通信终端产品检测项目化教程-项目三 手机元件识别与检测

任务1手机SMC元件识别与检测一、片状电阻器１.手机中的电阻器表面贴片安装的电阻元件外形多呈薄片状，引脚在元件的两端。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，三位数的前两位是有效数字，第三位是１０的指数。个别手机采用了组合电阻，共有四个引脚和外电路相连。如图３－１所示，１０２电阻阻值为：１０×１０２＝１０００Ω＝１ｋΩ（误差值为±５％），Ｒ０３３电阻阻值为０.０３３Ω，Ｒ表示小数点。下一页返回任务1手机SMC元件识别与检测２.电阻的检测直接观察法，观察电阻外观是否受损、变形或烧焦变色，若有，则表明电阻已损坏。此法适用于所有元件。也可以用万用表的电阻挡测量其阻值的大小，从表头上直接读取数字，即电阻的阻值。与图纸所给的参数比较，相符则表明电阻是好的，否则是坏的。上一页下一页返回任务1手机SMC元件识别与检测二、片状电容器１.手机中的电容器在手机中，电容一般为黄色或淡蓝色，个别电解电容是红色，电解电容稍大，无极性电容很小，最小的只有１ｍｍ×２ｍｍ，有的电容在其中间有两个字符标明容量，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，外观主体一般呈灰黄色片状，电容容量不会太大，通常小于１μＦ，如图３－２所示。上一页下一页返回任务1手机SMC元件识别与检测２.电容的检测电容器常见故障是开路失效、短路击穿、漏电、介质损耗增大和电容量减小。对电容测试应采用电容表，但维修手机一般用指针式的万用表，检测起来方便、直观，可用Ｒ×１ｋ或Ｒ×１０ｋ电阻挡粗略判断电容的好坏。（１）普通电容粗略检测方法：普通电容容量比较小，一般在１μＦ以下，很难看到其充放电的灵敏度指示。一般使用万用表的欧姆挡测其是否短路。正常时，表针应在“”位置，若表针指在“０”位置，说明电容短路；若表针指向某一固定阻值，说明电容漏电。上一页下一页返回任务1手机SMC元件识别与检测（２）电解电容粗略检测方法：电解电容容量比较大，一般在１μＦ以上，可以测试其有无充放电现象。方法：使用万用表的欧姆挡，在表笔刚接上电容器两引脚的瞬间，表针应右偏一下，然后慢慢地返回到“”位置，说明电容有充放电灵敏度指示，是好的。如果电容漏电或短路，万用表指示为“０”，或停在某一位置不动。三、电感和微带线电感是一个电抗器件，它在电子电路中也经常被使用。将一根导线绕在铁芯或磁芯或一个空心上就是一个电感，如图３－３所示。上一页下一页返回任务1手机SMC元件识别与检测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。与手机主板上的电阻、电容不同的是，手机电路中的电感的外观形状多种多样，有的电感很大，从外观上很容易判断；但有的电感在外观形状上和电阻、电容相差不大，很难判断。用万用表的欧姆挡可以检查电感是否开路。手机电路中比较常见的电感有以下几种：一种是两端是银白色，中间是白色；另一种是两端是银白色，中间是蓝色；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。上一页返回任务２手机ＳＭＤ元件识别与检测一、二极管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，它有两个引脚，一般为黑色，其中一端有一白色的竖条，表示该端为负极。圆柱形无引线二极管，有颜色的一端为负极，另一端为正极，如图３－５所示。下一页返回任务２手机ＳＭＤ元件识别与检测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。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，线圈的感生电压会产生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的电路损坏的。此外，在手机的充电电路、电源电路也较多地采用了稳压二极管。如图３－６所示。上一页下一页返回任务２手机ＳＭＤ元件识别与检测３.变容二极管变容二极管是采用特殊工艺使ＰＮ结电容随反向偏压变化而灵敏变化的一种特殊二极管。二极管结电容的大小除了与本身结构和工艺有关外，还与外加的反向电压有关。与一般的二极管不同的是，变容二极管需要反向偏压才能正常工作，即变容二极管的负极接电源的正极，变容二极管的正极接电源的负极。当变容二极管的反向偏压增大时，变容二极管的结电容变小；当变容二极管的反向偏压减小时，变容二极管的结电容增大。上一页下一页返回任务２手机ＳＭＤ元件识别与检测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，发光二极管一般分为发红光、绿光、黄光等几种类别，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，一般为几毫安至几十毫安，其发光强度基本上与发光二极管的正向电流呈线性关系。但如果流过发光二极管的电流太大，就有可能造成发光二极管损坏。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为１.５～３.０Ｖ之间。此外，还有一些特殊的发光二极管，如红外发射二极管，它被用来进行红外线传输。上一页下一页返回任务２手机ＳＭＤ元件识别与检测５.组合二极管所谓组合二极管，就是由几个二极管共同构成一个二极管模块。如图３－７所示。二、三极管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，外形及管脚排列如图３－８所示。四个引脚的三极管中，比较大的一个引脚是三极管输出端，相通的两个引脚是发射极，余下的一个是基极。上一页下一页返回任务２手机ＳＭＤ元件识别与检测２.带阻三极管带阻三极管是由１个三极管及１～２个内接电阻组成，带阻三极管在电路中使用时相当于一个电路开关。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三极管模块。组合三极管在手机电路中得到了广泛的应用。上一页下一页返回任务２手机ＳＭＤ元件识别与检测三、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。场效应管则是电压控制元件，它的输出电流取决于输入电压的大小，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、功率增益大和噪声小等优点，因此，它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，维修和替换时应注意区分。上一页返回任务３智能手机传感器识别与检测一、电子指南针指南针是重要的导航工具，在很多领域中都有广泛的应用。电子指南针之所以能替代罗盘指南针，是因为它全部采用固态元件，而且可以方便地和其他电子系统连接。电子指南针系统中磁场传感器的磁阻（ＭＲ）技术是最先进的，它比磁通量闸门传感器和霍尔元件更先进。电子指南针（又称为电子罗盘）是一种重要的导航工具，它能实时提供移动物体的航向和姿态。随着半导体工艺的进步和手机操作系统的发展，集成了越来越多传感器的智能手机变得功能强大，很多手机上都具有了电子指南针的功能。而基于电子指南针的应用（如Ａｎｄｒｏｉｄ的Ｓｋｙｍａｐ）在各个软件平台上也流行起来。图３－１０是一款手机的电子指南针。下一页返回任务３智能手机传感器识别与检测要实现电子指南针功能，需要一个检测磁场的三轴磁力传感器和一个三轴加速度传感器。随着微机械工艺的成熟，意法半导体将三轴磁力计和三轴加速计集成在一个封装的二合一传感器模块ＬＳＭ３０３ＤＬＨ中，这是一款成本低、性能高的电子指南针模块。１.地磁场和航向角的背景知识如图３－１１所示，地球的磁场像一个条形磁体一样由南磁极指向北磁极。在磁极点处磁场方向和当地的水平面垂直，在赤道处磁场方向和当地的水平面平行，所以在北半球磁场方向倾斜指向地面。用来衡量磁感应强度大小的单位是Ｔｅｓｌａ或者Ｇａｕｓｓ（１Ｔｅｓｌａ＝１００００Ｇａｕｓｓ）。通常地磁场的强度是０.４～０.６Ｇａｕｓｓ。需要注意的是，北磁极和地理上的北极并不重合，通常它们之间有１１°左右的夹角。上一页下一页返回任务３智能手机传感器识别与检测地磁场是一个矢量，对于一个固定的地点来说，这个矢量可以被分解为两个与当地水平面平行的分量和一个与当地水平面垂直的分量。如果保持电子罗盘和当地的水平面平行，那么罗盘中磁力计的三个轴就和这三个分量对应起来，如图３－１２所示。２.磁力计工作原理在ＬＳＭ３０３ＤＬＨ中磁力计采用各向异性磁致电阻（ＡｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＭａｇｎｅｔｏ⁃Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ＡＭＲ）材料来检测空间中磁感应强度的大小。这种具有晶体结构的合金材料对外界的磁场很敏感，磁场的强弱变化会导致ＡＭＲ自身电阻值发生变化。上一页下一页返回任务３智能手机传感器识别与检测将一个强磁场加在ＡＭＲ上使其在某一方向上磁化，建立起一个主磁域，与主磁域垂直的轴被称为该ＡＭＲ的敏感轴，如图３－１３所示。为了使测量结果以线性的方式变化，ＡＭＲ材料上的金属导线呈４５°角倾斜排列，电流从这些导线中流过。如图３－１４所示，由初始的强磁场在ＡＭＲ材料上建立起来的主磁域和电流的方向有４５°的夹角。当有外界磁场Ｈａ时，ＡＭＲ上主磁域方向就会发生变化而不再是初始方向，磁场方向和电流的夹角θ也会发生变化，如图３－１５所示。对于ＡＭＲ材料来说，θ角的变化会引起ＡＭＲ自身阻值的变化，并且呈线性关系，如图３－１６所示。上一页下一页返回任务３智能手机传感器识别与检测ＳＴ利用惠斯通电桥检测ＡＭＲ阻值的变化，如图３－１７所示。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４是初始状态相同的ＡＭＲ电阻，但是Ｒ１、Ｒ２和Ｒ３、Ｒ４具有相反的磁化特性。当检测到外界磁场的时候，Ｒ１、Ｒ２阻值增加ΔＲ，而Ｒ３、Ｒ４阻值减少ΔＲ。这样在没有外界磁场的情况下，电桥的输出为零；而在有外界磁场时电桥的输出为一个微小的电压ΔＶ。上一页下一页返回任务３智能手机传感器识别与检测３.电子指南针电路下面以意法半导体的ＬＳＭ３０３ＤＬＨ模块为例介绍电子指南针电路。一个传统的电子指南针系统至少需要一个三轴磁力计来测量磁场数据，一个三轴加速计来测量指南针倾斜角，并通过信号条理和数据采集部分将三维空间中的重力分布和磁场数据传送给处理器。处理器通过磁场数据计算出方位角，通过重力数据进行倾斜补偿。这样处理后输出的方位角不受电子指南针盘空间姿态的影响。如图３－１８所示。上一页下一页返回任务３智能手机传感器识别与检测ＬＳＭ３０３ＤＬＨ的应用电路图如图３－１９所示。它需要的周边器件很少，连接也很简单，磁力计和加速计各自有一条Ｉ２Ｃ总线和处理器通信。如果Ｉ／Ｏ接口电平为１.８Ｖ，ＶＤＤ＿ｄｉｇ＿Ｍ、ＶＤＤ＿ＩＯ＿Ａ和ＶＤＤ＿Ｉ２Ｃ＿ｂｕｓ均可接１.８Ｖ供电，ＶＤＤ使用２.５Ｖ以上供电即可；如果Ｉ／Ｏ接口电平为２.６Ｖ，除了ＶＤＤ＿ｄｉｇ＿Ｍ要求１.８Ｖ以外，其他皆可用２.６Ｖ供电。上一页下一页返回任务３智能手机传感器识别与检测二、三轴陀螺仪１.三轴陀螺仪工作原理三轴陀螺仪可以同时测定６个方向上的位置、移动轨迹和加速度。单轴的只能测量２个方向上的量，也就是说，一个系统需要三个单轴陀螺仪，而一个三轴陀螺仪就能替代三个单轴陀螺仪。三轴陀螺仪体积小、重量轻、结构简单、可靠性好，是激光陀螺的发展趋势。三轴陀螺仪原理如图３－２０所示。上一页下一页返回任务３智能手机传感器识别与检测２.三轴陀螺仪的应用在工程上，陀螺仪是一种能够精准地确定运动物体的方位的仪器，它是现代航空、航海、航天和国防工业中广泛使用的一种惯性导航仪器，它的发展对一个国家的工业、国防和其他高科技的发展具有十分重要的战略意义。传统的惯性陀螺仪主要是指机械式的陀螺仪。机械式的陀螺仪对工艺结构的要求很高，结构复杂，它的精度受到了很多方面的制约。自从２０世纪７０年代以来，现代陀螺仪的发展已经进入了一个全新的阶段。上一页下一页返回任务３智能手机传感器识别与检测３.ｉＰｈｏｎｅ手机中的三轴陀螺仪