条件 1 电源正常输出各种电压2 时钟信号正常3 复位信号正常4 软件程序支持5 系统自检通过6 开机维持信号的产生根据以上条件逐步排除 缩小目标 另外常见的手机开机方式有两种 1 触发式开机2 长按式开机 不入网即手机不能正常登陆服务网络对于不入网的手机首先应确定不入网的故障发生在接收部分还是发射部分 因为接收正常是手机能够入网的先决条件 如何判定 1 对于正常手机在不插卡开机时有信号条显示的手机 可直接看开机后是否有信号条显示来判断接收抑或发射问题 2 对于正常手机在不插卡开机时无信号条显示的手机 插入SIM卡后进入菜单中 选择网络 一项 选择 手动搜索 如果可以搜索到 中国移动 和 中国联通 则表示接收正常 故障发生在发射部分 如果搜索不到网络 则表示故障发生在接收部分 二 不入网故障的排除 对于接收部分故障的手机可以检查以下几项 1 天线及匹配电路2 滤波器如果判断滤波器有故障可以采用直接短路法来判定3 LNA电路放大管是否被击穿4 中频IC是否损坏5 本振VCO6 CPU及软件主要检查RXON TXON信号是否正常对于发射部分故障可以检查以下几项 1 PA是否正常简易判定方法 1 测量供电端对地电阻是否为无穷大 否则损坏 2 测量输出端对地的正反向电阻应该有较大差别 2 TX VCO是否正常 3 中频IC是否正常4 发射滤波器是否开路 损坏或衰减严重5 CPU及软件三 无发受话故障的排除 我公司手机在进入测试状态后可以检验出无发受话故障 对于无发受话故障首先应确认受话是否正常 因为如果受话部分有故障 即使发话部分正常也同样表现出无发受话 对于无受话故障应检查以下几项 1 受话器本身及连接线路如FPC部分2 A D变换器是否正常简易判定方法 受话部分的最后一级是A D变换器中的音频放大器 一般情况下音频 信号的输出均为双路平衡输出 如下图 A D 可以测量AD的两个输出端对地的反向电阻是否对称 一般为几百欧姆 如果不对称则表示AD已经损坏 对于对于不发话故障可以检查以下几项 1 咪头本身是否正常 判定方法 分别正反向两次测量咪头的电阻值 两次均应该有电阻显示并且两次之间有较大的差别 也可以在测量电阻时用嘴吹咪头 应该发现电阻值有轻微的变化 2 发话过程中是否有驱动电压送给咪头 如果没有电压则表示电压的传送通路有开路或AD损坏 根本无电压输出 四 不识卡故障的排除 SIM卡座是手机与SIM卡进行通信的关口 SIM卡座各引脚的功能如下 GND NC DATA VCC RST CLK 一般手机SIM卡座的引脚直接与CPU相连 也有的手机是先经过电源IC处理后再与CPU相通 对于不识卡的故障可以检查以下几项 1 首先应检查SIM卡座与CPU部分是否有开路 分别测量5个引脚对地的反向电阻 正常情况下均应该有阻值显示 否则就为开路 2 检查与卡座相连的IC是否有异常 判定方法 将万用表调到电压档 一端接地另一端分别接其他四个引脚 在按开机键 在开机的瞬间应看到有跳变电压产生 此电压为开机时CPU发出的脉冲信号 用以检测SIM卡是否存在 尤其以VCC端的电压最高 可达到2 3V 如果没有跳变电压的产生 则说明CPU或电源IC故障 五 按键故障的排除 手机按键电路由CPU的COL线和ROW线组成一个矩阵电路 CPU COL ROW 常见故障 1 某一个按键无效 检查按键弹片是否有效 2 某一行 一列或有关联的按键无效 检查其公共线是否断线 3 所有按键全部失效 有可能某一个按键处于常通状态 因为CPU在同一时间只能接受一个中断申请 六 无显示故障的排除 显示电路是手机将信息告知用户的重要窗口 同时也是故障的多发地段 LCD VCCENSELCLKRST VCC 对于无显示故障应检查以下几项 1 LCD本身是否良好 2 VCC及各种控制信号是否正常 量焊脚电压 尤其是RST信号 如果RST信号端对地短路将无法开机 3 检查负压电容是否正常 4 CPU及软件故障 五射频测试及仪器操作 1 综测系统的搭建 稳压电源 电脑 综测仪 GPIB线 GPIB线 电源线 射频线 数据线 测试设备 PC主机 GPIB卡 NI 488 2 综测仪 CMU200 数控电源 KEI2303 电脑主机通过GPIP卡及GPIB线与直流稳压电源和综测仪进行连接 通过综测软件控制使三者测试同步 测试数据经GPIB线输入电脑进行显示测试时 稳压电源给手机供电 电脑主机利用测试软件经数据线控制手机自动开 关机及拨号 综测仪给手机提供模拟基站信号并进行测试 1 1现场测试系统知识在手机生产过程中 目前我公司的测试包含有 PCB板测试 综合测试 点测 和天线测试 偶合测试 也可分为自动测试和手动测试 a综合测试手机综合测试是指通过专用测试仪器设备模拟用户使用手机的情况对手机的整体电性能进行测试 以检验我们所生产手机的质量情况 接触测试方式又称为点测 因其只是对手机本身的性能进行测试 b天线测试天线测试是专门对手机天线以及天线匹配电路进行测试 以确保手机性能的良好 天线耦合测试方式是天线与天线片之间通过空气耦合的方式进行测试 因其为非接触方式 容易受到外界各种电磁波干扰 需要将其放在屏蔽箱内进行测试 且对 屏蔽箱的屏蔽要求相对较高 现在我们主要通过在屏蔽箱内加贴吸波材料来减少干扰 c板测PCB板测试主要是对刚完成贴片的PCB板进行相关参数的校准以及相关项目的测试 以检验该PCB板是否合格 具体校准过程如下 1 进入校准模式 2 校准VREF 参考电压 3 校准TX 分为 AFC和POWER 其中 TX POWER中又分为 POWER RAMP和POWER SCALE 4 校准RX 分为 IQ和RSSI 5 测试功率等级和相位误差 6 退出测试模式 d手动测试手动测试是指不通过PC显示和软件控制 而是直接采用改变综测仪参数对手机的射频参数进行测试 综测仪的用途 模拟基站发射和接收信号 对接收的信号进行分析 处理 并显示到显示器上 本部分主要是在实际操作上讲解 2GSM关键技术a频道间隔200KHZ GSMTX890 915MHZ RX935 960MHZ DCSTX1710 1785MHZ RX1805 1880MHZ 每个频道采用时分多址 TDMA 接入方式 信道间带宽25KHzb双工收发间隔45KHzc频率复用在不同的地理区域上使用相同的载波频率进行覆盖d时分多址ePCM话音编码采用速率8KHZ S输出比特速率13KHZ Sf交织技术g调频技术保证通信的秘密性和抗干扰性 RFcable 3 手机综测测试项目及标准 3 1发展 我公司的综测软件由9980发展而来 当时测试的项目很多 射频 音频 电流等 其后到WAVECOM公司的999D 最后 我公司生产技术部网络室依据999D的综测软件开发出8系列的综测软件2 4版 此时只测试射频部分了 其后发展至今 以ADI方案为主的综测软件 均由公司自主开发 3 2射频 RF 测试指标的定义及常用术语3 2 1常用术语GSM GlobalsystemforMobilecommunication 全球移动通信系统CDMA CodeDivisionMultipleAccess 码分多址TDMA TimeDivisionMultipleAccess 时分多址FDMA FrequencyDivisionMultipleAccess 频分多址GPRS GeneralPacketRadioService 通用分组无线服务 MMI Man Machineinterface 人 机界面GMSK高斯最小移频键控PHS PersonalHandy PhoneSysem 个人手持电话系统3 2 2射频 RF 指标的基本定义误码率 BER 接收到的错误比特与所有发送的的数据比特之比 接收灵敏度 RXsensitivity 指手机在满足一定的误码率性能条件下收信机输入端需输入的最小信号电平 要求当RF输入电平为一102dBm时 BER不超过2 频率误差 Frequcney 定义为考虑了调制和相位误差的影响以后 发射信号的频率与该绝对射频频道号 ARFCH 对应的标称频率之间的差 相位误差 Phase Peak 发信机发射信号的相位与理论上最好信号的相位之差 理论上的相位轨迹可根据一个己知的伪随机比特流通过GMSK脉冲成形滤波器得到 调制频谱 MODSPEC 调制和射频功率电平切换而引起的对相邻信干扰 开关频谱 Switchspec 即切换瞬态频谱 是测量由于调制突发的上下降沿而产生的在其标称载频的不同频偏处 主要是在相邻频道 的射频功率 3 3综测的主要测试项目和标准六个信道 GSM1 62 124 DCS512 700 885项目 TXPOWER 发射功率 RXLEVEL 接收电平 POWER RAMP 同步 PH RMS 相位均方值 FREQUENCY 频率误差 RX QUAL 接收质量 Phase Peak 相位峰值 MODSPEC 调制频谱 SwitchSPEC 开关频谱 标准 GSMTX Channel 1Power 5Signal 60 5 发射第一信道 第5功率等级 基站信号强度 60 5dBmAV POWER 33 0 4dBm 31 7 手机发射功率 标准为33 0 4dBm 31 7为实测的数值POWER RAMP Match 时间同步PH PEAK 20 20 5 4 相位峰值 标准为 20 至 20 PH RMS 5 5 2 0 相位均方值 标准为 5 至 5 FREQUENCY 90 90Hz 29 7 频率误差 标准为 90Hz至 90HzRX Channel 1Power 5Signal 60 5 接收第一信道 第5功率等级 基站信号强度为 60 5dBm RX LEVEL