Как создают телефоны? Современные смартфоны: из чего их делают.

Сегодня мы сделаем вполне себе рабочий, хотя и довольно простой в плане функционала, мобильный телефон.

Вот перечень тех функций, которые будет поддерживать наш телефон:

• - Принимать и делать звонки
• - Принимать и отправлять СМС
• - Хранить записную книжку
• - Показывать время
• - Будить в заданное время

Зачем я делаю этот проект? Отчасти потому что это весело, и отчасти потому что, хотя телефоны и стали за последние 10-15 лет вездесущими, очень малый процент людей догадывается и понимает как они работают, и как они устроены. С виду они кажутся сложными, но на самом деле собираются также как электро чайник или микроволновка. А так как телефоны вездесущи и популярны, в мире полно компаний которые выпускают нужные нам комплектующие.

Проведя пару вечером за компьютером я натыкался на места где можно было бы купить все элементы по довольно низким ценам в малом количестве, и для их сборки не нужно было дополнительное оборудование, только твои, надеюсь умелые руки. Возможно я что то упростил, и конечно придется приложить немного усилий для сборки телефона, но поверь мне, собрать его гораздо проще, чем получить степень по физике.

За прошлый год я собрал несколько версий такого телефона, и использовал их как свой основной девайс. Плюс я проводил занятия с другими любителями электроники, на которых мы также собирали разные вариации этого телефона. Тебе не понадобиться иметь каких то особых знаний в электронике, а вот умение конфигурировать софт, паять мелкие компоненты, иметь навыки в лазерной резке - все это пригодится. Хотя если ты этого раньше не делал, все равно попробуй, но будь готов к тому, что будет немного сложнее. Хотя все же я бы посоветовал приступать к проекту только если у тебя уже есть навыки в пайке и в работе с вещами от Arduino, или ты можешь найти кого-то с опытом.

Шаг 1: Материалы и комплектующие

Ну что, кажется аппарат для дозвона на Луну готов:)

Вступить в клуб

узнавайте о самых интересных инструкциях раз в неделю, делитесь своими и участвуйте в розыгрышах!

Как создают телефоны?

Ещё три десятка лет назад мобильный телефон был фантасткой для массового потребителя. А двадцать лет назад - недопустимой роскошью. Сегодня это настолько же обычный предмет, как и зубная щётка. В статье описан процесс создания этого незаменимого, теперь, предмета человеческого быта.

Создание мобильных телефонов

Всё начинается, конечно, не с конвейера. И даже не с кабинета инженеров. Сегодня первые, кто приступают к созданию нового телефона - дизайнеры. До того, как он отправится в массовое производство, телефону предстоит пройти несколько этапов, общих практически для всех фирм-разработчиков.

Приблизительно так выглядит сегодня создание каждого нового мобильного телефона. Само же производство - процесс чрезвычайно сложный и полностью автоматизированный. Дело в том, что сегодня электронные платы мобильного телефона - детали крайне мелкие. И собрать их способен только автомат.

Производители мобильных телефонов

Производителей мобильных телефонов великое множество, и список всё время меняется. Кто-то уходит с рынка, кто-то наоборот - появляется.

Каждый смартфон состоит из множества сложных компонентов и вы не всегда будете думать о них перед выбором модели аппарата. Но, тем не менее, важно знать какие аппаратные средства помогают вашему смартфону функционировать.

В этой статье мы разберем основные части того, что стало одним из самых важных электронных устройств на рынке. Рассмотрим из чего состоит смартфон и для чего нужен тот или иной компонент. Сейчас существует множество различных моделей смартфонов, разных конструкций, с разными характеристиками, временем автономной работы и так далее. Но если вы разбираетесь в аппаратной начинке смартфона, то выбрать нужную модель будет намного проще.

1. Дисплей

Один из самых очевидных компонентов смартфона - это его экран. Все что вы видите на экране обрабатывается и контролируется внутренними компонентами. Сейчас существуют две технологии изготовления дисплеев:

• Жидкокристаллические экраны, они изготовляются по технологии IPS или TFT;
• Светодиодные экраны, изготовленные по технологии AMOLED или Super AMOLED.

Жидкокристаллический дисплей использует подсветку для получения изображения. Белый свет проходит сквозь фильтры и благодаря возможности управления свойствами кристаллов вы можете видеть разные цвета. Свет не создается самим экраном, он создается источником света за ним.

Светодиодный экран работает по-другому. Каждый пиксель, который вы видите на экране - это отдельный светодиод. Здесь сам экран создает яркие и красочные цвета. Преимущество Super AMOLED по сравнению с IPS в том, что когда пиксель выключен вы будете видеть черный цвет, он не использует батарею. Поэтому смартфоны с AMOLED более эффективны для автономной работы. Но экраны AMOLED дороже чем IPS, поэтому смартфон с таким дисплеем будет стоить значительно дороже.

2. Аккумулятор

В смартфонах обычно используются литий-ионные аккумуляторы, они могут быть съемными или не съемными. Благодаря этой технологии вам не понадобиться калибровка или тестирование аккумулятора, как при использовании батарей на основе никеля. Тем не менее у этих аккумуляторов есть множество своих проблем.

3. System-on-a-Chip (SoC)

SoC или материнская плата с процессором - это самый важный компонент вашего смартфона. Некоторые пользователи могут думать, что это процессор устройства, но это нечто большее. SoC включает в себя не только процессор, но и графический процессор, LTE-модем, контроллер экрана, беспроводные адаптеры и другие блоки кремния, которые заставляют телефон работать.

Существуют смартфоны, использующие SoC от Qualcomm, MediaTek, Samsung, собственные чипы компании Krirn, Apple, но все они используют одну и ту же архитектуру - ARM. ARM не только производит процессоры, но и лицензирует их архитектуру для других компаний, поэтому все могут использовать одну технологию для создания современных и мощных SoC.

Некоторые компании выпускают свои архитектурные линейки, которые совместимы с ARM и могут использоваться в смартфонах. Примером могут служить наборы микросхем Apple, работающие на процессорах Cyclone или процессоры Qualcomm Kryo. SoC - это основные компоненты из чего состоит смартфон.

4. Внутренняя и оперативная память

Ни один смартфон не сможет работать без оперативной памяти и системного хранилища. Большинство устройств используют оперативную память LPDDR3 или LPDDR4, а некоторые высококлассные модели поставляются с LPDDR4X. Сочетание LP означает Low Power, напряжение питания этих микросхем снижено, а это делает их более эффективными в плане потребления энергии.

LPDDR4 более эффективен чем LPDDR3, а LPDDR4X эффективнее и экономичнее обоих. Также есть еще более аффективная память - LPDDR5.

Что касается внутреннего хранилища, то здесь применяется флеш память от 32 до 256 Гб. Требования пользователей постоянно растут и в соответствии с ними будут расти объемы. Когда вы включите телефон, то увидите что размер накопителя меньше чем заявлен. Например, сказано что накопитель на 64 Гб, а для записи доступно 53-55 Гб. Эта память занята операционной системой и приложениями.

5. Модемы

Поскольку смартфоны - это все еще телефоны, им нужны коммуникационные компоненты для приема и совершения звонков, отправки текстовых сообщений и связи с сетью интернет. Именно для этого используются модемы. У каждого производителя SoC есть свой бренд модемов, это Qualcomm, Samsung, Huawei и другие.

Каждый из производителей пытается выпустить самый быстрый LTE-чип. На данный момент самый быстрый 9-LTE чип, но его нет смысла брать, если ваша сотовая сеть не поддерживает такую скорость.

6. Камера

У всех смартфонов есть фронтальная и передняя камеры. Камеры состоят из трех основных частей:

• Сенсор - обнаруживает свет;
• Линза - концентрирует изображение;
• Процессор изображений .

Количество мегапикселей камеры смартфона по-прежнему остаются очень важным критерием, но теперь это имеет намного меньшее значение. Сейчас основным ограничивающим фактором становится сенсор камеры, а также его чувствительность когда через него проходит свет.

Сенсор может вести себя по-разному в каждом смартфоне, поэтому фото или видео будет иметь разный контраст, оттенки, насыщенность по сравнению с другими смартфонами. Поскольку смартфоны имеют небольшой размер сенсора, они, как правило, плохо работают в условиях слабого освещения.

7. Датчики

В большинство современных смартфонов встроено пять основных датчиков которые позволят использовать смартфон более удобно. Вот они:

• Акселерометр - используется приложениями для определения ориентации устройства и его движений. Например, позволяет использовать встряхивание смартфона для переключения музыки;
• Гироскоп - работает с акселерометром, чтобы обнаружить вращения вашего телефона. Полезно для игр в гонки;
• Цифровой компас - помогает найти Север для нормальной ориентации на картах;
• Датчик освещенности - этот датчик позволяет автоматически устанавливать яркость экрана в зависимости от окружающего света и помогает увеличить время автономной работы.
• Датчик приближения - во время разговора если устройство приближается к вашему уху, этот датчик автоматически блокирует экран чтобы предотвратить нежелательные касания.

Это были все основные элементы смартфона, в различных моделях могут быть и другие датчики, например, датчик пульса, давления и температуры, но они встречаются намного реже.

Выводы

Мы рассмотрели из чего состоит смартфон. Теперь, когда у вас больше информации о сложных компонентах, из которых состоит каждый смартфон, вы можете выбирать вашу будущую покупку сравнивая характеристики различных компонентов. Так вы выберите лучшее устройство, которое будет полностью отвечать вашим потребностям.

Статьи и Лайфхаки

За последние несколько десятилетий мобильный телефон прошел путь от предмета роскоши до предмета первой необходимости, и сегодня он стал доступен даже школьникам. Но надо сказать, что многие люди даже не представляют из чего состоит мобильный телефон , не говоря уже о том, да им это, в принципе и ни к чему знать. Хотя встречаются и такие, которые стремятся к тому, чтоб узнать из чего состоит такая важная сегодня вещь. Как раз на таких людей и будет рассчитана информация данной статьи.

Основные детали, из которых состоит мобильный телефон

1. Электронная плата. Эта деталь является сердцем мобильного устройства и обеспечивает выполнение его основных функций.

2. Детали корпуса, к которым, в первую очередь, относится клавиатура, а также корпусные составляющие в зависимости от модели устройства (слайдер, моноблок, флип и так далее).

3. Дисплей. Дисплеи классифицируются на две группы:
- дисплеи, подключаемые к электронной плате;
- дисплеи, припаиваемые к корпусу.

4. Аккумулятор, который обеспечивает автономный режим работы мобильного телефона (он может быть никель-металлогидридный, литий-ионный или литий- полимерный).

5. Кроме того, отвечая на вопрос о том, из чего состоит мобильный телефон, нужно не забыть рассказать о камере, которая позволяет осуществлять фото или видеосъемку.

Второстепенные составляющие мобильных телефонов

К группе второстепенных составляющих мобильных телефонов относятся детали, описанные ниже.

1. Динамики и микрофоны. Это довольно важные составляющие (хотя они и относятся к классу второстепенных), так как они отвечают за качество звука и его воспроизведение. В современных моделях телефонов может встречаться около трех микрофонов, первый – для разговоров, второй – для записи звука на диктофон, а третий – для подавления шума при телефонном разговоре.

2. Шлейф. Это деталь, которая способна соединить несколько подвижных частей в телефоне, кроме этого. В шлейфам уделяется особое внимание.

3. Вибромотор, который отвечает за всем известную вибрацию на телефоне.

4. Антенна (антенный модуль), которая предназначенна для прослушивания радиостанций. Антенна, как правило, располагается внутри корпуса и представляет собой штырек или пластину специфической формы.

Подводя итог, нужно сказать, что данное представление о всех составляющих мобильного телефона можно назвать условным, так как некоторые из перечисленных элементов могут и не входить в базовую комплектацию мобильных телефонов, потому что их комплектация может изменяться в зависимости от их ценовой категории.

Оправдана. Условно, структурную схему мобильного телефона можно разделить на несколько функциональных блоков. Стоит отметить, что их содержание не всегда соответствуют распределению компонентов на печатной плате.

В результате прогресса технологий в области микроэлектроники, происходит повышение степени интеграции элементов и увеличение числа функций, выполняемых интегральными схемами. Несмотря на это, при производстве мобильного телефона, производители используют от 300 до 600 компонентов (пассивных и активных).

Условно, чтобы показать устройство мобильного телефона, в структурной схеме мобильного телефона можно выделить несколько функциональных блоков:

Радиоблок,

Аудиоблок,

Блок логики,

SIM-карта сотового телефона,

Блок питания,

• Вибратор.

Радиоблок.

Радиоблок выполняет функции приема и передачи и управляется блоком логики. Радиоблок имеет важное значение, при его производстве требуется тщательное исполнение, несмотря на это он является не самой сложной частью мобильного телефона. В основном он состоит из фильтров, малошумящих усилителей, управляемых генераторов, схем демодуляции и модуляции.

Радиоблок должен использовать все возможности антенны, размеры которой максимально уменьшены. Как ожидается, со временем антенны мобильных телефонов станут компонентом поверхностного монтажа. К задачам радиоблока также относят высокую эффективность использования энергии, для обеспечения работы мобильного телефона в течение нескольких часов в режиме передачи от батареи средней емкости.

Передающий блок работает только во время связи. Им передаются пакеты данных, при переходе мобильного телефона из одной соты в другую или по запросу сети. Аналогичные процессы происходят и во время звонка (так как перед началом звонка мобильный телефон подтверждает свое нахождение в сети).

Радиоблоки различных моделей мобильных телефонов имеют различные технические характеристики. На территориях с неустойчивой связью некоторые модели мобильных телефонов, обслуживающиеся одним оператором сотовой связи, работают устойчиво, другие нет.

Нередко модели телефонов, имеющих хорошие показатели автономной работы, имеют небольшой радиус действия в «сложный условиях». Устройство многодиапазонных мобильных телефонов допускает компромиссы, определенные их концепцией.

Производители располагают радиоблок на печатной плате как можно ближе к антенне. В отношении радиоблока принимаются строгие меры предосторожности относительно электромагнитной совместимости. Объясняется это тем, что он расположен рядом со схемами, обладающими большой чувствительностью.

Аудиоблок.

В состав аудиоблока (блок обработки сигнала основной полосы) за исключением собственных схем входят также микротелефон, микрофон, а при оснащении мобильного телефона комплектом hands free (громкоговоритель) еще и динамик.

Основной функцией данного блока является декодирование и кодирование сигналов с помощью кодека (декодера-кодера). За исключением функций цифро-аналогового и аналого-цифрового преобразования аудиоблок применяется для декомпрессии и сжатия данных. Это необходимо для получения при низкой скорости передачи данных хорошего звука.

На сегодняшний день этот блок практически всегда выполнен на базе цифрового процессора сигналов DSP. Мощность обработки сигналов оказывается достаточной для внедрения таких функций как распознавание речи.

Между аудио и радиоблоком расположен квадратурный I/Q-модулятор, изменяющий фазы передаваемых битов на 90°, и демодулятор, который выполняет обратное преобразование.

Блок логики.

Микропроцессор является «сердцем» любого мобильного телефона. Им выполняются сложные логические операции, которые запрограммированы в памяти. Все функциональные особенности конкретной модели мобильного телефона заложены в программе микропроцессора.

Кроме дисплея и клавиатуры, которые согласно стандарту GSM определяются как интерфейс «машина-человек», блоком логики управляется зуммер, который выполняет роль звонка, устройство вибрации, блоки радио и аудио, устройство для считывания данных с SIM-карт и устройство для заряда аккумуляторных батарей.

Помимо этих периферийных устройств в состав блока логики входит энергонезависимая защищенная память, в которой находятся «конфиденциальные данные» (IMEI - идентификационный номер мобильного телефона, коды «отпирания»).

SIM-карта сотового телефона.

SIM-карта является ключом аутентификации и идентификации владельца мобильного телефона. Она устанавливается в соединительное устройство, которое связано с блоком логики с помощью схем сопряжения.

SIM-карта является асинхронной чип-картой, соответствующей стандартам GSM 11.11 и ISO 7816.

SIM-карта оснащена мощным микропроцессором, способным с помощью соответствующих команд «общаться» с микропроцессором телефона. На данный момент процессор карты начинает конкурировать с микропроцессором телефона. Помимо управления к доступу данных, SIM-картой осуществляется добавление собственных меню (технология SIM Toolkit) или выполнение приложений (электронный кошелек, навигатор Internet).

В будущем, вне всякого сомнения, мобильные телефоны будут производиться с двойным разъемом (dual-slot). Второе устройство для считывания будет способно работать не только с SIM, но и банковской картой.

Блок питания.

На данный момент в мобильных телефонах используются литиево-ионные (Li-ion), никель-металлогидридные (Ni-MH) и никель-кадмиевые (Ni-Cd) аккумуляторные батареи. Эти батареи обеспечивают достаточный уровень автономной работы.

Основной функцией блока питания является обеспечение различных схем сотового телефона необходимыми для их работы величинами напряжений до разряда аккумуляторной батареи.

Часто блок питания состоит из нескольких стабилизаторов (импульсных или линейных).

Как правило в мобильных телефонах используются аккумуляторные батареи 3,6 В (три каскада по 1,2 В). Она обеспечивает питание каскадов радиоблока (напряжение 3,0 В), другие части радиоблока (2,8 В) и схемы обработки сигналов основной полосы (2,0 В).

SIM-карта и блок логики обычной используют напряжение 3 В или, при использовании повышающего импульсного трансформатора, 5 В.

Другой функцией блока питания является управление аккумуляторной батареей. Для этого используются схемы заряда и схемы, использующиеся для индикации состояния заряда/разряда батареи.

В мобильных телефонах применяются четвертьволновые штыревые антенны. Длина антенн составляет 8 см для GSM 900 и 4 см для GSM 1800, в соответствии с используемыми частотами.

Часто применяются миниатюрные антенны, припаянные к печатной плате мобильного телефона. Так же стоит отметить, что со временем антенны мобильных телефонов превратятся в элементы поверхностного монтажа.

Вибраторы.

Вибраторы, которыми оснащены мобильные телефоны, заменяют звонок в случаях, когда необходимо соблюсти конфиденциальность.

Вибраторы, применяемые в мобильных телефонах, работают на электромагнитном принципе. Входящих в их состав микродвигатель приводит в движение элемент типа эксцентрика. Вращение этого элемента (довольно массивного) вызывает сильную вибрацию, хорошо ощутимую и бесшумную.

Вибраторы потребляют по сравнению со звуковыми устройствами значительно большее количество энергии. Ток потребления при этом составляет прядка 100 мА, что при частом использовании вибратора приведет к быстрому разряду аккумуляторной батареи.