深入了解智能手机内部结构

对智能手机的整机构造有所了解之后，我们继续深入智能手机的内部，探究智能手机的结构组成。

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图2-5所示为典型智能手机的内部结构。可以看到，智能手机的内部主要是由显示屏、主电路板、电池、屏蔽罩等构成。

图2-3 典型侧滑键盘式智能手机的结构分布

1.智能手机的显示屏

显示屏是智能手机显示当前工作状态（例如电量、信号强度、时间/日期、工作模式等状态信息）或输入人工指令的重要部件，位于智能手机正面的中央位置，是人机交互最直接的窗口。

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目前，智能手机的主流显示屏主要可分为两大类，即普通LCD显示屏和TP显示屏，如图2-6所示。普通LCD显示屏是指不带触摸功能的显示屏，通常应用于一些老式智能手机中；而TP显示屏俗称触摸显示屏，通常应用于一些新型的智能手机中。

（1）普通LCD显示屏

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普通LCD显示屏主要用于显示智能手机当前的工作状态、图像、视频等信息，通常采用液晶材料制作而成，该类型的智能手机需要通过键盘输入人工指令，如图2-7所示。

图2-4 智能手机的分解示意图

图2-5 典型智能手机的内部结构

图2-6 普通LCD显示屏和TP显示屏

图2-7 普通LCD显示屏功能

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普通LCD显示屏主要是由液晶显示板、屏显电路和背部光源组件构成，如图2-8所示。

液晶显示板主要用以显示图像；液晶显示板的背面是背部光源，用于为液晶显示板照明；在液晶显示板中安装有屏显电路，用以为显示屏提供驱动信号。

①液晶显示板

液晶显示板主要用于显示视频、图像等，它是由很多整齐排列的像素单元构成的。每一个像素单元是由R、G、B三个小的三基色单元组成的。图2-9所示为液晶显示板的构造。

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图2-8 普通LCD显示屏构造

图2-9 液晶显示板的构造

②背部光源

液晶显示屏是不发光的，在图像信号电压的作用下，液晶显示屏上不同部位的透光性不同。每一瞬间（一帧）的图像相当于一幅电影胶片，在光照的条件下才能看到图像，因此在液晶显示屏的背部要设有一个矩形平面光源。图2-10所示为背部光源的构造。

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图2-10 背部光源的构造

③屏显电路

屏显电路主要是处理接收来自智能手机主电路板送来的图像数据信号，并将数据信号通过显示屏排线接口插座送到显示屏中，使显示屏显示相关的数据信息。

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图2-11所示为屏显电路的构造。该电路板是一种柔性印制板，通常位于智能手机显示屏背面的底部边缘部位。（2）TP显示屏

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TP显示屏又称触摸显示屏，它是一种可接收触摸输入信号的感应式液晶显示部件，TP显示屏除了具有普通LCD显示屏的显示功能外，还可通过触摸TP显示屏为智能手机输入人工指令，如图2-12所示。

TP显示屏的构造与普通LCD显示屏类似，只是在普通LCD显示屏的基础上增加了一块触摸交互板，通过数据线与普通LCD显示屏或控制电路进行连接，从而通过触摸交互板为智能手机输入人工指令，如图2-13所示。

图2-11 显示屏驱动电路的构造

图2-12 TP显示屏

图2-13 TP显示屏的构造

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图2-14为TP显示屏的分解图。从图中可以看出，TP显示屏的液晶显示板、背部光源以及屏显电路与普通LCD显示屏基本相同，只是在普通LCD显示屏基础上增加了触摸交互板。

图2-14 TP显示屏的分解图

TP显示屏的种类有很多，即电阻式触摸显示屏、电容式触摸显示屏、红外线式触摸显示屏、表面声波式显示屏等。目前市场上流行的触摸显示屏主要为电阻式和电容式两种。

①电阻式触摸显示屏

电阻式触摸显示屏是利用压力感应原理实现屏幕交互功能的。采用电阻式触摸显示屏的手机，用户可以通过手指、指甲、屏写笔等在屏幕上进行触摸操作，利用压力在屏幕表面产生的形变完成交互过程。

由于电阻式触摸显示屏是利用压力感应方式，因此这种屏幕质地较软，俗称“软屏”，其主要特点是交互操作便捷、定位精确、成本相对低廉，尤其适用于汉字手写方式。

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电阻式触摸显示屏的主要部分是电阻薄膜屏。这种薄膜屏是一种高科技材料，由多层复合而成，如图2-15所示，电阻式触摸显示屏上、下各有一层导电涂层，中间由透明隔离点隔开绝缘。

当手指或屏写笔接触按压屏幕表面时，上层的导电涂层即会发生形变，该位置（即按压部位）的上、下导电涂层便会接触，该位置的电阻随即变化，产生位置信号，并通过数据线传递给屏显驱动和控制电路，控制电路便可准确计算出当前屏幕上的交互位置。

②电容式触摸显示屏

电容式触摸显示屏是利用人体的电流感应原理实现屏幕交互功能的。采用电容式触摸显示屏的手机，用户可以通过手指指肚（或身体其他裸露部位的表皮部分）在屏幕上进行触摸操作，然后利用人体的电场与屏幕表面产生的电流感应完成交互过程。

图2-15 电阻式触摸显示屏触摸交互板的构造

电容式触摸显示屏结构精密，为得到良好的保护效果，在电容式触摸显示屏的外层都会安装保护玻璃，因此，这种屏幕质地坚硬，俗称“硬屏”。其主要特点是交互操作十分方便，虽然受人体因素影响，精度不高，且受温度、湿度等环境因素影响较大，但这种触摸屏可以支持多点触摸技术，这使得它的交互功能更加灵活、多样。目前很多智能手机都采用电容式触摸显示屏。(www.xing528.com)

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如图2-16所示，电容式触摸显示屏在两层玻璃基板内镀有特殊金属导电涂层，并且在触摸屏的四周设有电极，当手指指肚与电容式触摸显示屏接触时，人体自身电场与屏幕表面就形成了耦合电容，屏幕四周就会输出相应的电流信号，这时控制电路便会根据电流比例及强弱，准确计算出触摸点的交互位置。

2.智能手机的主电路板

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智能手机的主电路板是智能手机中非常重要的部件，如图2-17所示，它位于智能手机的背面，与各部件之间通过数据线或接口触点相连接，几乎所有的部件都需要通过主电路板承载或连接。

智能手机的主电路板结构复杂，手机信号的输入、处理、发送及整机的供电、控制等工作都需要主电路板工作来完成。

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为了便于理解，我们通常会根据智能手机信号处理的功能特点对智能手机的电路进行划分。将整个电路划分成不同的单元，即射频电路、语音电路、微处理器及数据信号处理电路（简称数据处理电路）、电源及充电电路、操作及屏显电路、接口电路和其他功能电路，具体构造如图2-18所示。

图2-16 电容式触摸显示屏的触摸交互板的构造

图2-17 智能手机主电路板的安装位置

图2-18 智能手机主电路板的构造

（1）射频电路

射频电路中各部件在智能手机主电路板的位置较集中，且由于所处理的信号频率较高，为了避免外界信号的干扰，通常被封装在屏蔽罩内。

射频电路主要包括射频天线、射频收发电路、射频功率放大器、射频电源管理芯片、射频信号处理芯片、滤波器、晶体等。

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图2-19所示为射频电路的位置布局。通常，找到大面积使用屏蔽罩封装的器件，便可在其屏蔽罩内或其附近找到射频电路中的各部件。

图2-19 射频电路的位置布局

（2）语音电路

语音电路中各部件在智能手机主电路板的位置较分散，通常位于主电路板的上方、中间和下方。

语音电路主要包括话筒、听筒、扬声器、耳机接口、耳机信号放大器、音频功率放大器、音频信号处理芯片等。

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图2-20所示为语音电路的位置布局，听筒、话筒、耳机接口、扬声器通常位于主电路板的最上方和最下方，而音频信号处理芯片通常与电源管理芯片集成在一起，其他器件通常可在音频信号处理芯片附近找到。

图2-20 语音电路的位置布局

（3）微处理器及数据信号处理电路

微处理器及数据信号处理电路是整个智能手机的控制核心，整机动作都是由该电路输出控制指令进行控制的，进而实现智能手机的各种功能。

微处理器及数据信号处理电路主要包括微处理器、数据信号处理芯片、版本存储器、RAM（随机存储器）等，由于智能手机的集成度很高，这些功能器件通常被集成在微处理器及数据信号处理芯片中。

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图2-21所示为微处理器及数据信号处理电路的布局。通常，微处理器及数据信号处理芯片为大规模集成电路，内部集成了多种功能，因此体积较大。

（4）电源及充电电路

电源及充电电路是手机的动力核心部分，该电路各部件在智能手机主电路板的位置相对较分散。

图2-21 微处理器及数据信号处理电路的布局

电源及充电电路主要包括开/关机按键、电源管理芯片、充电控制芯片、电池接口、电池、充电器接口等。

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图2-22所示为电源及充电电路的位置布局。目前智能手机内部元件的集成度越来越高，不同的智能手机其电源及充电电路的位置都有所不同，查找时需根据主电路板的电路图、安装图在实物图中找到该电路中的元件。

图2-22 电源及充电电路的位置布局

（5）操作及屏显电路

操作及屏显电路是智能手机的相关控制及显示部件，其中操作电路通常位于智能手机主电路板的四周或正面下方，而屏显电路则位于显示屏上，只是显示屏或触摸屏接口位于主电路板上。

操作及屏显电路主要包括键盘锁键、功能按键、拍摄按键、音量调整键、显示屏接口、触摸屏接口等。

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图2-23所示为操作及屏显电路的位置布局。在主电路板的四周可找到键盘锁键、拍摄按键、音量调整键等，在主电路板的正面下方可找到菜单按键、显示屏接口和触摸屏接口。

图2-23 操作及屏显电路的位置布局

（6）接口电路

接口电路是智能手机中最常见，也是最重要的电路之一，它主要将所连接设备的数据信号通过接口传输到智能手机中。

接口电路主要包括USB接口、HDMI接口、SIM卡接口、存储卡接口等，它们均位于主电路板的四周。

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图2-24所示为接口电路的位置布局。各个接口与主电路板之间通过焊接或触点进行连接。

图2-24 接口电路的位置布局

（7）其他功能电路

智能手机的其他功能电路主要包括FM（调频）收音电路、摄像/照相电路、红外/蓝牙通信电路、GPS（全球定位系统）电路等。

智能手机其他功能电路均是通过不同电路模块实现的，而这些电路模块分布在主电路板的各个位置。

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图2-25所示为其他功能电路的位置布局。不同智能手机的各功能电路的位置也不相同，查找时需根据主电路板的电路图、安装图在实物图中找到各功能电路模块。

图2-25 其他功能电路的位置布局