手机专用器件详解：从显示屏到电池，掌握这些知识就够了！

手机的专用器件主要有显示屏、开关元件、SIM卡座、天线、电声和电动器件、VCO组件、电池等。

图2-73 液晶显示器外形

（一）显示屏介绍

手机上的显示屏分为两种：一种是发光二极管显示器（Light Emitting Di-ode，LED），这种显示器耗电大、不能显示图形，目前已不再使用；另一种是液晶显示器（Liquid Crystal Display，LCD），其外形实物如图2-73所示。LCD显示器耗电小，能显示图形符号，目前的手机都使用这种显示器。

手机中使用的LCD液晶显示器也分为两种：一种是纯粹的LCD；另一种是含驱动电路的LCD模组（LCM）。

1.液晶显示器结构

液晶屏主要由滤光片、偏光板、玻璃和冷阴极荧光灯组合而成，其结构如图2-74所示。

图2-74 液晶屏结构图

在手机电路中，常使用两种方法来将LCD连接到相应的电路：一是使用软导电排线；另一种是使用导电橡胶。

手机液晶模块都是一种高度集成化的产物，其驱动方式主要有并口型和串口型。并口型液晶模块中的D0～D7、ADR-LCD、RJW等信号和串口型液晶模块中的SCL、SDA功能一致，这些都是由主板上CPU输出的，控制手机的开屏、关屏、显示汉字等。在串口型液晶模块中，显示器接口一般还有一个VLCD端，用于调节液晶显示器的显示对比度。具体模块有不同的控制电压，显示器接口的VCC（VDD）为供电端、GND（VSS）为接地端。

2.液晶显示器原理

LCD显示器通常是一个模组，用专用的芯片来驱动。液晶控制器接收CPU发过来的显示指令和数据，经分析、判断、存储，按一定的时钟速度将显示的点阵信息输出到行和列驱动器进行扫描，以大于75Hz每帧的速率更新一次屏幕，使人眼在外界光的反射下，感觉到液晶屏上出现显示内容。

液晶显示屏要正常显示，必须满足以下几个条件：

1）显示屏所有的像素都能发光。要满足这个条件，就需要为显示屏提供工作电源。对于摩托罗拉手机，一般还有一个负压供电端。供电电压可用万用表方便地进行测量。

2）显示屏上的所有像素都能受控。只有显示屏上的所有像素都能受控，显示屏才能正确显示所需的内容。对于串行接口的显示电路（如爱立信和诺基亚手机），控制信号主要包括LCD-DAT（显示数据）、LCD-CLK（显示时钟）、LCD-RST（复位）三个信号；对于并行接口的显示电路（如摩托罗拉和三星手机），控制信号主要包括八位数据线（D0～D7）、地址线（ADR）、复位（RST）、读写控制（W/R）、启动控制（LCD-EN）等。

3）显示屏要有合适的对比度。有些手机的显示屏，还有一个对比度控制引脚，由外电路输入的控制电压进行控制。对于爱立信手机一般用VLCD表示，而有些手机的对比度则是通过软件进行控制的。

3.液晶显示器种类

目前市场上手机的LCD主要有单色屏幕和彩色屏幕两大类。手机的彩色屏幕因LCD品质和研发技术不同而有所差异，其种类大致在TFT、TFD、UFB、STN和OLED五种。

（1）TFT

薄膜晶振管（Thin Film Transistor，TFT）是有源矩阵类型液晶显示器（AM-LCD）中的一种，TFT在液晶的背部设置特殊光管，可以主动地对屏幕上的各个独立的像素进行控制，从而提高反应时间。目前市面采用TFT的手机主要有三星T108/X199、索爱P802、松下GD88等。

（2）TFD

薄膜二极管（Thin Film Diode，TFD）和TFT一样，也是有源矩阵驱动。TFD的显示原理在于它为LCD上每一个像素都配备了一只单独的二极管作为控制源，使每个像素之间不会互相影响，因此在TFD的画面上能够显现无残影的动态画面和鲜艳的色彩。目前比较常见的采用TFD的手机有NECN8、三星X319/P408、LG8280等。

（3）UFB

UFB（Ultra Fine Bright）是三星公司开发的新一代LCD，分辨率达到128×160像素。在设计上，UFB显示屏还采用了特别的光栅设计，可减少像素间距，以获得更佳的图像质量。现在采用UFB显示屏的手机主要有三星T208、T508等。

（4）STN

STN（Super Twisted Nematic）就是通常所说的“伪彩”，它属于反射式LCD器件，功耗较小，在比较暗的环境中清晰度很差。STN是手机使用最多的LCD，过去使用的灰阶手机的屏幕都是STN。与前面几种LCD相比，STN型液晶属于被动矩阵式LCD器件，其显示原理是在传统单色STN液晶显示器上加一彩色滤光片，并将单色显示矩阵中的每一像素分成三个子像素，分别通过彩色滤光片显示红、绿、蓝三原色，从而显示出彩色画面。

现在STN主要有CSTN和DSTN之分。CSTN即为Color STN，一般采用传送式照明方式，传送式屏幕要使用外加光源照明（称为背光），照明光源要安装在LCD的背后。DSTN即双层STN，它使用两个显示屏，分上下两屏同时扫描，也是一种无源显示技术。DSTN显示技术解决了传统STN显示器的漂移问题，而且由于DSTN还采用了双扫描技术，因而显示效果较STN有大幅度地提高。

目前采用CSTN的手机有索爱T168、菲利浦FS820/FS826、摩托罗拉T720/E350等，采用DSTN的手机有诺基亚7210、诺基亚6610等。

（5）OLED

有机发光显示器（Organic Light Emitting Display，OLED）在手机LCD上属于新崛起的种类，被称誉为“梦幻显示器”。OLED显示技术与传统的LCD显示方式不同，无需背光灯，它采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板，当有电流通过时，这些有机材料就会发光。目前采用OLED的主要是三星手机，如三星X339就采用了256色的OLED。

除上面这几大类LCD外，部分手机还采用日本SHAPR公司生产的GF屏幕和CG（连续结晶硅）LCD。这两种LCD属于完全不同的种类，GF为STN的改良，能提高LCD的亮度。而CG则是高精度优质LCD，可达到QVGA（240×320像素）规格的分辨率。

【要点与点拨】

LCD液晶显示器通过LCD接口连接到手机基带电路。手机的LCD接口分两大类，即串行LCD接口与并行LCD接口。通常情况下，LCD（或LCD模组）通过LCD接口电路连接到数字基带单元。

图2-75 薄膜开关结构图

（二）开关元件介绍

手机中的侧键、录音键、电源按键、干簧管及霍尔元件等都是用来控制电路接通和断开的开关元件。不同的是按键开关一般是靠人工手动操作，而干簧管和霍尔元件则是通过磁信号来控制电路的通和断。

1.按键开关

在手机中使用的按键开关通常是薄膜开关，它是一种轻触接通开关，采用平面多层组合而成的整体密封结构，是一种将按键开关、面板、标记、符号显示及电路密封在一起的，集光、机、电一体化的新型电子元器件。

薄膜开关的内部结构如图2-75所示。这种开关通常用于电源开关及各种按键。按键的两个触头平时都不与触片接触，当按下按键时，触片同时与两个触头接触，使两个触头所连接的线路接通。

在手机上，薄膜按键开关在机板上通常由铜皮做成，然后用一个带碳膜的按键胶片来完成这种开关的连接。

在手机电路中，开关通常用字母“SW”表示，电源开关又经常使用“ON/OFF”或“PWRON”等字母来表示。另外，诺基亚8810、8210、8850等滑盖式手机，印制电路板上有一个用于挂机的开关，如要挂机，将滑盖推上，滑盖压迫挂机开关导致其中的开关两点相通，从而起到了挂机的作用。

2.干簧管

干簧管又称磁簧开关，其外壳一般是一根密封的玻璃管（见图2-76），在玻璃管中装有两个铁质的弹性簧片电极，玻璃管中充有某种惰性气体。平时玻璃管中的两个簧片是分开的，当有磁性物质靠近玻璃管时，在磁场的作用下，管内的两个簧片被磁化而互相吸引接触，使两个引脚所接的电路连通。外磁场消失后，两个簧片由本身的弹性而分开，线路断开。在实际运用中，通常使用磁铁来控制这两根金属片的接通与否，所以又称其为磁控管。

干簧管一般被用于翻盖式手机电路中。通过翻盖的动作，使翻盖上的辅助磁铁控制磁控管闭合或断开，从而实现挂断或接听电话等。由于干簧管是一种玻璃管，所以很容易损坏。因此，目前一些新式的折叠式和翻盖式手机已不再采用干簧管，而是采用了原理与干簧管类似的霍尔元件。

3.霍尔元件

霍尔元件是利用霍尔效应制成的新型磁敏元器件，常见的有分立式和卧式两种类型。两种类型的霍尔元件外形如图2-77所示。

图2-76 干簧管外形图

图2-77 霍尔元件的外形

霍尔元件一般有四个引脚，其引脚排列如图2-78所示，其中①、②脚为电源端，②、④脚为信号输出端。

图2-78 霍尔元件的引脚排列图

霍尔传感器主要由霍尔元件、放大器、施密特电路及集电极开路输出三极管组成。其作用与干簧管一样，工作原理基本相似，都是在磁场作用下直接产生通与断的动作。当磁场作用于霍尔元件时产生微小的电压，经放大器放大及施密特电路后使晶体管导通输出低电平；当无磁场作用时晶体管截止，输出为高电平。

图2-79 抽屉式SIM卡座实物

（三）SIM卡座介绍

1.SIM卡座识别

SIM卡座在手机中提供手机与SIM卡通信的接口，通过卡座上的弹簧片与SIM卡接触。如果弹簧片变形，会导致SIM卡故障，如显示“检查卡”、“插入卡”等。SIM卡座外形实物如图2-79所示。

早期生产的手机设有卡开关，卡开关是判断卡是否插入的检测点，由于卡开关的机械动作，造成开关损坏的很多。现在新型的手机已经将此去除了，通过数据的收集来识别卡是否插入，减少了卡开关不到位或损坏造成的问题。

2.SIM卡座解识

不论什么机型的SIM卡，卡座都有几个基本的SIM卡接口端，即卡时钟（SIMCLK）、卡复位（SIMRST）、卡电源（SIMVCC）、地（SIMGND）和卡数据（SIMI/O或SIMDAT）。SIM卡时钟是3.25MHz，I/O端是SIM卡的数据输入输出端口。

卡电路中的电源SIMVCC、SIMGND是卡电路工作的必要条件，卡电源用万用表就可以检测到。SIM卡插入手机后，电源端口提供电源给SIM卡内的单片机。

检测SIM卡存在与否的信号只在开机瞬时产生，当开机检测不到SIM卡存在时，将提示“Insert Card（插入卡）”；如果检测SIM卡已存在，但机卡之间的通信不能实现时，会显示“Check Card（检查卡）”；当SIM卡对开机检测信号没有响应时，移动电话机也会提示“Insert Card（插入卡）”。

SIM卡的供电分为5V（1998年前发行）、5V与3V兼容、3V、1.8V等，这些卡必须与相应的手机配合使用，即手机产生的SIM卡供电电压与该SIM卡所需的电压要匹配。

（四）天线介绍

1.天线识别

天线是微波收发信设备的“出入口”，它既要将发信机的微波沿着指定的方向发射出去，同时还要接收对方传来的电磁波并送到微波收信机。因此，天线性能的好坏将直接影响到整个微波通信系统的正常运行。

手机天线既是接收机天线又是发射机天线。由于手机工作在900MHz或1800MHz的高频段上，所以其天线体积可以很小。

随着手机小型化的发展，一些手机的天线通过巧妙的设计，变得与传统观念上天线大不一样。例如，诺基亚双频手机3310，其天线设计成了机壳上的一些金属镀膜。

传统的手机天线可以根据天线所处的位置分为外置天线和内置天线两大类。它们的外形如图2-80所示。理论上内置天线手机比较容易在弱信号环境丢失信号，而外置天线尤其是长天线的信号死点门限将高于内置天线。

2.天线解识

（1）外置天线

手机外置天线的优点是频带范围宽、接收信号比较稳定、制造简单、费用相对低；其缺点是天线暴露于机体外容易损坏、变形、不易增加诸如反射层和保护层等来减少天线对人体的辐射伤害，且对于频分双工的系统接收和发送必须使用不同的匹配电路。

图2-80 两种类型天线外形实物识别

外置天线通常又可分为单极天线、螺旋天线、PCB印制螺旋天线及拉杆天线几种类型。在手机实际应用中螺旋天线为第一选择，其次是PCB形式的螺旋天线。

1）单极天线。单极天线通常为传统的外置天线，其制作工艺简单，尺寸较大，且不方便携带。故手机中一般不使用。

2）螺旋天线和PCB印制螺旋天线。螺旋天线是一种慢波结构（见图2-81），实际也为一种慢波化的单极天线。利用螺旋线的作用，从而减少了电磁波沿螺旋线传播的相速度。其特点是长度可以缩短，天线的带宽窄、储能大、辐射效率低。但由于螺旋天线体积还是较大，同时形状固定，故不适合手机造型设计等特殊要求。

3）PCB板螺旋天线。PCB板螺旋天线实际是一种变形的螺旋天线，利用PCB板的介电常数进一步降低天线的尺寸而已。其特点是比普通螺旋天线的体积更小，为扁平形状，设计具有较强的灵活性，故在手机应用中越来越广。

图2-81 手机螺旋天线结构图

4）拉杆天线。拉杆天线通常采用一节1/4波长螺旋和一节1/2波长螺旋构成，需要介质棒退耦，从而可实现手机的高增益。在手持情况下，其增益可增加6dB以上。其特点是电性能较好、结构复杂，但其要使用记忆金属作材料、价格高，故在手机应用中较小。

（2）内置天线

内置天线可以做得非常小巧，不易损坏，并可以将其放置在手机中远离人脑的一面，而在靠近人脑的部分贴上反射层和保护层以减少天线对人体的辐射伤害。另外，手机还可以通过安装多个内置天线，很方便地组阵，从而实现手机天线的智能化。这个特性对移动通信系统来说非常有用。

手机内置天线的形式有多种，主流的目前主要有PIFA天线和MONOPOLE单极天线两种。(www.xing528.com)

1）PIFA天线。PIFA天线的位置一般设计在手机的顶部，是目前使用得最多的一种内置天线。其体积小，增益高，带宽相对较宽（辐射体面积500～600mm²）。

PIFA天线通常适用于有一定厚度的手机产品中，例如折叠、滑盖、旋盖、直板手机中使用较多。它与主板有两个馈电点，一个是天线模块输出，另一个是RF（射频信号）地。

2）MONOPOLE单极天线。MONOPOLE单极天线的位置一般设计在手机的顶部或底部，天线如按要求设计环境结构，电性能可达到较高的水平，通常适用于直板手机和超薄直板手机上。其缺点是SAR（电磁波吸收比值或比吸收率，是手机或无线产品之电磁波能量吸收比值。其定义为：在外电磁场的作用下，人体内将产生感应电磁场）稍高，不适用于折叠和滑盖手机。

MONOPOLE单极天线与主板只有一个馈电点，为模块输出。其辐射体面积为300～350mm²，与PCB主板TOP面的距离3～4mm，天线辐射体与PCB的相对距离应大于2mm以上。

（五）电声和电动器件介绍

电声器件就是将电信号转换为声音信号或将声音信号转换为电信号的器件，包括听筒、话筒、耳机、振铃器等。电动器件就是将电信号转换为电动机的转动，主要是指手机的振动器，即振子。

1.听筒介绍

（1）听筒识别

听筒又称受话器、扬声器等，通常用字母“SPK”、“SPEAKER”及“EAR”、“EARPHONE”等表示。听筒是一个电声转换器件，它将模拟的音频电信号转换成为声音信号（声波）。

手机听筒的外形实物结构如图2-82所示，它内部有一个永磁铁，两个磁极上套有线圈，在磁极的前面还有一个用薄铁片制成的振动膜。

图2-82 手机听筒实物识别

（2）听筒解识

一般来说，通过听筒线圈中的电流是一种随声音变化的交流电，如果听筒中没有永磁铁，那么不管是正半周的电流或者负半周的电流通过听筒中的线圈时，线圈都将产生吸力，把振动膜吸引过来。也就是说，在电流变化一周的时间内，振动膜将振动两次，这样听筒发出的声音频率就比原来的声音频率高一倍，从而造成失真现象。

如在听筒中加入一块磁性比声音电流所产生的磁性强得多的永磁铁，则当听筒线圈中的电流处于正半周时，电流所产生的磁场和永磁铁的磁场方向一致，磁场加强，振动膜被吸引过来；当线圈中的电流是负半周时，电流所产生的磁场和永磁铁的磁场方向相反，声音电流的磁场只能使永磁铁的磁场稍微减弱，使振动膜弹回一些。因此，在电流变化一周的时间内，振动膜只振动一次，听筒发出的声音的频率跟声音电流的频率相同。

一般的听筒在工作时是利用电感的电磁作用的原理，即在一个放于永久磁场中的线圈中通过音频电信号，使线圈中产生相互作用力，依靠这个作用力来带动听筒的振动膜振动发声。

【要点与点拨】

另外还有一种高压静电式听筒，它是通过在两个靠得很近的导电薄膜之间加上高话音电信号，使这两个导电薄膜由于电场力的作用而发生振动，来推动周围的空气振动，从而发出声音。这种听筒目前在手机中使用越来越多。

图2-83 驻极体话筒的内部结构

2.话筒介绍

（1）话筒识别

话筒是用来将声音转换为电信号的一种器件，它将语音信号转化为模拟的语音电信号。话筒又称传声器、送话器、麦克风、微音器、拾音器、传音器等，常用字母“MIC”或“Microphone”表示。

在手机电路中用得较多的是驻极体话筒，它主要由声电转换系统和场效应晶体管两部分组成，其内部结构如图2-83所示。

（2）话筒解识

驻极体话筒的振动片前表面与外壳相连，膜片内侧与金属背板间设置了一层绝缘衬圈，因振动片镀有一层金属膜，使前表面与金属前极间形成了电容。驻极体话筒的阻抗较高，可达100MΩ。这样高的阻抗是不能直接与音频放大器相匹配的，为提高话筒灵敏度，常在话筒内接入一只场效应晶体管来进行阻抗变换。所以，手机中都有用来给话筒提供工作电压的偏置电路（MICBAIS）。

驻极体话筒实质上就是利用一个驻极体永久电荷的薄膜（驻极体）和一个金属片构成的一个电容器。当驻极体薄膜感受到声音而振动时，引起电容两端的电场发生变化，从而使电容的容量随着声音的振动而改变。但是驻极体上面的电荷量是不能改变的，所以这个电容两端就产生了随声波变化而变化的交变电压信号。

驻极体话筒的电路接法主要有两种，分别是源极输出和漏极输出。源极输出有三根引出线，漏极接电源正极，源极经电阻接地，再经一电容作信号输出；漏极输出有两根引出线，漏极经一个电阻接至电源正极，再经一个电容作信号输出，源极直接接地。

【要点与点拨】

手机的驻极体话筒，在接线时要注意区分正负，工作时需要2V左右的偏压。

3.耳机介绍

（1）耳机识别

手机耳机实质上就是手机免提听筒（外形见图2-84），它是一款连接于手机接口、能够通过手机拨打任一其他移动、固定电话，实现PC-to-PC和PC-Phone通话的新一代通信产品。

耳机是缩小了的扬声器，它的体积和功率都比扬声器要小，所以它可以直接放在人们的耳朵旁进行接听，这样可以避免外界干扰，也避免了影响他人。目前所有的耳机基本上都是动圈式的，其内部结构如图2-85所示，主要由磁铁、音圈、纸盆等构成。

图2-84 手机耳机外形

图2-85 动圈式耳机的结构

（2）耳机解识

动圈式耳机发音的基本原理是，当音圈通过音频电流时，产生变化的磁声，在音圈磁场与磁铁的相互作用下，使音圈产生振动，由于音圈与纸盆相连，带动纸盆也产生振动，纸盆振动又引起空气振动，从而发出声音。在耳机整个结构中，音圈是其心脏。

4.振铃器

（1）振铃器识别

手机振铃器又称蜂鸣器，常用字母“BUZZ”表示，它也是一种电声器件，其电阻在十几欧到几十欧。其实物如图2-86所示。

图2-86 手机蜂鸣器

蜂鸣器主要分为压电式和电磁式两种类型。

压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器、共鸣箱和外壳等组成，其外形如图2-87所示。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成，只要为其接通适合的直流工作电源，即可振荡发音。

电磁式蜂鸣器主要由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成，其外形如图2-88所示。

图2-87 压电式蜂鸣器

图2-88 电磁式蜂鸣器

接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。

（2）振铃器解识

振铃器实质上是一个小动圈扬声器，采用直流电压供电。手机振铃器的作用是发出按键音和提醒用户来电接听电话。一般来说，振铃器发声采用的是脉冲信号，和弦音乐用的振铃声采用的是连续的模拟信号。

手机中的振铃信号的放大器电路可能是独立的电路，也可能集成在芯片内。基带电路输出振铃用的铃声信号，由放大电路进行放大，然后被送到蜂鸣器，推动蜂鸣器发出声音。

图2-89 振荡器

5.振动器介绍

（1）振动器识别

振动器实质上是一个小电动机（俗称电动机），常用字母“VIB”或“Vibrator”表示。在手机电路中，振动器用于来电提示。其外形如图2-89所示。

（2）振荡器解识

振荡器的工作原理是通电后带动半个凸轮旋转，在离心力的作用下使手机抖动，以提醒来电。

手机中的振荡器电路通常有两种情况：一种是采用晶体管电路驱动；另一种是采用相关芯片内的驱动电路驱动。

【要点与点拨】

若手机振荡器出现故障，可在不给手机加电的情况下，检查驱动电路中的元器件是否正常或检查提供控制信号的芯片是否正常。

（六）VCO组件介绍

1.VCO组件识别

VCO有分立元器件的、有组件的，也有合成在中频IC内的。手机中射频部分的振荡电路都是VCO（压控振荡器）。贴片压控振荡器的外形如图2-90所示。

图2-90 贴片压控振荡器实物识别

在手机电路中，VCO电路通常各采用一个组件，组成VCO电路的元器件包括电阻、电容、晶振管、变容二极管等。VCO组件将这些电路元件封装在一个屏蔽罩内，既简化了电路，也减少了外界因素对VCO电路的干扰。

从外观上看，发射VCO模组与射频VCO模组很相似，但发射VCO模组总是靠近发射功率放大器，而射频VCO则远离发射功率放大器。在手机电路中，用以产生射频信号的VCD电路通常被标示为RXVCO、RFVCO、RHFVCO、MAINVCO、SHFVCO、RFLO、TXVCO等。产生中频振荡信号的VCO电路通常被标示为IFVCO、VHFV-CO、RXIFVCO、TXIFVCO、IF-LO等。

2.VCO组件解识

无论是哪一种VCO，它在整个射频电路的作用如何，其电路的工作原理一样。都是通过控制电压来改变变容二极管的电容，从而控制石英谐振器的频率，以达到频率调制的目的。

VCO在手机中通常指一、二本振和TXVCO电路，其作用是产生一个电路所需的稳定频率，完成手机中相应的频率合成功能。

【要点与点拨】

1）只要VCO的工作电源、电路元器件正常，不论其控制信号是否正常，VCO电路就应该输出信号。因此，在实践维修中，若VCO完全无输出，则应检查其电源或电路元器件是否正常。

2）手机中的VCO仅是频率合成环路中的一个单元，若环路中任何一个单元电路出现问题，则都会导致VCO输出信号（频率）不正常。

（七）电池介绍

手机电池用于为手机提供工作电压，是确保手机能够稳定工作的前提。手机电池分为锂电池和镍氢电池，以及主板上的纽扣电池。

锂电池和镍氢电池为手机正常工作时提供所需的工作电压，当电量用完后，可使用配套的充电器对其进行充电。两种电池的外形实物如图2-91所示。

纽扣电池又称后备电池，它的作用是断电后保证手机芯片供电。主板上没有纽扣电池的手机，在锂电池或镍氢电池若取出后，手机上用户保存的设置信息就需要重新设置。图2-92所示为主板上的纽扣电池实物。

图2-91 两种常见手机电池

【要点与点拨】

手机主板上的纽扣电池若无效，会导致手机系统临时数据无法保存，系统时间回到初始时间。解决方法是更换新的同型号纽扣电池。