Умные телефоны ворвались в нашу жизнь совсем недавно. Например, первый iPhone вышел в 2007 году, но без него уже невозможно представить современный мир и культуру. Смартфон – своего рода вершина технической мысли нашей эпохи. Количество инноваций, гениальных идей, инженерных и дизайнерских решений, сосредоточенных внутри этого маленького устройства, превышает мыслимые пределы, поэтому мы коснёмся лишь самых интересных из них.

Сенсорный экран

Наверняка вы застали то время, когда широко были распространены так называемые резистивные сенсорные экраны. Произвести действие было возможно только с помощью стилуса (или ногтя), работал он очень медленно и не реагировал на несколько нажатий подряд. По сути, экран состоял из двух пластин, между которыми оставался зазор. Нажатием стилуса пользователь «продавливал» первый экран, касался второго, за счёт чего в том месте замыкался электрический контакт.

Современные экраны работают по другому принципу и носят название ёмкостных. Функционирование таких приборов становится возможным благодаря способности материалов накапливать электрический заряд, а именно – их электрической ёмкости. Дело в том, что предметы большой ёмкости лучше проводят переменный ток. А чтобы измерить ёмкость предмета, нужно подать на него переменное напряжение и проверить силу тока, которая будет через него протекать.

Они работают так: на стеклянную или пластиковую панель экрана наносится сеткой специальный материал (обычно оксид олова). По углам экрана расположены электроды, которые подают постоянный слабый ток на панель. По краям также находятся датчики, которые регистрируют утечку токов, если к экрану прикасается что-то с большей ёмкостью (у человеческого тела очень большая электроёмкость), чем сама сенсорная панель. Измеряя эту ёмкость, телефон понимает, кто и в каком месте коснулся экрана.Грубо говоря, каждый раз ваш телефон бьёт вас током, чтобы определить силу самого тока, которая будет через вас протекать. Но этот разряд настолько мал, что вы его не чувствуете. Поэтому, кстати, вы не можете печатать через перчатки, так как они – отличный диэлектрик.

Датчик угла наклона

Представьте, что у вас есть тяжёлый шарик, надетый на ось, по которой он может перемещаться вниз и вверх. Если подвесить этот шарик на пружине, то пружина растянется под действием силы тяжести. Но стоит нам положить ось с шариком горизонтально, пружина сожмётся обратно, потому что теперь сила тяжести будет направлена перпендикулярно оси. Иными словами, меняя угол наклона оси, мы будем менять степень растянутости пружины. И наоборот – если измерим эту “растянутость”, то можем узнать величину угла.

Теперь достаточно сделать три оси для каждого направления в пространстве и прописать для них математический угол.

Подобное устройство работает и в наших смартфонах, помогая нам разворачивать экран в зависимости от положения телефона.

SIM-карта или Subscriber Identity Module – модуль идентификации абонента. Внутри SIM-карты находится специализированный компьютер с достаточно сложной функциональностью. Сравнивая электронное содержимое SIM с компьютером (особенно, с карманным), можно найти много одинаковых по функции элементов:

• процессор;
• оперативная память;
• постоянная память для хранения операционной системы;
• память для хранения информации пользователей;
• контроллер ввода-вывода.

Основная задача SIM-карты – идентификация и аутентификация номера в сети. В её файловой системе хранятся секретные ключи, адресная книга, список последних СМС, название оператора,предпочтительные в роуминге сети, а также сети, запрещённые к использованию.

Оправдана. Условно, структурную схему мобильного телефона можно разделить на несколько функциональных блоков. Стоит отметить, что их содержание не всегда соответствуют распределению компонентов на печатной плате.

В результате прогресса технологий в области микроэлектроники, происходит повышение степени интеграции элементов и увеличение числа функций, выполняемых интегральными схемами. Несмотря на это, при производстве мобильного телефона, производители используют от 300 до 600 компонентов (пассивных и активных).

Условно, чтобы показать устройство мобильного телефона, в структурной схеме мобильного телефона можно выделить несколько функциональных блоков:

Радиоблок,

Аудиоблок,

Блок логики,

SIM-карта сотового телефона,

Блок питания,

• Вибратор.

Радиоблок.

Радиоблок выполняет функции приема и передачи и управляется блоком логики. Радиоблок имеет важное значение, при его производстве требуется тщательное исполнение, несмотря на это он является не самой сложной частью мобильного телефона. В основном он состоит из фильтров, малошумящих усилителей, управляемых генераторов, схем демодуляции и модуляции.

Радиоблок должен использовать все возможности антенны, размеры которой максимально уменьшены. Как ожидается, со временем антенны мобильных телефонов станут компонентом поверхностного монтажа. К задачам радиоблока также относят высокую эффективность использования энергии, для обеспечения работы мобильного телефона в течение нескольких часов в режиме передачи от батареи средней емкости.

Передающий блок работает только во время связи. Им передаются пакеты данных, при переходе мобильного телефона из одной соты в другую или по запросу сети. Аналогичные процессы происходят и во время звонка (так как перед началом звонка мобильный телефон подтверждает свое нахождение в сети).

Радиоблоки различных моделей мобильных телефонов имеют различные технические характеристики. На территориях с неустойчивой связью некоторые модели мобильных телефонов, обслуживающиеся одним оператором сотовой связи, работают устойчиво, другие нет.

Нередко модели телефонов, имеющих хорошие показатели автономной работы, имеют небольшой радиус действия в «сложный условиях». Устройство многодиапазонных мобильных телефонов допускает компромиссы, определенные их концепцией.

Производители располагают радиоблок на печатной плате как можно ближе к антенне. В отношении радиоблока принимаются строгие меры предосторожности относительно электромагнитной совместимости. Объясняется это тем, что он расположен рядом со схемами, обладающими большой чувствительностью.

Аудиоблок.

В состав аудиоблока (блок обработки сигнала основной полосы) за исключением собственных схем входят также микротелефон, микрофон, а при оснащении мобильного телефона комплектом hands free (громкоговоритель) еще и динамик.

Основной функцией данного блока является декодирование и кодирование сигналов с помощью кодека (декодера-кодера). За исключением функций цифро-аналогового и аналого-цифрового преобразования аудиоблок применяется для декомпрессии и сжатия данных. Это необходимо для получения при низкой скорости передачи данных хорошего звука.

На сегодняшний день этот блок практически всегда выполнен на базе цифрового процессора сигналов DSP. Мощность обработки сигналов оказывается достаточной для внедрения таких функций как распознавание речи.

Между аудио и радиоблоком расположен квадратурный I/Q-модулятор, изменяющий фазы передаваемых битов на 90°, и демодулятор, который выполняет обратное преобразование.

Блок логики.

Микропроцессор является «сердцем» любого мобильного телефона. Им выполняются сложные логические операции, которые запрограммированы в памяти. Все функциональные особенности конкретной модели мобильного телефона заложены в программе микропроцессора.

Кроме дисплея и клавиатуры, которые согласно стандарту GSM определяются как интерфейс «машина-человек», блоком логики управляется зуммер, который выполняет роль звонка, устройство вибрации, блоки радио и аудио, устройство для считывания данных с SIM-карт и устройство для заряда аккумуляторных батарей.

Помимо этих периферийных устройств в состав блока логики входит энергонезависимая защищенная память, в которой находятся «конфиденциальные данные» (IMEI - идентификационный номер мобильного телефона, коды «отпирания»).

SIM-карта сотового телефона.

SIM-карта является ключом аутентификации и идентификации владельца мобильного телефона. Она устанавливается в соединительное устройство, которое связано с блоком логики с помощью схем сопряжения.

SIM-карта является асинхронной чип-картой, соответствующей стандартам GSM 11.11 и ISO 7816.

SIM-карта оснащена мощным микропроцессором, способным с помощью соответствующих команд «общаться» с микропроцессором телефона. На данный момент процессор карты начинает конкурировать с микропроцессором телефона. Помимо управления к доступу данных, SIM-картой осуществляется добавление собственных меню (технология SIM Toolkit) или выполнение приложений (электронный кошелек, навигатор Internet).

В будущем, вне всякого сомнения, мобильные телефоны будут производиться с двойным разъемом (dual-slot). Второе устройство для считывания будет способно работать не только с SIM, но и банковской картой.

Блок питания.

На данный момент в мобильных телефонах используются литиево-ионные (Li-ion), никель-металлогидридные (Ni-MH) и никель-кадмиевые (Ni-Cd) аккумуляторные батареи. Эти батареи обеспечивают достаточный уровень автономной работы.

Основной функцией блока питания является обеспечение различных схем сотового телефона необходимыми для их работы величинами напряжений до разряда аккумуляторной батареи.

Часто блок питания состоит из нескольких стабилизаторов (импульсных или линейных).

Как правило в мобильных телефонах используются аккумуляторные батареи 3,6 В (три каскада по 1,2 В). Она обеспечивает питание каскадов радиоблока (напряжение 3,0 В), другие части радиоблока (2,8 В) и схемы обработки сигналов основной полосы (2,0 В).

SIM-карта и блок логики обычной используют напряжение 3 В или, при использовании повышающего импульсного трансформатора, 5 В.

Другой функцией блока питания является управление аккумуляторной батареей. Для этого используются схемы заряда и схемы, использующиеся для индикации состояния заряда/разряда батареи.

В мобильных телефонах применяются четвертьволновые штыревые антенны. Длина антенн составляет 8 см для GSM 900 и 4 см для GSM 1800, в соответствии с используемыми частотами.

Часто применяются миниатюрные антенны, припаянные к печатной плате мобильного телефона. Так же стоит отметить, что со временем антенны мобильных телефонов превратятся в элементы поверхностного монтажа.

Вибраторы.

Вибраторы, которыми оснащены мобильные телефоны, заменяют звонок в случаях, когда необходимо соблюсти конфиденциальность.

Вибраторы, применяемые в мобильных телефонах, работают на электромагнитном принципе. Входящих в их состав микродвигатель приводит в движение элемент типа эксцентрика. Вращение этого элемента (довольно массивного) вызывает сильную вибрацию, хорошо ощутимую и бесшумную.

Вибраторы потребляют по сравнению со звуковыми устройствами значительно большее количество энергии. Ток потребления при этом составляет прядка 100 мА, что при частом использовании вибратора приведет к быстрому разряду аккумуляторной батареи.

За прошедшие 20 лет мобильная связь прошла путь от предмета роскоши до массовой услуги, доступной даже школьникам. Многие из нас, пользуясь мобильным телефоном, даже представляют из чего он состоит. Да в принципе это нам и не к чему, если пользоваться им по его прямому назначению. Но есть среди нас и любознательные, которые всегда хотят знать, что находится внутри. Для них и предназначена данная статья об устройстве сотового телефона.

Современные мобильные телефоны уже превратились в многофункциональные комбайны. Производители оснащают телефоны помимо средства связи функциями радио, плеера, фотоаппарата, диктофона и т.п. Телефон давно стал помощником в повседневных делах и любимой игрушкой. Так, что же он имеет внутри?

Мобильный телефон имеет довольно сложное устройство, основообразующим элементом которого является электронная плата, к которой подключаются все остальные комплектующие. Если проводить аналогию с компьютером, то это материнская плата. К ней уже подключаются остальные запчасти для сотовых телефонов такие, как дисплей, антенна и другие составляющие. Подобно ноутбукам, данные платы в сотовых являются индивидуальной вещью для каждой модели. Их форм-фактор и функционал зависят от модели телефонного аппарата.

Детали корпуса

В основном на рынке присутствуют телефоны с тремя видами корпусов: моноблок, "раскладушка", слайдер. Возможны также комбинации и вариации этих трех основных видов. Само собой, что конструкция корпуса влияет и на тип комплектующих внутри. Так, в случае слайдера (или других моделей имеющих подвижные части) внутренние компоненты соединяются при помощи гибких шлейфов. Перетирание таких шлейфов становится одной из главных причин выхода их из строя.

Корпуса-моноблоки включают три основных составляющих: средняя часть, лицевая и задняя панели. Бывает, что задняя панель совмещена с крышкой аккумулятора. В состав "раскладушки" входят верхняя и нижняя части корпуса, а также поворотный механизм. В слайдерах также присутствуют салазки, которые могут иметь различную конструкцию в зависимости от модели.

Практически во всех корпусах клавиатуры имеют идентичную конструкцию и состоят из двух частей. Одна представляет собой клавиши на подложке, а вторая скрыта в корпусе и выполнена в виде подложки с металлическими площадками для замыкания контактов на плате. Клавиатура может быть совмещена с материнской платой, может быть выполнена отдельно от нее.

Аккумулятор

По типу аккумуляторов, которые устанавливаются в сотовых телефонах, их можно разделить на Ni-Mn (никель-металлогидридные), Li-On (литий-ионные), Li-Pol (литий-полимерные). Первый тип на данный момент уже являются устаревшими. Аккумуляторы обоих типов состоят из 2-х частей, самой батареи и электронного блока.

Дисплей

В телефонах присутствуют дисплеи, что называется "всех мастей". Они могут быть черно-белые и цветные и выполняются по различным технологиям. Среди последних можно отметить наиболее распространенные UFB, TFT, STN, OLED и некоторые другие. Все они различаются по качеству выводимого изображения и, соответственно по цене. Если смотреть по конструктивному исполнению, то среди дисплеев можно выделить две основные группы. Первая, это дисплеи, подключаемые к материнской плате на шлейфе, а вторая - это припаиваемые дисплеи.

Прочие запчасти

Кроме того, могут также присутствовать и другие запчасти для мобильных телефонов . Например, это может быть микрофон, динамики, вибромотор, фотокамера и т.п. Назначение таких комплектующих понятно и не требует особых объяснений. Отметим только, что в ряде мобильных телефонов для воспроизведения мелодий и разговора может применяться один динамик, а в других используются разные. Динамики могут фиксироваться на плате или на корпусе. В последнем случае они соединяются с платой при помощи специального разъема. Такая ситуация с микрофоном. Камера, как правило, уже установлена на материнской плате. Важной частью телефона является антенна, которая может быть расположена снаружи или внутри корпуса. Последний вариант наиболее распространенный, хотя модели с внешней антенной также встречаются на рынке.

Ну вот, собственно, и все. Мы рассмотрели все основные части, из которых состоит мобильный телефон. Обзор имеет довольно общее описание, но оно поможет Вам составить представление о том, как устроен современный сотовый телефон.

Общее устройство RF цепей мобильного телефона helpmymac wrote in April 9th, 2013

Занимаясь ремонтом сотовых телефонов вы просто обязаны знать устройство RF-цепей. Понимая устройство этой части телефона у вас не возникнет вопросов при решении проблем типа "Нет сигнала", "Слабый сигнал" и т.п. RF часть отвечает за радио-частотную составляющую мобильного телефона, то есть за прием и передачу данных.

Давайте посмотрим на блок-схему и разберемся как она работает.
В обычном положении (когда никто не звонит и не в данный момент не отправляется SMS) телефон работает на прием. Так называемая RX часть всегда активна и готова принять информацию, а Antenna Switch открыта в направлении RX.

Во время звонка или отправки SMS, Antenna Switch закрывается в направлении RX и переключается в сторону TX. Все данные обрабатываются в Baseband processor, то есть полученные данные идут прямиком на него. И перед отправкой данные тоже первоначально обрабатываются в Baseband processor.

Давайте рассмотрим все компоненты подробнее:
RF Reciver (радио частотный приемник)
RF Reciver называется RX, эта микросхема отвечает за прием сигнала. Неисправность этой микросхемы приведет к тому, что телефон не сможет получать любые данные.

RF Transmitter (радио частотный передатчик)
RF Transmitter называется TX, он отвечает за передачу данных с мобильного телефона. Неисправность этой части приведет к невозможности передачи данных с телефона.

Power Amplifier RFPA (Radio Frequency Power Amplifier)
RFPA это усилитель. Сигнал выйдя с TX попадает на RFPA и лишь потом попадает на антенну. В современных телефонах изготавливают два усилителя на разные диапазоны. Когда телефон никуда не звонит, то RFPA ничего не потребляет. Когда же мы решим позвонить, усилитель мощности начинает потреблять 1А. Потом базовая станция дает команду снизить мощность. При неисправности RFPA сигнал будет теряться или индикация сигнала будет скакать. Неисправная RFPA может потреблять ток более 2А.

Antenna. Плохой сигнал может быть следствием повреждения антенны.

Antenna switch. Работает как канал, который регулирует куда переправлять данные. Либо прием данных в RX, либо передача данных с TX. При неисправности, может находиться в закрытом положении и вследствие чего будет отсутствие сигнала.

RF часть обычно спрятана под металлическим экраном, в отличие от Baseband Processor. Это связано с тем, что она подвержена радио-частотным помехам и именно поэтому ее защищают от внешних воздействий.

Сегодня хочу рассказать о том как правильно читать схемы мобильных телефонов. Постараюсь рассказать самое элементарное что должен знать мастер. И так. С чего начать? Первое что нужно знать. Это как называются микросхемы и как их обозначают на схемах.

1. Процессор. Процессор как правило подписывают на схеме CPU либо RAP, RAPIDO. Они чаще всего квадратные и чаще всего самые большие. Если это Nokia то по ободку процессора в большинстве случаев идет “юбка” . В новых моделях Нокия часто можно встретить процессор стоящий на флешке. Их называют “бутерброд” это самое худшее что может быть после компаунда) что такое компаунд как нибудь потом.
2. Флешка. Флешка на схемах пишется как flash и где то я встречал mem, memory. Она чаще всего прямоугольной формы. И помним, в телефонах nokia проццесор и флешка меняются только в паре. И подходят только от идентичной модели. Это я к тому что к примеру у телефонов nokia 6233 и 6300 одинаковые процессора. Но это только с виду! Работать они не будут!

3. Контролер питания. Его на схемах подписывают разными “именами” может быть написано retu, tahvo, betty, UEM все это контролер питания. В большинстве это такие маленькие квадратные микросхемы.
4. Так же в любом мобильном телефоне есть приемник и передатчик RF chip and GSM FEM. С передатчиками при замене нужно быть внимательней. Некоторые с виду одинаковые но разные последние цифры в маркировке. Но не работают на других телефонах. Другие же могут быть похожими и принципиально разные цифры но работать будут. В процессе работы Вы сами сможете для себя. Своим опытом построить схемку совместимости моделей.
Это были на мой взгляд самые основные. Если есть какие-то вопросы по микросхемам и их обознычению. Да и вообще любые вопросы касающиеся ремонта мобильного телефона. Задаем на в комментариях или пишем на скайп. Номер которого можно найти в моих контактах

Добавлю еще на примере телефона nokia 6233 картинку с расположением этих деталей

Вспомнил! Есть еще 2 важные детали в телефонах. Не во всех правда. Короче. Это терморезистор и предохранитель. Предохранитель стоит чаще всего на зарядку. Но в некоторых телефонах его можно встретить и на камеру. Очень часто перегорает. И тогда приходится ставить перемычку. И терморезистор. Что такое терморезистор? Это такая коварная гадость)) Терморезистор стоит в цепи заряда телефона и отвечает за перегрев. Очень часто этот терморезистор лопается после удара или отгнивает после воды. Тогда телефон при подключению к зарядному устройству начинает писать “не верная батарея” или “зарядное устройство не допустимо” или еще что то там. Все уже и не вспомню. В таком случае это терморезистор. Как их можно найти на схеме? Да очень просто! Предохранитель стоит сразу за разьемом и называется FUSE , а терморезистор BTemp. Нужно также помнить. что терморезистор ничем нельзя заменить. Только другим терморезистором. Перемычки-сопли) в даном случае не катят. На сегодня все. Надоело писать))