Как устроен смартфон андроид схема

Как это устроено. Внутренняя компоновка

Макс Любин

Привет. Сегодня мы продолжим исследовать внутренности мобильных устройств, в частности, смартфонов. В сегодняшнем материале речь пойдет про особенности компоновки элементов внутри смартфона, а также организацию внутреннего пространства у различных производителей. Это будет не исчерпывающая информация, а мое субъективное мнение, с которым вы вольны не соглашаться.

Только начав заниматься ремонтом мобильных телефонов, набираясь опыта, столкнулся с тем, что разные производители по-разному используют внутреннее пространство и по-разному распределяют платы, шлейфы, крепления внутри аппаратов. На данный момент выделил для себя пять основных видов внутренней компоновки устройств.

Китайцы, или «всё на соплях».

Вариант компоновки, применяемый в недорогих китайских устройствах, для которого характерно массовое использование проводов, шлейфов, а также островное расположение элементов. Плюсом такого расположения является простота замены отдельных компонентов без необходимости пайки. Минус – невысокая жесткость конструкции ввиду экономии на материалах и наплевательского отношения к просчету жесткости. При таком размещении несущими элементами корпуса становятся части телефона, не предназначенные для этого. Например, несущим элементом, на который крепится электроника, может являться дисплей. Последнее время подобная компоновка встречается только на совсем бюджетных устройствах, так как уважающие себя китайцы начали уделять внимание расчету конструкции. Хорошо, что подобные устройства благополучно вымирают.

«Старая школа».

Наиболее характерна для устройств Motorola. Особенность такой компоновки заключается в том, что инженеры Motorola многие годы при разработке устройств руководствуются принципом «текстолита не жалко». Выражается это в том, что материнская (основная) плата смартфона занимает почти всю внутреннюю площадь устройства. Из-за этого аккумуляторы в смартфонах от Moto плоские и тонкие при сравнимой емкости, по площади больше АКБ других производителей. Например, АКБ из Moto X 2014 в сравнении с АКБ от Samsung Galaxy S3 (емкость сравнимая).

Любопытная особенность состоит в том, что в таком случае сама плата является частью несущего каркаса, обеспечивая жесткость корпуса. С одной стороны, решение спорное, так как плата – вещь весьма нежная и очень не любит изгибов, с другой стороны, годы использования такой конструкции доказали, что она имеет право на жизнь. А еще, судя по всему, в Moto очень не любят делать отверстия в плате и контактные шлейфы. Иначе чем объяснить тот факт, что даже динамики не подключены шлейфом, а опираются контактами прямо на плату.

Нет. Совсем без шлейфов обойтись не удается, и там, где это уместно, такой вариант подключения используется, однако делить плату на части в Moto вот уже много лет не хотят.

Вообще, устройства от Moto всегда производили впечатление надежных и ладно собранных. Много винтов (не так много, конечно, как в iPhone), много крепежных элементов.

При такой конструкции есть один неявный минус – при деформации корпуса от удара и замене, например, дисплейного модуля восстановить геометрию корпуса оказывается сложно.

В конечном итоге это может стать причиной внутренних напряжений после сборки, которые могут привести к повреждениям даже при слабых нагрузках на собранное устройство.

Модульная конструкция типа «Я люблю шлейфы!».

Характерна для многих производителей и отличается тем, что разные модули устройства соединены гибкими шлейфами, которые могут пронизывать внутренности аппарата в самых неожиданных местах. Подобные конструкции очень любят, например, в Sony, HTC.

И если HTC ограничивается шлейфоманией, то Sony любит загадывать мастерам ребусы в виде не самого простого процесса извлечения материнской платы из корпуса.

Плюсом такой конструкции, как и у «всё на соплях», может являться относительная простота замены отдельных модулей. Однако проблем добавляет не самое логичное расположение этих самых шлейфов. Вернее, расположение, на самом деле, логичное, однако назвать его удобным для разборки вряд ли повернется язык. Например, в аппаратах Sony шлейфы могут находиться как над АКБ, так и одновременно под АКБ. При этом некоторые шлейфы очень хрупкие и имеют сложную геометрию.

Не отстает и LG с ее любовью пускать шлейфы через весь корпус.

А еще бывают витиевато упрятаны в элементы корпуса, и тогда разборка устройства превращается в квест.

Модульная конструкция по типу «модули, винты и клей».

Наиболее характерным представителем этого типа является корейский производитель Samsung. Корейцы вот уже в нескольких поколениях устройств остаются верны себе, деля внутренние элементы на две части – основная плата и нижняя плата. Кроме этого, при подобной конструкции основной вид соединения модулей – разъемы и минимум проводов. Доступ к плате чаще всего несложный и проходит весьма быстро. Всё было бы замечательно, если бы не один нюанс – клей! Корейцы фанатеют от клея и заливают им дисплейный модуль вместе с навигационными кнопками и кнопкой home, что делает замену этих элементов крайне трудоемкой.

Шлейфы кнопок не заменить без снятия дисплейного модуля.

Судя по всему, корейцы считают, что дисплейный модуль в последних поколениях устройств можно и нужно менять только в сборе с рамой, нижней платой и кучей других элементов. Не самый очевидный выход, но в условиях общества потребления и в век одноразовых вещей наиболее оправданный с точки зрения прибыли и очень неприятный с точки зрения бюджета потребителя.

«Сейф».

Внутри такой вариант компоновки устройства может быть разным, как с модулями, так и со шлейфами. Объединяет их конструкция корпуса, представляющая из себя ванночку, в которую уложены все элементы, закрытые сверху дисплейным модулем, зачастую приклеенным к внутренним элементам. Для того, чтобы вскрыть такое устройство, придется отклеивать дисплейный модуль, так как по-другому до внутренностей не добраться.

В случае с одними производителями это не является проблемой, в случае с другими обещает вам увлекательное времяпрепровождение, которое пройдет под лозунгом «лопнет дисплей или нет». При такой конструкции, если производитель не поскупился на клей (привет, Samsung), даже замена батареи становится нетривиальной задачей, которая может привести к серьезным расходам. Популяризатором такой конструкции стала компания Apple, выпустив iPhone 5 с корпусом в виде алюминиевой ванны, прикрытой дисплеем.

Заключение

В разработке любого электронного устройства участвует большое количество людей самых различных профессий, среди которых и те, кто продумывает внутреннюю компоновку, а также принципы размещения элементов готового изделия. Зачастую именно от этих людей зависит, насколько ремонтопригодным окажется итоговый результат. Есть даже те, кто основой своей деятельности сделал оценку ремонтопригодности устройств, заработав на этом авторитет и деньги. Зачастую, читая выводы подобных ресурсов, внутренне не соглашаюсь со многими пунктами, и хочется выставить свой балл, но это так и остается внутренним ощущением и несогласием.

На самом деле, видов компоновки и вариантов размещения элементов существует гораздо больше. Тут я привел лишь основные, наиболее часто встречавшиеся в процессе ремонта устройств различных производителей. Кроме того, описанное выше – лишь мой субъективный опыт. У каждого мастера, занимающегося ремонтом телефонов, есть свой список любимых и нелюбимых производителей с точки зрения простоты разборки/сборки и ремонта. Был ли у вас опыт ремонта электроники, и какие впечатления остались от этого?

П.С. Я намеренно не описываю устройства Apple, так как это блог об Android.

Источник

Все о смартфоне — что это такое и как он работает?

Смартфоны прочно вошли в нашу жизнь, позволяя поддерживать общение и став незаменимым средством для работы и творчества. В этой статье описано все о смартфоне, что нужно знать новому пользователю, включая информацию о его создании, устройстве и использовании.

История создания смартфонов

Идея придумать смартфон, появилась сразу после создания в 1990-х карманного персонального компьютера. Кто первый изобрел смартфон? Объединить коммуникатор и мобильный телефон впервые удалось компании IBM. Первый телефон, который был выпущен в виде концепта — это IBM Simon со встроенным органайзером. В последующие годы было выпущено еще три или четыре устройства, в каждом из которых производители приближались к заветной цели: OmniGo HP 700 LX, Nokia 2110, Nokia 9000.

Что такое смартфон

Определение из Википедии. В переводе с английского, «смарт» значит «умный» или «сообразительный». Значение слова «смартфон» понять несложно — это умный телефон с набором дополнительных функций.

Чем смартфон отличается от телефона

В мобильных телефонах, практически с самого их появления, были функции органайзера (будильник, заметки, календарь). Но производители старались его расширить. Так появился термин «смартфон» — двусоставное слово, образованное слиянием двух других: «смарт» и «фон».

В отличие от мобильных телефонов, смартфоны имеют более развитую операционную систему (Android, iOS, Windows), для которой разработчики могут писать программный код, реализуя новые идеи. После установки стороннего ПО возможности аппарата становятся еще шире.

Однако разница между обычным телефоном и смартфоном стерлась, поскольку большая часть устройств (если не говорить о самых дешевых аппаратах) открывают доступ в интернет, позволяют получать почту и оснащены прочими важными функциями.

Для чего нужен смартфон

Функции смартфона включают в себя не только возможность осуществлять звонки, как это было в случае с мобильным телефоном. Они подразумевают гораздо больше. Устройство можно использовать для серфинга в интернете, GPS-навигации, общения в социальных сетях, учебы, чтения книг, мобильной фотографии, детских развивающих видеоигр, а также обработки видео. Мобильный гаджет может вести подсчет пройденых шагов и следить за состоянием артериального давления. Он может быть использован для занятий спортом, включая бег, спортивную ходьбу и прыжки со скакалкой.

Как устроен смартфон

Возможно, впервые взяв в руки новый смартфон, вы размышляли над тем, из чего же он состоит. Существуют разные модификации, но основные элементы имеет любое устройство. Ниже рассмотрим каждую составляющую немного подробнее.

Корпус

Корпус устройства защищает внутренние компоненты, включая его основные элементы, от повреждений. Он обеспечивает более удобное взаимодействие пользователя с устройством. На корпусе расположены кнопки, сенсорное стекло для управления телефоном, а также порты для подключения наушников и зарядного устройства.

При изготовлении корпуса применяются различные материалы: стекло, керамика, металл и пластик. Различают следующие типы корпусов: моноблок (без движущихся частей), слайдер, раскладушка и сгибаемый. Последний вид все еще находится в разработке, поскольку создание эластичных гибких элементов все еще очень дорого, а значит нерентабельно с практической точки зрения.

Процессор и материнская плата

Без материнской платы с процессором (SoC) использование аппарата было бы невозможным. Печатная схема, содержит не только процессор, но и множество других важных элементов, например контролер заряда, LTE-модем, Bluetooth, Wi-Fi, графический ускоритель.

Существует несколько основных производителей, которые занимаются разработкой собственных процессоров, поэтому большая часть смартфонов работают на их основе: MediaTek, Qualcomm, Samsung, Huawei, Apple.

Оперативная и основная память

Оперативная память (ОЗУ) — это энергозависимая память, используемая операционной системой, например Андроид, для временного хранения и обработки информации. Без ее участия все процессы и вычисления производились бы гораздо дольше, а многопоточный режим был бы невозможен. Среди поколений оперативной памяти существуют: LPDDR3, LPDDR4, LPDDR4X, LPDDR5. Каждое следующее поколение работает производительнее предыдущего. На момент написания статьи можно было найти мобильные устройства с ОЗУ от 1 до 16 ГБ.

Основная память, в отличие от оперативной, предназначена для долговременного хранения информации. На внутреннем накопителе находится прошивка, операционная система и системные программы. Сюда же можно сохранять видео, игры, музыку, изображения, документы.

Батарея

В качестве портативного источника энергии телефон использует встроенный аккумулятор. Он может быть съемным или несъемным — это зависит от модификации, используемого устройства. Большая часть всех мобильных аппаратов оснащаются литий-ионными батареями — они неприхотливы в использовании, не обладают эффектом «памяти» и не нуждаются в калибровке. После того как аккумулятор заряжен, он автоматически перестает получать заряд от зарядного.

Датчики и модули

Для полноценной работы мобильного устройства нужен соответствующий набор датчиков и модулей. Аппарат состоит из:

• Микрофонов. Большая часть аппаратов имеют два микрофона для записи стереозвука.
• Двух динамиков: один для разговоров, а второй для воспроизведения мультимедийных файлов.
• Основной и фронтальной камеры. Нужны для ведения фото и видеосъемки. Фронтальная камера, среди прочего используется для селфи-снимков и для общения по видеосвязи.
• Беспроводных модулей Wi-Fi, LTE, Bluetooth, IrDA, GPS, NFC, беспроводной зарядки.
• Датчика Хола, акселерометра, термодатчиков, шагомера, а также датчиков приближения и освещенности.

Все модули и датчики подключаются к материнской плате. Они работают благодаря вычислительной мощности процессора. С помощью дополнительных программ можно управлять ими, что в значительной степени расширяет функционал устройства.

Дисплей

Один из самых важных компонентов, без которого пользоваться мобильным устройством было бы невозможно — это экран. Все, что пользователь видит на нем обрабатывается внутренними компонентами. Существует два типа дисплеев, которые устанавливаются в мобильные телефоны:

• AMOLED, Super AMOLED — на основе светодиодов.
• IPS, PLS, TFT — на основе жидких кристаллов.

Основой всех жидкокристаллических дисплеев является LED-подсветка. Жидкие кристаллы играют роль фильтров, проходя через которые, белый свет изменяет свой цвет.

Однако, AMOLED-дисплеи работают по-другому. Здесь каждый пиксель — это отдельный светодиод, который может излучать тот или иной свет. Такие экраны более энергоэффективны, так как, если пиксели не работают, экран не потребляет энергию аккумулятора. Дисплеи, которые созданы на основе жидких кристаллов дешевле, поэтому устанавливаются в бюджетных устройствах.

Принцип работы

Мобильный процессор обрабатывает получаемую из оперативной и встроенной памяти информацию. Для работы беспроводных сетей используются соответствующие модули, а для комфортного взаимодействия с пользователем — дополнительные сенсоры. Аккумулятор заряжается от сети с помощью зарядного устройства и необходим в качестве источника питания.

Без камеры можно было бы обойтись. Однако, пользователи не видят смартфон без нее, поскольку она необходима для съемки. Базовые элементы расположены внутри корпуса, а на лицевой панели сенсорный дисплей позволяет вводить и получать необходимую информацию.

Источник