Из чего состоит мобильный телефон. Как устроен смартфон

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.

Статьи и Лайфхаки

У каждого человека есть один, а порой и несколько мобильных телефонов. И хоть один раз, но каждый задумывался или интересовался, из чего сделан телефон . Интерес понятен, хочется же знать, как и почему работает мобильник и что у него внутри. Кроме того, если вы, к примеру, неплохо бы знать, что делать в случае выхода девайса из строя.

Составляющие телефона

Основных частей несколько. Вот они:

1. Материнская плата. Самый главный элемент телефона. Как и в компьютере, ноутбуке, планшете. Именно на материнской плате расположены все детали, к ней подключается дисплей, аккумулятор. На ней стоят модули оперативной памяти, антенны мобильной связи, модуль GPS, слоты для сим-карт и карты памяти, процессор и все остальные необходимые для работы элементы. Не работающая материнская плата - это не работающий телефон. Проще купить новый аппарат, чем пытаться восстановить поломанную материнскую плату.

2. Дисплей. В смартфонах дисплею отводится две основные роли:
- управляющая;
- информативная.

На дисплей выводится вся информация. С дисплея мы читаем книжки, информацию из интернета, смотрим видео, рассматриваем фотографии. Управление отводится сенсорному слою. Как известно, производство кнопочных девайсов занимает не более 10% от всех выпускающихся мобильных телефонов. Все давно научились управлять, запускать приложения, звонить и отправлять сообщения с помощью сенсора.

Если дисплей не реагирует на нажатия, потёк, треснул, то требуется его замена. В зависимости от давности выпуска модели иногда проще купить с рук точно такую же, чем платить за ремонт и замену дисплея. Особенно, если потребуется заказывать дисплей из-за границы.

3. Аккумулятор. Накопитель энергии для работы всех составляющих смартфона. С него, через контроллёр питания подаётся электрический ток, запускающий работу остальных деталей. Аккумулятор по истечению накопления энергии требует подзарядки от сети. Уровень энергии показывает значок, вынесенный в панель уведомления на экране. Нередко туристам приходится нетрадиционными способами, поэтому за данным индикатором приходится следить.

Дополнительные составляющие

Далее перечислим дополнительные составляющие, наличие которых никак не скажется на работе основных функций телефона. Однако, их наличие приносит массу удовольствий, появляются дополнительные полезные возможности и функции телефона, работа с устройством становится разнообразнее.

Список следующий:
- камера;
- вспышка;
- стереодинамики;
- GPS;
- дополнительные порты (HDMI, разъём для подключения гарнитуры-наушников) и другое.

Если хотите разобраться подробнее из чего сделан телефон, то тогда дорога на узкоспециализированные форумы. Хотя бы по ремонту мобильных телефонов.

Часть текста, а также схемы и диаграмма напряжений АТС-абонент взяты из книги Евсеева А.Н. «Радиолюбительские устройства телефонной связи» (М.: Радио и связь, Малип, 1999г) Параграф «Устройство телефонного аппарата и основы телефонной связи»

Основные компоненты телефонного аппарата использующего проводную связь.

В состав телефонных аппаратов, предназначаемых для работы в телефонных сетях, входят обязательные элементы: объединенные в микротелефонную трубку микрофон и телефон, вызывное устройство, трансформатор, разделительный конденсатор, номеронабиратель, рычажный переключатель.

Микрофон служит для преобразования звуковых колебаний речи и электрический сигнал звуковой частоты. Микрофоны могут быть угольными, конденсаторными, электродинамическими, электромагнитными, пьезоэлектрическими. Их можно классифицировать на активные и пассивные. Активные микрофоны непосредственно преобразуют звуковую энергию в электрическую. В пассивных же микрофонах звуковая энергия преобразуется в изменение какого-либо параметра (чаще всего - емкости и сопротивления). Для работы пассивного микрофона обязательно требуется вспомогательный источник питания. На принципиальных схемах микрофон обозначают латинскими буквами ВМ .

Устройство телефона
электромагнитного типа

Телефоном называют прибор, предназначенный для преобразования электрических сигналов в звуковые и рассчитанный для работы в условиях нагрузки на ухо человека. (Более расширенное определение на странице Телефон. Понятие и история)

В зависимости от конструкции телефоны подразделяют на электромагнитные, электродинамические, с дифференциальной магнитной системой и пьезоэлектрические. В старых телефонных аппаратах использовали телефоны электромагнитного типа. В них телефонах катушки закреплены неподвижно. Под действием протекающего в катушках тока возникает переменное магнитное поле, приводящее в движение подвижную мембрану, которая и излучает звуковые колебания.

Трубка от
старого
телефонного
аппарата

Полоса рабочих частот для микрофонов и телефонов, используемых в телефонных аппаратах, составляет примерно 300...3500 Гц. На принципиальных схемах телефон обозначают латинскими буквами BF .

Для удобства пользования микрофон и телефон объединены в микротелефонной трубке.

Вызывное устройство служит для преобразования вызывного сигнала переменного тока в звуковой сигнал. Применяют электромагнитные или электронные вызывные устройства.

В аппаратах старого типа вызывное устройство представляло собой одно- или двухкатушечный звонок. Звуковой сигнал образовывался в результате удара бойка о звонковые чашки. Протекающий в катушках ток частотой 16...50 Гц создавал переменное магнитное поле, которое приводило в движение якорь с бойком. В телефонных звонках использовали постоянные магниты, создававшие определенную полярность магнитопровода, поэтому такие звонки называли поляризованными. Сопротивление обмоток звонка постоянному току 1,5...3 кОм, рабочее напряжение 30...50 В. На принципиальных схемах звонок обозначают латинскими буквами НА .

Практически во всех современных телефонных аппаратах сейчас используется электронное вызывное устройство. Оно преобразует вызывной сигнал в звуковой тональный сигнал, который может имитировать, например, пение птицы. В качестве акустического излучателя при этом используют телефон, компактный динамик или пьезоэлектрический вызывной прибор. Схемы электронных вызывных устройств выполняют на транзисторах или интегральных микросхемах.

Трансформатор телефонного аппарата предназначен для связи отдельных элементов разговорной части и для согласования их сопротивлений с входным сопротивлением абонентской линии. Он, кроме того, позволяет устранять так называемый .

Разделительный конденсатор служит элементом подключения вызывного устройства к абонентской линии в режиме ожидания и приема вызова. При этом обеспечивается практически бесконечно большое сопротивление телефонного аппарата постоянному току и малое сопротивление - переменному. В телефонных аппаратах применяют разделительные конденсаторы емкостью 0,25...1 мкф и на номинальное напряжение 160...250 В.

Номеронабиратель
дисковый

Номеронабиратель при импульсном наборе обеспечивает подачу импульсов набора номера в абонентскую линию с целью установления требуемого соединения. То есть линия номеронабирателем периодически замыкается и размыкается. В телефонных аппаратах применяют механические и электронные номеронабиратели.Причём дисковый механический номеронабиратель (имеет диск с десятью отверстиями) в современных аппаратах уже не устанавливается, Но для понимания принципа работы системы АТС-абонент именно его работа более наглядна.

При вращении диска по часовой стрелке заводится пружина механизма номеронабирателя. После отпускания диска он вращается в обратную сторону под действием пружины, при этом происходит периодическое размыкание контактов, замыкающих абонентскую линию. Необходимая скорость и равномерность вращения диска достигаются наличием центробежного регулятора или фрикционного механизма. Формирование импульсов при свободном движении диска обеспечивает их стабильную частоту и необходимый интервал между импульсными посылками, соответствующими двум соседним цифрам набираемого номера. Необходимый интервал обеспечивается благодаря тому, что число размыканий импульсных контактов всегда выбирается на одно два больше, чем требуется подать импульсов в линию. Этим обеспечивается гарантированная пауза между пачками импульсов (0,2...0,8 с). При этом указанные лишние импульсы в линию не поступают, поскольку в это время импульсные контакты шунтируются одной из групп контактов номеронабирателя. Имеются также контакты, замыкающие телефон при наборе номера, чтобы исключить громкие щелчки в телефоне. Частота импульсов, формируемых номеронабирателем, должна составлять (10±1) имп./с. Число проводов, соединяющих номеронабиратель с другими элементами телефонного аппарата, может быть 3 - 5.

Электронные номеронабиратели , которыми комплектуются современные телефонные аппараты, выполнены на интегральных микросхемах и транзисторах. Набор номера осуществляют нажатием кнопок клавиатуры - так называемой тастатуры. Поскольку скорость нажатия кнопок может быть сколь угодно большой, в среднем на наборе одной цифры номера экономится 0,5 с. Кроме того, тастатурные номеронабиратели предоставляют пользователям различные удобства, экономящие время: запоминание последнего набранного номера, возможность запоминания нескольких десятков номеров и др. Питание электронных номеронабирателей осуществляется как от абонентской линии, так и от сети напряжением 220 В через блок питания.

В настоящее время всё большее распространение получает тональный набор номера . В этом случае в линию аппаратом абонента посылаются не пачки импульсов а кратковременные сигналы определённых частот, каждое значение которых соответствует определённой цифре. Тональный набор номера более быстрый, так как не требуется дожидаться прохождения пачек импульсов от цифр с большим значением и нуля. Но естественно для использования тонального набора должна использоваться современная АТС с поддержкой возможности такого набора.

Тональный набор , он же DTMF или тональный сигнал (англ. Dual-Tone Multi-Frequency) - двухтональный многочастотный аналоговый сигнал, используемый для набора телефонного номера. В DTMF передаваемая цифра кодируется сигналом полученным суммированием двух синусоидальных напряжений определенной частоты. Используется две группы по четыре частоты звукового диапазона в каждой.

Таблица частот тонального набора номера DTMF

В современных проводных телефонных аппаратах часто реализуется возможность выбора стандарта набора номера. Это либо переключатель «PULSE/TONE » либо возможность программно изменить вид набора. Кстати возможность этого переключения часто создаёт проблемы у несведущих пользователей. Случайно переключив переключатель «PULSE/TONE» в неправильное положение люди несут аппараты в ремонтные мастерские с проблемой «не набирается номер».

Рычажный переключатель обеспечивает подключение к абонентской линии вызывного устройства телефонного аппарата в дежурном состоянии (трубка лежит) и разговорных цепей или номеронабирателя в рабочем состоянии (трубка снята). Рычажный переключатель представляет собой группы из нескольких переключающих контактов в старых аппаратах, срабатывающих при снятии телефонной трубки; или одного контакта (иногда геркона) в аппаратах современных.

Местный эффект в телефонах и способ его ослабления.

При работе телефонного аппарата в разговорном режиме возникает местный эффект , т.е. прослушивание собственной речи в телефоне аппарата. Местный эффект объясняется тем, что ток, протекающий через микрофон, поступает не только в абонентскую линию, но и в собственный телефон. Для устранения этого нежелательного явления в современных телефонных аппаратах используют противоместные устройства.

Существуют различные типы подобных устройств. Одно из них представлено на рис. 1.

Рис.1. Функциональная схема телефонного аппарата с противоместным эффектом

Микрофон ВМ1, телефон BF1, балансный контур Zб и линия Zл связаны между собой обмотками трансформатора Т1: линейной I, балансной II и телефонной III. Во время разговора, когда сопротивление микрофона изменяется, разговорные токи звуковой частоты протекают по двум цепям: линейной и балансной. Из схемы видно, что токи, протекающие через обмотки I и II, суммируются с противоположными знаками, поэтому ток в обмотке 111 будет отсутствовать в том случае, если токи в линейной и балансной обмотках равны по величине. Это достигается соответствующим выбором элементов балансного контура Zб, параметры которого зависят от параметров линии Zл. Сопротивление линии содержит активную и емкостную составляющие, поэтому балансный контур выполняют из резисторов и конденсаторов.

Полное устранение местного эффекта достигается только на одной определенной частоте и определенных параметрах линии, что в реальности невыполнимо, так как речевой сигнал содержит широкий спектр частот, а параметры линии изменяются в широких пределах (зависят от удаленности абонента от АТС, переходных сопротивлений и емкостей в кабелях и др.). Практически же местный эффект полностью не пропадает, а только ослабляется подобными схемами.

Статьи и Лайфхаки

За последние несколько десятилетий мобильный телефон прошел путь от предмета роскоши до предмета первой необходимости, и сегодня он стал доступен даже школьникам. Но надо сказать, что многие люди даже не представляют из чего состоит мобильный телефон , не говоря уже о том, да им это, в принципе и ни к чему знать. Хотя встречаются и такие, которые стремятся к тому, чтоб узнать из чего состоит такая важная сегодня вещь. Как раз на таких людей и будет рассчитана информация данной статьи.

Основные детали, из которых состоит мобильный телефон

1. Электронная плата. Эта деталь является сердцем мобильного устройства и обеспечивает выполнение его основных функций.

2. Детали корпуса, к которым, в первую очередь, относится клавиатура, а также корпусные составляющие в зависимости от модели устройства (слайдер, моноблок, флип и так далее).

3. Дисплей. Дисплеи классифицируются на две группы:
- дисплеи, подключаемые к электронной плате;
- дисплеи, припаиваемые к корпусу.

4. Аккумулятор, который обеспечивает автономный режим работы мобильного телефона (он может быть никель-металлогидридный, литий-ионный или литий- полимерный).

5. Кроме того, отвечая на вопрос о том, из чего состоит мобильный телефон, нужно не забыть рассказать о камере, которая позволяет осуществлять фото или видеосъемку.

Второстепенные составляющие мобильных телефонов

К группе второстепенных составляющих мобильных телефонов относятся детали, описанные ниже.

1. Динамики и микрофоны. Это довольно важные составляющие (хотя они и относятся к классу второстепенных), так как они отвечают за качество звука и его воспроизведение. В современных моделях телефонов может встречаться около трех микрофонов, первый – для разговоров, второй – для записи звука на диктофон, а третий – для подавления шума при телефонном разговоре.

2. Шлейф. Это деталь, которая способна соединить несколько подвижных частей в телефоне, кроме этого. В шлейфам уделяется особое внимание.

3. Вибромотор, который отвечает за всем известную вибрацию на телефоне.

4. Антенна (антенный модуль), которая предназначенна для прослушивания радиостанций. Антенна, как правило, располагается внутри корпуса и представляет собой штырек или пластину специфической формы.

Подводя итог, нужно сказать, что данное представление о всех составляющих мобильного телефона можно назвать условным, так как некоторые из перечисленных элементов могут и не входить в базовую комплектацию мобильных телефонов, потому что их комплектация может изменяться в зависимости от их ценовой категории.

Мобильный телефон, на сегодняшний день, самое популярное мобильное устройство, которое есть практически у каждого жителя нашей страны, не зависимо от возраста и социального положения. Различия только в моделях и функциональности, но по основному своему предназначению - как средство связи, мобильный доступен практически каждому. Невзирая на дебаты, периодически возникающие между учеными по поводу вреда или пользы мобильных телефонов, популярность их не уменьшается. Компании производители все также активно разрабатывают новые и совершенствуют старые модели, а пользователи - теряются в большом ассортименте всевозможных мобильных телефонов. Несмотря на такое широкое разнообразие, общее у всех гаджетов одно - их работа практически не возможна без специального компонента, который называется - плата для мобильного телефона. Чаще всего ее называют системной, но иногда по аналогии с платой компьютеров и ее важностью, - материнской платой.

Системная по своим размерам самая большая по сравнению с другими платами, которые входят в состав телефона и отвечают за работу отдельного компонента. Системная плата - это сердце телефона, именно от нее зависит работа всего устройства, так как к ней подключаются все детали, которым предписано выполнение важных функций в телефоне: процессор, клавиатура, дисплей, антенна и т.д. Таким образом, плата объединяет не только части гаджета, но пользователя и оператора мобильной сети через мобильное устройство. Форма и размеры платы напрямую зависят от параметров и характеристик самого аппарата.

Системная плата для мобильного телефона, как и любая другая его составляющая, достаточно хрупкая и «нежная» деталь, которая не терпит особых механических воздействий в свою сторону. В результате падений или ударов мобильного телефона большая часть нагрузки приходится именно на плату. Если в результате воздействия плата не деформировалась, не треснула и не наблюдается повреждение внутренних слоев, то ее ремонт вполне возможен, в противном случае необходима ее замена.

Одним из недостатков большинства системных плат является их тонкая структура, этим объясняется ее чрезмерная чувствительность к ударам телефона и коррозии после попадания влаги внутрь корпуса. Иногда этот недостаток перекрывается металлическим щитом, расположенным рядом. Тонкая плата очень чувствительна и к термальным воздействиям при ее ремонте, это особенно следует учитывать при пайке ее компонентов.

Новая плата для мобильного телефона и ее ремонт-установка достаточно дорогое «удовольствие» и иногда по стоимости может приравняться к стоимости самого мобильного устройства. Сам по себе ремонт платы - достаточно тонкая и ювелирная работа, которую следует доверить опытным специалистам. Конечно, если у вас сломался старенький мобильный телефон и в случае неудачи вы особо не расстроитесь, то можно попробовать самостоятельно справиться с ремонтом. А если неприятность коснулась новой модели современного гаджета, то рисковать все же не стоит.