手机维修基础手机基本电子线路

[手机维修基础]第三章：手机基本电子线路第三章：手机基本电子线路本章精要介绍了手机常用的一些基本概念和基本电子线路，掌握这些知识，是分析手机各功能电路和整机电路的基础，因此，本章是一名合格手机维修人员必备的基础知识。

第一节三极管放大和开关电路在手机中，较多地采用了三极管放大和开关电路，下面作一简要分析。

一、三极管放大电路1.放大电路的基本形式放大器是一种三端电路，其中必有一个端是输入和输出的共同“地”端，如果这个共“地”端接于发射极的，称为共射电路，接于集电极的，称为共集电路，接于基极的，称为共基电路。

三种放大电路的基本电路见图3-1、3-2、3-3所示。

这三种放大器主要性能见下表所示。

2.三极管放大电路的偏置电路(1)分压式偏置电路图3-4分压式偏置电路。

电源通过电阻R丑、R2分压，给三极管V1的发射极提供合适的正向偏置，又给基极提供一个合适的基极电流。

基极回路电阻既和电源配合，使电路有合适的基极电流，又保证在输入信号作用下，基极电流能作相应的变化。

若基极分压电阻R1=0，则基极电压恒定等于电源电压，基极电流就不会发生变化，电路就没有放大作用。

R丑与R2构成一个固定的分压电路，达到稳定放大器工作点的作用。

在电路中，Rl被称为上偏置电阻，R2被称为下偏置电阻。

电源通过集电极电阻R3给集电极加上反向偏压，使三极管工作在放大区(只有当三极管的集电极处于反向偏置，发射极处于正向偏置，三极管才能工作在放大区)，同时电源也给输出信号提供能量。

集电极电阻R3的作用是把放大了的集电极电流的变化转化为集电极电压的变化，然后输出(实际上就是把三极管的电流放大转化为电压放大，从而使三极管放大电路具有电压放大能力)。

若集电极电阻R3=0，则输出电压恒定等于电源电压，电路失去电压放大作用。

电容C1和C3分别为输入与输出隔直电容，又称耦合电容。

C1、C3使放大器与前后级电路互不影响，同时又起交流耦合作用，让交流信号顺利通过。

为避免交流信号电压在发射极电阻R4上产生压降，造成放大电路电压放大倍数下降，常在R4的两端并联一个电容(C2)。

只要C2的容量足够大，对交流分量就可视作短路。

C2称为发射极交流旁路电容。

(2)固定式偏置电路图3-5固定式偏置电路。

图中，R1为偏置电阻，为V1管基极提供基极电流，R3为集电极负载电阻，R4为发射极负反馈电阻。

C3为发射极旁路电容。

3.三极管放大电路的分析当没有信号输入到放大电路时，放大电路中各处的电压、电流是不变的直流，这时称电路的状态为直流状态或静止工作状态，简称静态。

静态时，三极管具有固定的基极电流、偏压、集电极电流和集电极电压，称为直流工作点或静态工作点。

当输入交流信号后(注意：控制信号通常是直流控制电压)，电路中各处的电压、电流是变动的，这时电路处于交流状态或动态工作状态，放大电路中各处的电压、电流是随输入信号的变化而变化的。

对于共发射极放大电路，当放大电路无信号输入时，三极管电路各处的电压电流不变，当有输入信号进入，且在信号的正半周时，信号电压叠加在基极电压上，基极电压上升，基极电流上升，使三极管的集电极电流以一定的倍数增长。

集电极电流的增大使集电极电阻上的电压降增大，导致集电极电压下降。

当信号处于负半周时，信号电压使基极电压下降，基极电流下降，使三极管的集电极电流也急剧下降。

集电极电流的减小使集电极电阻上的电压降减小，导致集电极电压增大。

由于集电极电流的变化量比基极电流的变化量大，所以集电极电压的变化量也比基极电压的变化量大，从而使基极信号被放大输出。

对于共集电极和共基极电路的分析，这里不再介绍。

在进行三极管放大电路分析时，要注意三极管的偏压(硅材料的三极管的基极偏压在左右，锗材料的三极管的基极偏压在左右)。

而集电极电压通常接近相应的电源电压。

通过测量这些电压，就基本上可以判断三极管是否能比较正常地工作。

二、三极管开关电路在手机电路中，除了使用三极管的放大电路，还经常用到三极管的开关电路。

三极管开关电路在手机电路中通常用作某一个单元电路的电源电子开关。

工作在开关状态下的三极管处于两种状态，即饱和状态和截止状态。

以NPN型三极管来说，当三极管的基极有一个高电平时(一个远远大于三极管偏置电压的电压)，则三极管饱和导通，这时的三极管集电极与发射极之间的电阻很小，发射极电压基本上等于集电极电压，就像开关闭合一样：当三极管的基极有一个低电平时(一个远远低于三极管偏置电压的电压)，三极管截止，这时的三极管集电极与发射极之间的电阻很大，集电极电压近似等于电源电压，发射极电压近似等于0V。

例如，在图3-6所示的电路中，当三极管基极加一个2V的脉冲信号时，其集电极将输出一个5V的反相脉冲。

第二节振荡电路在手机电路中，用以产生一本振、二本振和基准频率的振荡电路有多种，应用较多的是LC电容三点式的振荡电路和石英振荡电路，下面简要分析。

一、电容三点式振荡电路电容三点式的振荡电路由于高频性能好，在手机的频率合成器电路中得到了广泛的应用，振荡电路与变容二极管一起构成一个压控振荡电路(VCO电路)，用以产生稳定的一本振或二本振信号。

1.电容三点式基本电路电容三点式振荡器基本电路如图3-7所示。

该电路实质上是一个放大器，只不过它没有输入而产生输出，在满足振荡条件的情况下，即电路具备正反馈条件的情况下可以产生振荡。

2.考毕兹振荡电路以上电路是一种性能优良的振荡屯路，但是，它有两个缺点：一是不能作为频率可调的振荡器；二是振荡器的频率稳定性较差。

为了克服这两个缺点，提出了改进型的电容三点式振荡电路，如图3-8所示。

这种电路又叫考毕兹振荡电路。

从图可以看出，改进的方法很简单，只是在振荡回路的电感支路上串联了一支小电容C3，C1、C2对振荡频率的影响大大减小，振荡频率主要由C3决定，可以通过调整C3来改变振荡频率而不影响反馈。

3.压控振荡电路(VCO)在上图中，若将C3换成一个变容二极管，就变成了图3—9所示的电路。

这种电路是通过改变变容二极管的反偏压VD来使变容二极管的结电容发生变化，从而改变了振荡频率。

由手是用电压来控制频率的变化，从这个意义上说，这样的电路称为压控振荡电路。

压控振荡电路在手机一本振、二本振等振荡电路中得到了广泛的应用，如摩托罗拉V998手机的一本振和二本振电路就采用了这种形式的压控振荡电路，不过，对于大多数手机，本振电路则是将整个压控振荡电路全部给合在一起封装起来，组成一个VCO组件，只有几引脚(一般有供电脚、接地脚、输出脚和控制脚)和外电路相连，但不管如何组合，内部工作原理却是不变的，仍是一个压控振荡电路。

二、石英晶体振荡电路1.石英晶体的特性石英晶体是一种天然结晶体，具有稳定的物理化学性能，石英晶体之所以能成为电的谐振器，是利用了它特有，的压电效应，当机械力作用于芯片时，芯片的两面将产生电荷，呈现出电压，这称为正压电效应，当芯片两面加上电压时，芯片又会发生形变，这称为反压电效应。

因此，若在芯片两端加上交变电压时，芯片将随交流信号的变化而产生机械振动，芯片本身有一固有的振动频率，频率的高低取决于芯片的几何尺寸和结构。

当外加交流信号的频率与芯片固有的机械振荡频率相等时，就会发生谐振现象。

它既表现为芯片的机械共振，又表现为电谐振，这时有很大的电流流过芯片，产生电能和机械能的转换。

2.石英晶体的等效电路石英芯片的谐振特性可以用一个串并联谐振回路来等效，等效电路和电路符号如图3-10所示。

石英晶体的谐振曲线如图3-11所示。

当ffq时，等效回路又呈容性。

石英晶体的谐振频率fq、fq非常稳定，因为Lq、Cq、C0由芯片尺寸决定，它们受外界因素影响极小，且石英晶体有很高的品质因素。

石英晶体作回路组件时，应工作在感性区，等效为一个电感组件，从谐振曲线可以看出，石英晶体在一个很窄的范围内(fq-fq)才呈现感性，且在这个狭窄的频率范围内感性曲线非常陡峭，因此，对频率的补偿能力极强。

需要说明的是：石英晶体不应工作在容性区，这是因为即使晶体的压电效应失效，晶体仍有静电容,它仍呈容性状态，因此，晶体如果作为电容组件接在回路中，一旦压电效应失效，晶体仍能工作，振荡器仍可维持振荡，但石英晶体已完全失去了稳频作用，这就违背了使用石英晶体的本意。

3.石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路形式有很多种，常用的有两类：一类是石英晶体接在振荡回路中，作为电感组件使用，这类振荡器称为并联晶体振荡器；另一类是把晶体作为串联短路组件使用，使其工作于串联谐振频率上，称为串联晶体振荡器。

(1)并联晶体振荡器这类晶体振荡器的原理和一般LC振荡器相同，只是把晶体接在振荡回路中作为电感组件使用，并与其它回路元件一起，按照三点式电路的组成原则与晶体管相连。

图3-12(a)是一种用晶体构成的考毕兹电容三点式振荡电路。

图3—12(b)为交流等效电路。

石英晶体的振荡频率由石英谐振器和负载电容CL共同决定。

所谓“负载电容”是指从晶振的插脚两端向振荡电路的方向看进去的等效电容，晶振在振荡电路中起振时等效为感性，负载电容与晶振的等效电感形成谐振，决定振荡器的振荡频率。

对于上图所示电路，负载电容cI由c、c2、c3共同组成，由于C3远远小于C1和C2，可见石英晶体确定后，Lq、C0、Cq也就确定了，振荡频率主要由C3决定，实际电路中，C3一般用一个变容二极管代替，通过改变变容二极管的反偏压Ⅷ来使变容二极管的结电容发生变化，从而改变了振荡频率。

使振荡频率符合要求。

(2)串联晶体振荡电路串联晶体振荡电路是把晶体接在正反馈支路中，当晶体工作在串联谐振频率上时，其总电抗为零，等效为短路组件，这时反馈作用最强，满足振幅起振条件。

图3-13(a)给出了一种串联晶体振荡电路的实际电路，图3-13(b)为其交流等效电路。

由图可知，该电路与电容三点式振荡电路十分相似，所不同的只是反馈信号不是直接接到晶体管的输入端，而是经过石英晶体接到振荡的发射极，从而实现正反馈。

当石英晶体工作在串联谐振频率时，石英晶体呈现极低的阻抗，可以近似地认为是短路的，则在这个频率上，该电路与三点式振荡器没有什么区别。

基于这种原理，我们可以调谐振荡回路，使振荡频率正好等于晶体的谐振频率，这时，正反馈最强，正好满足起振条件。

对于其它频率，石英谐振器不可能发生串联谐振，它在反馈支路中呈现一个较大的电阻，使振荡电路不能满足起振；条件，故不能振荡。

可见，串联石英晶体振荡器的振荡频率及频率稳定度都是由石英谐振器的串联振荡频率决定的，而不是由振荡回路决定的。

显然，由振荡回路组件决定的固有频率，必须与石英谐振器的串联谐振频率相一致。

由于串联晶振电路中振荡频率等于晶体串联谐振频率，因此它不需要外加负载电容CL，通常这种晶体标明其负载电容为无穷大。

在实际应用中，若有小的误差，则可以通过回路电容C3来微调频率。