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帖子主题:谈谈手机电路中三极管的应用与维修   
方圆科技



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楼主:
手机电路中三极管的应用与维修                                                           
河南郑州方圆手机维修培训学校     司振华
  
  手机中的接收、发射和控制电路等,均离不开三极管。如放大电路、开关电路、振荡电路和控制电路中的三极管损坏,将造成手机不能正常使用。了解和掌握三极管的结构、工作原理和检修方法,对于检修手机电路中因三极管不正常引起的故障,效果事半功倍。
  一、三极管的结构及特性:
  1、三极管的结构:
  一个PN结形成一只二极管,二极管的特性是“单向导电”,即在正极加正向电压、负极加反向电压导通(硅管的正极比负极高0.7V、锗管高0.2V左右);加反向电压截止。二极管在手机中常用于开关、整流、变容、稳压等作用较少。三极管常用于放大、开关等作用远大于二极管。
  三极管是由两个PN结形成:
  三极管按材料分有:硅管和锗管;三极管按导电性能分有:PNP和NPN;硅管的稳定性比锗管的好,在手机电路中使用最多;并且NPN比PNP使用较多。
  三极管三个极的作用分别是:发射极(e)发射电荷,集电极(c)接收电荷,基极(b)控制电荷的数量。
  2、三极管的导通条件:
   由于三极管是由两个PN结形成,对于PNP三极管相当于两个背靠背的二极管组成;NPN三极管相当于两个面对面的二极管组成:
    一个PN结形成的二极管导通时需要一定的正向电压,两个PN结形成的三极管导通时也需要极性适当、一定数值的电压,即发射结加正向电压,集电结加反向电压。
    发射结加正向电压,就是给发射极和基极这个PN结,按箭头的指向(箭头表示电流的方向)加上一个PN结电压:硅管相差0.7V、锗管0.2V左右。
    集电结加反向电压,就是给集电极和基极这个PN结,按二极管的极性加反向电压,在手机电路中,这个电压为1~3.6V左右。
  3、三极管的电流放大原理:
  三极管加上适当的电压导通后,产生三股电流,分别为:发射极电流Ie、集电极电流Ic、基极电流Ib。
可以看出,无论PNP还是NPN三极管,三股电流之间的关系均为Ie=Ib+Ic,或Ib+Ic=Ie,可见PNP、NPN的工作原理完全相同,只是所加电压和电流的方向相反。Ib很小,有时可以忽略,则Ic≈Ie。
    三极管是电流控制元件,较小的Ib控制较大的Ic,增大Ib,Ic增大;减小Ib,Ic减小,即Ic的大小由Ib所决定。
     Ic/Ib =β  (β 三极管的电流放大倍数)  或Ib .β=Ic
    根据三极管的这种特性,人们把较小的信号电流加到三极管的基极,引起集电极大的电流输出,这就是三极管的电流放大原理。
  4、三极管的开关特性:
  三极管按状态分为截止、放大和饱和三种。
    a、截止状态:发射结和集电结均为反向偏置,即三极管没有导通,发射极和集电极之间电阻很大。
    b、放大状态:发射结正向偏置,集电结反向偏置。导通后Ib控制Ic,Ic的大小由Ib所决定,发射极和集电极之间的电阻变小。
    c、饱和状态:发射结和集电结均处于正向偏置,超出了放大区,Ic最大,再增大Ib,Ic也不会再增大。即在饱和区时Ic最大,不受Ib的控制,没有放大能力。此时,Ic和Ie最大,集电极和发射极之间电阻最小(产生的饱和压降只有0.1~0.3V),相当于短路。
    利用三极管的截止(相当于开关断开)和饱和(相当于开关合上)状态,作为电子开关。
  二、三极管的应用:
  三极管在手机电路中常用于放大、开关和振荡。放大就是根据电路的需要把微弱的电信号加工放大成为较大的电信号,如接收电路中的高放、中放;发射电路中的预放、低放、功放等。开关就是根据电路的需要和按照一定时序,对某些电路进行控制(如脉冲供电、脉冲控制信号等)。振荡就是通过相应的电路把直流电压转换成某种频率的交流电压。
  1、三极管放大电路:
  元件及作用:VCC直流供电的正极;Q三极管,起放大作用;R1、R2为基极偏置电阻,作用是分压,提供基极电压,R1通常叫上偏置电阻,R2叫下偏置电阻;R3是集电极负载电阻;R4发射极电流负反馈电阻,稳定直流工作点;C1输入电容;C2输出电容;C3发射极交流旁路电容;C1、C2、C3均为隔直流、通交流电容。
  直流通路(共三条):
Vcc(电池正极)→R3→集电极→发射极→R4→地(负电);
Vcc→R1→R2→地;
Vcc→R1→基极→发射极→R4→地;
  交流通路(共两条):
  输入端:前级的输入信号(可能是接收空中的、话筒产生的或前级放大器输出的)→C1→基极→发射极→C3→地→与前级构成回路;
  输出端:三极管放大后从集电极→C2→后级的输入端(听筒或下一级放大器等)→地→C3→发射极与输出端构成回路;
  由于信号的输入和输出均通过发射极,所以叫共发射极放大电路,手机电路中的高放、中放和低放等均采用共发射极放大结构。
  2、三极管开关电路:
  上图是摩托罗拉V8088的功控供电电路,采用了开关供电方式。Q320是开关管,Q321是开关控制管,由于手机采用了时分多址的制式,接收和发射是轮流工作,当手机工作在接收状态时,发射电路不工作,功控电路不需要供电。逻辑电路没有输出控制信号,Q321、Q320均处于截止状态,尽管Q320发射极接有RF-V2 2.8V电压,但由于Q320截止而没有输出。
当手机处于发射状态时,逻辑电路输出TX-EN发射使能信号(2.8V脉冲)加到Q321的基极,脉冲的高电平使Q321导通,RF-V2供电电流经电阻R320,再通过集电极、发射极到地(Q321应NPN三极管,有些原理图中错印成PNP),使R320下端的电压降低,Q320的基极电压随之变低而导通;当TX-EN的低电平到来时,Q321、Q320均截止。这样,在TX-EN脉冲控制信号的作用下,使Q321、Q320均工作在开关状态,把RF-V2转换成PAC2.8V功控脉冲电压供U340功控模块等电路工作。
    3、三极管振荡电路:
上图是摩托罗拉V8088的二本振电路,图中的Q1255和L259、CR259、C968、C967等元件组成,R990、L901、C992组成电源退耦滤波电路,直流供电由RF-V2经R990、L901、R991到集电极,再经发射极和R1003到地。接通电源,从中频块A9脚输出的脉冲锁相电平经C259加到Q1255的基极,三极管导通形成电容式三点振荡器,C968是正反馈电容,维持不停的振荡。振荡的信号从集电极输出经C994送到中频块E9脚,在内部与13M基准频率鉴相,产生误差电压(也叫锁相电平)从A9脚输出,由R259、C260和C969、R258组成的低通滤波器滤除高频干扰,控制CR259变容二极管的容量,从而改变电路的振荡频率,使振荡频率稳定。振荡信号在中频块内经分频后与接收中频进行解调。
   三、三极管的故障检修:
任何事情都有规律性,检修三极管的故障也不例外,只要了解和掌握了三极管的特性和原理,检修三极管的故障也较为容易。
  1、放大电路:由于三极管工作在放大状态时,发射结为正向偏置,集电结是反向偏置,正常情况下,基极和发射极之间的PN结电压,永远是硅管相差0.7V、锗管相差0.2V左右。若这个电压(Ube)正常,说明三极管以及直流偏置均正常,重点查交流电路(如反射极交流旁路电容、耦合电容等)。如Ube不正常,再查直流供电电路和三极管。
  2、开关电路:开关电路中的三极管是工作在截止和饱和状态,和放大状态下的Ube电压不同,是一个间断的电压,万用表无法测量(若三极管一直工作在饱和状态,集电极和发射极之间的电压Uce为0.1~0.3V)。
  3、振荡电路:振荡电路中的三极管,基极和发射极之间的电压也不遵循放大电路的规律,如NPN硅管的发射结电压很小甚至反偏。
由于手机中的三极管基本上都是脉冲供电,在检修时用万用表不能准确的判断出三极管工作在哪种状态,但可以测到各极有无脉冲供电,在保证供电正常的前提下,应结合其它方法进行。如检修射频电路不入网故障时,若怀疑射频通道中高放、中放或预放三极管放大电路有问题,配合假天线的方法,分别在三极管的输出(或输入)、输入(或输出)端试验看有无信号(或能否发射),确定故障的部位。
  在检修三极管开关供电电路时,只要工作状态和逻辑电路的控制信号正常,测三极管有无输出电压便可知开关电路是否正常。
检修三极管振荡电路时,只要在锁相电路中低通滤波电容上能测到1~4V的脉冲(或在本振输出电路上测到脉冲信号),说明振荡电路正常。
  掌握了三极管原理后,在检修集成电路内某个三极管损坏时,可采用外接三极管的方法修复。如有一部夏新A8手机无信号,在中频块44~47脚测不到正常的RX-I/Q信号,一本振耦合电容C209、二本振耦合电容C214上均可测到正常的脉冲信号;13M没有发现频偏,用示波器的探头分别接在中频块的16、17脚、27脚均有信号,接到31脚时没信号,说明中频块内部高放级损坏,由于手边没有同型号的中频块,从其它手机上取下一个高放三极管,发射极接地,集电极串一个1KΩ左右的电阻、基极串一个3KΩ左右的电阻均接到中频块左上角L209  2.8V供电电感上,挑起中频块31脚,用导线把高放前耦合电容C224接到外接三极管的基极,再挑起中频块27脚,集电极连接到L210上,检查接线无误后开机信号正常。若信号不好可减小基极所串电阻或去下集电极所接电阻试验。此方法可试用于所有的高放集成在中频块或前端 模块内,高放损坏的手机。
  另外,在代换三极管时,要注意三极管的材料、导电极性和工作环境,如硅管就不能用锗管;NPN的不能用PNP;高频尽量用高频;低频用低频;特别是6脚的双三极管,更换时最好用同型号,安装时注意方向不能装错,以免造成人为故障。


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