第二章-智能手机基本器件.ppt
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1、第二章 智能手机基本器件侯海亭2.1 基本元件 智能手机和普通手机一样,也是由主板、显示屏、电池、外壳等组成,在本节中主要介绍智能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,几乎在智能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,就认识了智能手机主板上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。2.1 基本元件2.1.1 电阻 电阻器在日常维
2、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。电阻是手机中使用最多的电子元件。2.1 基本元件2.1.1 电阻1电阻外形特征及电路符号图2-1 手机中的电阻2.1 基本元件2.1.1 电阻1电阻外形特征及电路符号图2-1 手机中的电阻图2-2 电阻的外形特征2.1 基本元件2.1.1 电阻1电阻外形特征及电路符号图2-3 手机电阻的特
3、征2.1 基本元件2.1.1 电阻1电阻外形特征及电路符号图2-4 贴片排阻2.1 基本元件2.1.1 电阻1电阻外形特征及电路符号图2-5 电阻的图形符号2.1 基本元件2.1.1 电阻1电阻外形特征及电路符号图2-6 手机电路原理图中的电阻符号2.1 基本元件2.1.1 电阻2电阻的工作原理及特性 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
4、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。2.1 基本元件2.1.1 电阻2电阻的工作原理及特性 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,以符号表示。2.1 基本元件2.1.1 电阻2电阻的工作原理及特性 电阻的串并联图2-7 电阻的串联图2-8 电阻的并联2.1 基本元件2.1.1 电阻2电阻的工作原理及特性 电阻的串并联图2-9 电阻的混联2.1 基本元件2.1.1 电阻2电阻的工作原理
5、及特性 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。2.1 基本元件2.1.1 电阻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。用符号表示,常用的还有k(千欧)、M(兆欧)。其换算关系是:1M=1000k,1k=1000。手机电路原理图中电阻的单位标注方法如图2-10所示。2.1 基本元件2
6、.1.1 电阻3电阻的单位及标注方法(1)电阻的单位图2-10 单位标注方法2.1 基本元件2.1.1 电阻3电阻的单位及标注方法(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。2.1 基本元件2.1.1 电阻3电阻的单位及标注方法(2)电阻阻值的标注方法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470
7、0;151表示150。如果是小数,则用R表示小数点;用m代表单位为毫欧姆(mW)的电阻。例如:2R4表示2.4;R15表示0.15;1R00表示1.00;R200表示0.200;R005表示5.00m;6m80表示6.80m。电阻的数字索位标称法如图2-11所示。2.1 基本元件2.1.1 电阻3电阻的单位及标注方法(2)电阻阻值的标注方法1)数字索位标称法图2-11 数字索位标称法2.1 基本元件2.1.1 电阻3电阻的单位及标注方法(2)电阻阻值的标注方法1)数字索位标称法2)色环标称法3)E96数字代码与字母混合标称法2.1 基本元件2.1.1 电阻4电阻在电路中的作用 电阻是表示导体对
8、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0电阻还具有其独特的功能。(1)限流作用(2)分压作用(3)分流作用(4)将电能转化为内能的作用(5)0电阻的作用2.1 基本元件2.1.1 电阻6使用万用表测量电阻图2-15 电阻的测量2.1 基本元件2.1.2 电容 智能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
9、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。2.1 基本元件2.1.2 电容1电容的外形特征及电路符号图2-16 手机中的电容2.1 基本元件2.1.2 电容1电容的外形特征及电路符号图2-17 贴片多层陶瓷电容的外形特征2.1 基本元件2.1.2 电容1电容的外形特征及电路符号图2-18 钽电解电容的外形特征2.1 基本元件2.1.2 电容1电容的外形特征及电路符号图2-19 排容2.1 基本元件2.1.2 电容1电容的外形特征及电路符号图2-20 无极性电容图2-21 有极性电容2.1 基本元件2.1.2
10、电容2电容的工作原理及特性 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。2.1 基本元件2.1.2 电容2电容的工作原理及特性图2-23 电容的串并联2.1 基本元件2.1.2 电容2电容的工作原理及特性图2-24 电容的隔直通交特性2.1 基本元件2.1.2 电容3电容的
11、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(F)、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(F),1微法(F)=1000纳法(nF)=1000000皮法(pF)。2.1 基本元件2.1.2 电容3电容的单位及容量标注方法(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10F表示10微法,有些电容用m表示小数点,如m47表示0.47微法。2)文字符号法 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,
12、1p0表示1pF,6p8表示6.8pF,2m2表示2.2 mF。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,4)数学计数法 标值为107,容量就是:1010000000pF=100F;如果标值473,即为471000pF=0.047mF。(后面的7和3,都表示10的多少次方)。又如:332=33100pF=3300pF。2.1 基本元件2.1.2 电容4电容在电路中的作用 电容在智能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(2)退耦电容(3)旁路电容(4)耦合电容2.1 基本元件2.1.
13、2 电容5电容损坏故障分析 在智能手机中,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(2)漏电(3)容量减小(4)开路2.1 基本元件2.1.2 电容6使用万用表测量电容 图2-29 电容的测量2.1 基本元件2.1.3 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。智能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
14、机中的电感主要为贴片电感,也称为片式电感器。2.1 基本元件2.1.3 电感1电感的外形特征及电路符号图2-30 贴片电感2.1 基本元件2.1.3 电感1电感的外形特征及电路符号图2-31 绕线电感的外形2.1 基本元件2.1.3 电感1电感的外形特征及电路符号图2-32 叠层电感2.1 基本元件2.1.3 电感1电感的外形特征及电路符号图2-33 薄膜电感2.1 基本元件2.1.3 电感1电感的外形特征及电路符号图2-35 电感的图形符号2.1 基本元件2.1.3 电感1电感的外形特征及电路符号图2-36 电路原理图中的电感符号2.1 基本元件2.1.3 电感2电感的工作原理及特性(1)电
15、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。2.1 基本元件2.1.3 电感2电感的工作原理及特性(2)电感的特性1)电感的
16、“通直隔交”特性 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。2.1 基本元件2.1.3 电感2电感的工作原理及特性(2)电感的特性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
17、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。2.1 基本元件2.1.3 电感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(mH),由于H太大,通常用毫亨(mH)和微亨(mH)表示。电感的换算关系是:1H(亨)=1000mH(毫
18、亨),1mH(毫亨)=1000mH(微亨),1mH(微亨)=1000nH(纳亨),1nH(纳亨)=1000pH(皮亨)。2.1 基本元件2.1.3 电感3电感的单位及容量标注方法(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220mH。贴片电感的标注方法实例如图2-38所
19、示。2.1 基本元件2.1.3 电感3电感的单位及容量标注方法(2)电感量的标注方法图2-37 贴片电感的标注方法2.1 基本元件2.1.3 电感4电感在电路中的作用 电感在智能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(2)振荡电感(3)抗干扰电感(4)升压电感2.1 基本元件2.1.3 电感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(2)电感量不正常(3)短路、漏电2.1 基本元件2.1.3 电感6用万用表测量电感图2-38 电感的测量2.2 半导体器件 智能手机的半导
20、体器件,主要包括二极管、三极管、场效应管、LDO器件等。随着智能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。2.2 半导体器件2.2.1 半导体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。2.2 半导体器件2.2.1 半导体2N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2-40
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