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集成電路的替換方法及原則(

作者: 時間:2018-07-24 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

在電子產(chǎn)品開發(fā)與維修中.在考慮其成本,或確認一塊損壞后,通常要找一個與原器件的規(guī)格、型號一致的集成塊來替換。而要找一個與原器件規(guī)格、型號一致的替換件并不容易,因此如何尋找能夠替代原品的器件,就成了維修的關(guān)鍵。了解常見故障類型。掌握集成電路替換的原則、方法和注意事項。可以使維修或替換集成電路事半功倍。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/201807/383541.htm

一、集成電路故障類型

我們可以把每一塊集成電路(簡稱“組件”)看成帶有電源端、輸人、輸出端,且具有一定功能的黑匣子,而不必深究內(nèi)部電路結(jié)構(gòu),只要判明它的電源端并了解其輸入、輸出之間的邏輯關(guān)系正確,便認為它是正常的,否則表明組件有故障。組件故障通??梢苑譃榻M件內(nèi)部電路故障和組件外部電路故障兩類。

1.組件內(nèi)部電路故障

(1)輸入、輸出腳脫焊開路。

(2)輸人、輸出腳與Ucc電源或地線短路。

(3)Ucc電源和地線以外的兩個引線之間短路。

(4)組件內(nèi)部邏輯功能失效

2.組件外部電路故障

(1)Ucc電源和地線與外部電路節(jié)點之間短路。

(2)Ucc電源和地線之外的兩節(jié)點間短路。

(3)信號開路。

(4)外部元件故障,如電感、電容和電阻等。

3.組件靜態(tài)參數(shù)和靜態(tài)功能故障

綜上所述,組件的故障類型不外乎開路、短路和功能失效三種。大量的實踐證明,組件的動態(tài)參數(shù)(延遲時間、上升邊沿時間、下降邊沿時間)失效情況較少,而靜態(tài)參數(shù)、靜態(tài)功能失效的情況較多。

靜態(tài)參數(shù)和靜態(tài)功能是在直流電壓信號和低頻信號下測試的參數(shù)與功能。其功能故障一般有以下8種.

(1)組件的功能電流過大、組件發(fā)熱,使組件功能失效。

(2)組件的輸入電流過大,使前級負載加重,將前級信號或電平拉垮。

(3)幾個輸入端的交叉漏電流過大,引起邏輯功能失效。

(4)輸入和輸出引腳中有開路或短路,致使功能失效。

(5)組件的頻率特性變壞,當(dāng)工作頻率升高時,輸出電平的幅度降低(如工作電源電壓為5v的組件降為3V),致使功能失效。

(6)組件內(nèi)部輸出管負載特性變壞,低電平升高,大于0.8v(如在1v-2v之間),使邏輯產(chǎn)生錯亂。

(7)組件內(nèi)部驅(qū)動管輸出電流太小。不能驅(qū)動下一級負載.使邏輯出錯。

(8)高低電平不符合要求,如低電平大于0.6V,高電平小于2.8V,這樣的電平一般被稱為危險電平或不可靠電平。具有這樣輸出電平的組件應(yīng)當(dāng)剔除。需要注意的是.當(dāng)集電極開路門組件的輸出端不加匹配電阻時,也會產(chǎn)生故障電平,但這不是組件有故障.不應(yīng)剔除。

以上屬于數(shù)字集成電路的故障類型。對于其他集成電路(如模擬線路集成電路)則可作為借鑒。

二、替換的原則

1.外形規(guī)格及引線排列順序應(yīng)相同 盡量選用同型號的集成電路或可以直接代換的其他型號.這樣可以不改變設(shè)計或原機電路的引線.簡便易行、容易滿足設(shè)計要求或恢復(fù)原機的性能指標。有少數(shù)集成電路,雖然其型號相同,但還要考慮其外形尺寸。

2.電路的結(jié)構(gòu)及工藝類型應(yīng)相同 如TTL替換TTL,CMOS替換CMOS.ECL替換ECL等。

3.電路的功能特性應(yīng)相同 應(yīng)確保替換的集成電路是好的,否則判斷排除故障更費周折。

4.電路的一些主要參數(shù)應(yīng)相同或相近如電源電壓、工作頻率等。

三、替換的方法

首先要熟悉國內(nèi)外集成電路的命名方法,查閱有關(guān)集成電路數(shù)據(jù)替換手冊.進而決定選取哪一種型號作替代品。通常有以下5種情況:

1.型號字母不同,數(shù)字相同。如CD4001、TC4001、SCL4001、HCF4001、CC4001等均為同一功能產(chǎn)品,并且引腳排列等完全相同,符臺替換的基本原則。一般來說,這種情況直接替換。通常可得到滿意的替換效果,但也有例外,在沒有完全把握時,需要進一步查閱有關(guān)資料加以證實。

2.型號字母相同,數(shù)字不同。這種情況一般是同一生產(chǎn)廠家不同系列或改進型產(chǎn)品,替換的可能性很大。

3.型號和字母都不同。這種情況可替換的型號較多,主要是由于各生產(chǎn)廠家互相仿制,只要查有關(guān)數(shù)據(jù)手冊的替換表就可查到。

4.引腳數(shù)目不同。這種情況替換看似不太可能,但實際上卻是可以的。因為功能相同而引腳不同,引腳多的一般是增加了散熱腳或共地腳。

5.封裝不同。這種情況較為多見。如同一功能的產(chǎn)品有金屬圓形封裝和雙列直插封裝等。雖然封裝不同,但電特性完全相同.通過加長引腳并套上絕緣套,按引腳功能要求進行連接,便可完成替換。當(dāng)然,是在實在找不到替代品的情況下才采用這種方法。

四、替換的注意事項

1.選用同型號的集成電路可以直接代換。

2.更換原機上的集成電路時,不要急躁.也不要亂拔、亂撬集成電路的引腳.根據(jù)自己所具備的條件來選擇拆卸方法。

3.在還沒有判斷外圍電路是否有故障.以及未確認集成電路損壞之前,不要輕易更換集成塊,否則換上去的集成塊有可能再次報廢。

4.有些集成電路,雖然型號中的大部分字符相同但其后綴不同,則引腳排列等可能不同,如M5115與M5115R,二者引腳功能的排列順序剛好相反。

5.在選用相同功能但不同型號或不同引腳排列時,還應(yīng)注意: (1)盡量選用功能、電氣特性相同或相近的集成塊。 (2)引腳連接時,應(yīng)盡量利用原印刷板上的孔位和線路,連線要整齊,信號前后數(shù)不要交叉,以免電路產(chǎn)生干擾、短路等故障。(3)集成電路的供電電壓與集成電路的電源電壓典型值應(yīng)相符合。 (4)集成電路的各信號的輸入、輸出阻抗要與原電路匹配。

一、集成電路故障類型

我們可以把每一塊集成電路(簡稱“組件”)看成帶有電源端、輸人、輸出端,且具有一定功能的黑匣子,而不必深究內(nèi)部電路結(jié)構(gòu),只要判明它的電源端并了解其輸入、輸出之間的邏輯關(guān)系正確,便認為它是正常的,否則表明組件有故障。組件故障通常可以分為組件內(nèi)部電路故障和組件外部電路故障兩類。

1.組件內(nèi)部電路故障

(1)輸入、輸出腳脫焊開路。

(2)輸人、輸出腳與Ucc電源或地線短路。

(3)Ucc電源和地線以外的兩個引線之間短路。

(4)組件內(nèi)部邏輯功能失效

2.組件外部電路故障

(1)Ucc電源和地線與外部電路節(jié)點之間短路。

(2)Ucc電源和地線之外的兩節(jié)點間短路。

(3)信號開路。

(4)外部元件故障,如電感、電容和電阻等。

3.組件靜態(tài)參數(shù)和靜態(tài)功能故障

綜上所述,組件的故障類型不外乎開路、短路和功能失效三種。大量的實踐證明,組件的動態(tài)參數(shù)(延遲時間、上升邊沿時間、下降邊沿時間)失效情況較少,而靜態(tài)參數(shù)、靜態(tài)功能失效的情況較多。

靜態(tài)參數(shù)和靜態(tài)功能是在直流電壓信號和低頻信號下測試的參數(shù)與功能。其功能故障一般有以下8種.

(1)組件的功能電流過大、組件發(fā)熱,使組件功能失效。

(2)組件的輸入電流過大,使前級負載加重,將前級信號或電平拉垮。

(3)幾個輸入端的交叉漏電流過大,引起邏輯功能失效。

(4)輸入和輸出引腳中有開路或短路,致使功能失效。

(5)組件的頻率特性變壞,當(dāng)工作頻率升高時,輸出電平的幅度降低(如工作電源電壓為5v的組件降為3V),致使功能失效。

(6)組件內(nèi)部輸出管負載特性變壞,低電平升高,大于0.8v(如在1v-2v之間),使邏輯產(chǎn)生錯亂。

(7)組件內(nèi)部驅(qū)動管輸出電流太小。不能驅(qū)動下一級負載.使邏輯出錯。

(8)高低電平不符合要求,如低電平大于0.6V,高電平小于2.8V,這樣的電平一般被稱為危險電平或不可靠電平。具有這樣輸出電平的組件應(yīng)當(dāng)剔除。需要注意的是.當(dāng)集電極開路門組件的輸出端不加匹配電阻時,也會產(chǎn)生故障電平,但這不是組件有故障.不應(yīng)剔除。

以上屬于數(shù)字集成電路的故障類型。對于其他集成電路(如模擬線路集成電路)則可作為借鑒。

二、替換的原則

1.外形規(guī)格及引線排列順序應(yīng)相同 盡量選用同型號的集成電路或可以直接代換的其他型號.這樣可以不改變設(shè)計或原機電路的引線.簡便易行、容易滿足設(shè)計要求或恢復(fù)原機的性能指標。有少數(shù)集成電路,雖然其型號相同,但還要考慮其外形尺寸。

2.電路的結(jié)構(gòu)及工藝類型應(yīng)相同 如TTL替換TTL,CMOS替換CMOS.ECL替換ECL等。

3.電路的功能特性應(yīng)相同 應(yīng)確保替換的集成電路是好的,否則判斷排除故障更費周折。

4.電路的一些主要參數(shù)應(yīng)相同或相近如電源電壓、工作頻率等。

三、替換的方法

首先要熟悉國內(nèi)外集成電路的命名方法,查閱有關(guān)集成電路數(shù)據(jù)替換手冊.進而決定選取哪一種型號作替代品。通常有以下5種情況:

1.型號字母不同,數(shù)字相同。如CD4001、TC4001、SCL4001、HCF4001、CC4001等均為同一功能產(chǎn)品,并且引腳排列等完全相同,符臺替換的基本原則。一般來說,這種情況直接替換。通常可得到滿意的替換效果,但也有例外,在沒有完全把握時,需要進一步查閱有關(guān)資料加以證實。

2.型號字母相同,數(shù)字不同。這種情況一般是同一生產(chǎn)廠家不同系列或改進型產(chǎn)品,替換的可能性很大。

3.型號和字母都不同。這種情況可替換的型號較多,主要是由于各生產(chǎn)廠家互相仿制,只要查有關(guān)數(shù)據(jù)手冊的替換表就可查到。

4.引腳數(shù)目不同。這種情況替換看似不太可能,但實際上卻是可以的。因為功能相同而引腳不同,引腳多的一般是增加了散熱腳或共地腳。

5.封裝不同。這種情況較為多見。如同一功能的產(chǎn)品有金屬圓形封裝和雙列直插封裝等。雖然封裝不同,但電特性完全相同.通過加長引腳并套上絕緣套,按引腳功能要求進行連接,便可完成替換。當(dāng)然,是在實在找不到替代品的情況下才采用這種方法。

四、替換的注意事項

1.選用同型號的集成電路可以直接代換。

2.更換原機上的集成電路時,不要急躁.也不要亂拔、亂撬集成電路的引腳.根據(jù)自己所具備的條件來選擇拆卸方法。

3.在還沒有判斷外圍電路是否有故障.以及未確認集成電路損壞之前,不要輕易更換集成塊,否則換上去的集成塊有可能再次報廢。

4.有些集成電路,雖然型號中的大部分字符相同但其后綴不同,則引腳排列等可能不同,如M5115與M5115R,二者引腳功能的排列順序剛好相反。

5.在選用相同功能但不同型號或不同引腳排列時,還應(yīng)注意: (1)盡量選用功能、電氣特性相同或相近的集成塊。 (2)引腳連接時,應(yīng)盡量利用原印刷板上的孔位和線路,連線要整齊,信號前后數(shù)不要交叉,以免電路產(chǎn)生干擾、短路等故障。(3)集成電路的供電電壓與集成電路的電源電壓典型值應(yīng)相符合。 (4)集成電路的各信號的輸入、輸出阻抗要與原電路匹配。



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