智能手機的電路構造

Hi.

去年曾經發筆過兩篇關於智能手機組成的文章，由於工作繁忙故遲遲沒有繼續更新，前兩篇文章為：

這幾天我抽空把剩餘的內容寫完，感謝讀者朋友的提醒，謝謝啦~^^。

還是先把總的圖先放出了，讓大家對智能手機的組成和構造有個基本的了解。

前兩篇主要是介紹了智能手機的最直觀能看到的器件，比如攝像頭、Home鍵等，以及一些內部的獨立部件，如天線、主板等。相信在閱讀後能對智能手機最基本的部件組成有個大概了解，如果想深入，可以去搜索相關的專業文章。

今天，我主要介紹智能手機裡面的「血脈」—— 電路結構。 前面介紹的各個精密器件都需要電路將其連接，但智能手機的渺小的身體容積不允許隨意的拉線連接，這樣佔用體積大且效率低，更不安全和耐久，最重要的是便宜且易於批量生產。

今日的電子設備電路都是集成電路。集成電路促成了信息產業的騰飛，降低了電子設備的成本，使得其可以進入萬千家庭，影響生活。集成電路具有體積小，重量輕，引出線和焊接點少，壽命長，可靠性高，性能好等優點，同時成本低，便於大規模生產。 你可以大膽打開手機，看看裡面的主板，上面有各式各樣的電路板連接著各種感測器和處理器，那先電路板不是我們想像中的「線頭林布」，而是一塊塊「矩形薄塊」。

———— 電路結構 ————

智能手機的電路結構的組成主要由以下部分構成：

天線模塊電路、音頻按鍵電路、GPS模塊電路、屏顯電路、處理器及存儲器電路、電池介面、閃光燈電路、USB介面電路、振動器電路、藍牙 FM Wifi模塊電路、邏輯電路介面、射頻電路介面

各個電路基本的作用已經體現在了它們的名字中。如「USB介面電路」是處理USB介面設備與智能手機之間數據信息、控制信息、地址信息等信息的。你可以簡單理解這些電路結構是在為幫助CPU分擔數據處理工作。（一個人干所有的活，不光累，而且低效哦，分工協作降低成本的同時大幅度地高效率。）

ps：計算機的設計充分應用了經濟學「分工產生效能」的原理。各個電路分工協作，完成自己的專業任務，CPU來進行統一處理。其實現在的企業也是這樣，企業內部的組織形式也是這樣。

———— 各個模塊單獨介紹 ————

基於「分工產生協作」，各個電路為了完成其特定的任務 ———— 處理特定的信息，都設計了不同的電路結構，同時為了照顧整體智能手機的設計，各個電路模塊也設計了不同的樣子。 我以下就電路作用和外觀來展開基本的介紹（這裡有12類），具體的設計原理我不說明（我也不是專業噠）。

天線模塊電路

簡單說，是發射和接受信號，實現數據的高速接收發送。 數據的輸入和輸出是分開的，可以同步進行，提高速率。打電話，蜂窩網路都是這類電路在處理和傳輸數據咯，沒了這個電路，手機≈MP4。

音頻按鍵電路

電源開關的電路。加減音量、靜音，我們簡單的一個操作，電路去處理數據，音頻按鍵電路使得CPU不用去處理聲音的控制數據。手機聲音質量的高低不取決與這個電路。

手機聲音的好壞取決於 ：音頻源的質量（你下載HQ和普通真的不一樣）、晶元的解碼器、發聲單元（喇叭咯）、音頻介面（音頻介面的質量和設計）、耳機。ps：我們平常聽到某個手機說「Hi-Fi音質」是評價這款手機發聲的一個標準，不是一個具體的特別技術設計。

GPS模塊電路

GPS模塊是集成了RF射頻晶元、基帶晶元和核心CPU，並加上相關外圍電路而組成的一個集成電路。這裡有個重要的指標是通道數，也就決定了你的手機是如何定位的。

GPS模塊有一個通道數量的參數，例如20通道，它表示該模塊最大可以同時和20顆衛星建立通訊，3顆衛星是2D定位，數據不穩定，模塊只有同時收到3顆以上衛星信號後，經過複雜運算後才能獲得正確的定位數據，如果同時通訊的衛星顆數越多，模塊就能越快越準確地獲得定位數據，在地球表面上一般的城市環境下通常可以同時和4～11顆衛星同時通訊。

我們平常用智能手機除了使用GPS定位外，還有通過WiFi定位、蜂窩網路定位（基站定位）。具體的優劣可以自行去搜索咯。但多種定位結合肯定是更加精確的，這也是為什麼地圖應用在你關閉WiFi和蜂窩網路後會提示你打開其中之一。

屏顯電路

根據其名字，屏顯電路是控制屏幕顯示的（好像是廢話…）。CPU的數據信息我們可看不懂，我們需要讓屏顯電路處理，進而顯示在屏幕上，變成五顏六色的圖片、視頻、文字。屏顯電路一般是並行處理數據，加快數據的處理同時也是的數據能夠同步。

ps：圖形界面是最偉大的發明之一，讓每個人使用計算機成為可能，蘋果是個人PC機上最早使用圖形界面的公司，也是最早看到滑鼠的巨大作用的公司。

當然，智能手機還有觸摸屏的處理電路，和屏顯電路是不同的，雖然最後我們看到都是作用在屏幕上的。

最簡單的16*16的LED顯示電路（很可能看不懂，圖在這裡就是讓感受一下）

處理器及存儲器電路

很明顯，這是智能手機最重要的電路，是「大腦」。手機的最重要的信息處理和命令控制都在這裡處理和集中。我們在智能手機中處理的數據，在這裡記錄。這裡負責處理和控制智能手機裡面信息的處理的傳輸以及存儲。

當然，存儲不是像大家想像的存白菜一樣堆積在一個地方就好，不同類型的存儲介質需要不同的電路控制，不停地供電和刷新是必須的。那是電火花最善良的地方。

放個簡單的圖緩解無圖尷尬。

電池介面

我相信很多人對電子設備的電池介面還停留在傳統手電筒的彈簧，四驅車的墊片……

但現在電子設備很複雜，電路十分複雜，不同的電路對電壓的要求不同，電池的電流/電壓控制也是十分複雜（感興趣的可以去搜索小米手機電池設計不良引起的有趣故事）。而且現在的電池電路也保護電池的充電，媽媽不用擔心我的手機充電讓電池報廢了。

現在的電子設備的電池大部分是鋰電池。

鋰電池較為「嬌氣」，怕過充電和過放電，這個電路就是防止電池過充和過放的。當充電器對電池充滿電時，該電路板就會停止充電；當電池放電到較低電壓時，該電路板會停止電池繼續放電。

閃光燈電路

控制手機攝像頭閃光燈。拍照、掃碼、手電筒等等應用需要閃光燈。關於閃光燈是如何充放電和控制的，這裡不詳細介紹。

USB介面電路

USB介面已經大概說過了。USB介面電路就是負責處理智能手機和USB介面的數據傳輸和控制。 數據信息、數據地址、控制信息都需要這個電路進行處理，將USB介面處的信息與智能手機內的數據格式進行轉換。

振動器電路

手機振動模式、鬧鐘振動等都需要用到振動器。

藍牙 FM Wifi模塊電路

藍牙模塊，是一種集成藍牙功能的PCBA板，用於短距離無線通訊，按功能分為藍牙數據模塊和藍牙語音模塊。藍牙模塊是指集成藍牙功能的晶元基本電路集合，用於無線網路通訊。

Wi-Fi模塊又名串口Wi-Fi模塊，屬於物聯網傳輸層，功能是將串口或TTL電平轉為符合Wi-Fi無線網路通信標準的嵌入式模塊。

射頻電路介面

手機射頻是指接收、發送和處理高頻無線電波的功能模塊。

電波需要發射出去，必須頻率高到一定程度才行。聲音的頻率很低，只有20HZ-20KHZ，這種頻率的信號是無法直接發射的，必須將其調製到高頻上也是就是射頻上才能發射。

為了達到手機和基站的良好通訊，要求手機發射的射頻必須有足夠的強度才行，當手機與基站距離較近時，可以用較小功率就可以維持通信了，當手機與基站距離很遠時，手機必須加大自身的發射功率，才能維持良好通信水平。所以，手機中射頻的功率是自動可調的。

Sincerely

junqiang

2018年2月27日

部分專業內容來源於網路。

原來認為專業就是專業，術業有專攻，但現在意識到多學科的知識可以匯總產生更大的作用。心理學、經濟學、社會學，計算機科學都體現了很多的的共同理念。 匯總和求同 是一種演繹的理念，是否正確，需要檢驗，但卻有很多的作用，讓我們能夠跨學科學習，起碼就這一點來說是很好的。

個人微博 @Halulolo

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