集成电路(IC)的替换原则及注意事项

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在电子产品开发与维修中，在考虑其成本，或确认一块集成电路损坏后，通常要找一个与原器件的规格、型号一 致的集成块来替换。而要找一个与原器件规格、型号一致的替换件并不容易，因此如何寻找能够替代原品的集 成电路器件，就成了维修的关键。了解集成电路常见故障类型。掌握集成电路替换的原则、方法和注意事项。 可以使维修或替换集成电路事半功倍。
3 y, a# r; }* N7 ~. Q 一、集成电路故障类型 我们可以把每一块集成电路看成带有电源端、输人、输出端，且具有一定功能的组件，而不必深究内部电路结构，只要判明它的电源端并了解其输入、输出之间的逻辑关系正确，便认为它是正常的，否则表明组件有故障。组件故障通常可以分为组件内 部电路故障和组件外部电路故障两类。
8 a6 ~! {# ?4 l# z1.组件内部电路故障
7 ?2 w8 Q/ w6 M0 {$ Q+ M(1)输入、输出脚脱焊开路。
(2)输人、输出脚与Ucc电源或地线短路。
5 Y# I  J2 b3 {3 n3 ?(3)Ucc电源和地线以外的两个引线之间短路。
(4)组件内部逻辑功能失效。
/ M4 B0 w% s5 x% q4 ~- ~2.组件外部电路故障
$ q9 W( W7 d4 B" O8 s  m0 a0 U4 r* P/ [(1)Ucc电源和地线与外部电路节点之间短路。
# @0 B* Z5 ~7 E0 \3 x% u' U1 F(2)Ucc电源和地线之外的两节点间短路。
% @4 w% o0 U. S* f3 X  p3 P(3)信号开路。
(4)外部元件故障，如电感、电容和电阻等。
( W7 N! w. |  q- @: L2 ^+ n# K3.组件静态参数和静态功能故障 综上所述，组件的故障类型不外乎开路、短路和功能失效三种。大量的实践证明，组件的动态参数(延迟时间、上升边沿时 间、下降边沿时间)失效情况较少，而静态参数、静态功能失效的情况较多。静态参数和静态功能是在直流电压信号和低频信 号下测试的参数与功能。其功能故障一般有以下8种。
/ ]. u' T7 r) z& _$ ](1)组件的功能电流过大、组件发热，使组件功能失效。
9 y) r9 [6 _, W( g& p& _: m8 v7 A(2)组件的输入电流过大，使前级负载加重，将前级信号或电平拉垮。
(3)几个输入端的交叉漏电流过大，引起逻辑功能失效。
(4)输入和输出引脚中有开路或短路，致使功能失效。
(5)组件的频率特性变坏，当工作频率升高时，输出电平的幅度降低(如工作电源电压为5v的组件降为3V)，致使功能失效。
( F: j% w" i- @9 ^9 x(6)组件内部输出管负载特性变坏，低电平升高，大于0.8v(如在1v-2v之间)，使逻辑产生错乱。
3 a0 [8 E+ Q- ~; ?3 `(7)组件内部驱动管输出电流太小。不能驱动下一级负载.使逻辑出错。
/ z" \/ N. M' u(8)高低电平不符合要求，如低电平大于0.6V，高电平小于2.8V，这样的电平一般被称为危险电平或不可靠电平。具有这样输 出电平的组件应当剔除。需要注意的是.当集电极开路门组件的输出端不加匹配电阻时，也会产生故障电平，但这不是组件有 故障，不应剔除。 以上属于数字集成电路的故障类型。对于其他集成电路(如模拟线路集成电路)则可作为借鉴。

( e" r) }9 G2 z9 `' x( |二、替换的原则
1.外形规格及引线排列顺序应相同，尽量选用同型号的集成电路或可以直接代换的其他型号，这样可以不改变设计或原机电路 的引线，有少数集成电路，虽然其型号相同，但还要考虑其外形尺寸。
8 V6 l! k2 R0 @; d2.电路的结构及工艺类型应相同 如TTL替换TTL，CMOS替换CMOS.ECL替换ECL等。
- n0 ^; h' Q0 m% u# S3.电路的功能特性应相同 应确保替换的集成电路是好的，否则判断排除故障更费周折。
) b0 G' C0 Y& y  ~/ H" o4.电路的一些主要参数应相同或相近如电源电压、工作频率等

' a4 G+ ^) \- N三、替换的方法。 首先要熟悉国内外集成电路的命名方法，查阅有关集成电路数据替换手册.进而决定选取哪一种型号作替代品。通常有以下5种情况：
1.型号字母不同，数字相同。如CD4001、TC4001、SCL4001、HCF4001、CC4001等均为同一功能产品，并且引脚排列等 完全相同，符台替换的基本原则。一般来说，这种情况直接替换。通常可得到满意的替换效果，但也有例外，在没有完全把握 时，需要进一步查阅有关资料加以证实。
2.型号字母相同，数字不同。这种情况一般是同一生产厂家不同系列或改进型产品，替换的可能性很大。
3.型号和字母都不同。这种情况可替换的型号较多，主要是由于各生产厂家互相仿制，只要查有关数据手册的替换表就可查 到。
4.引脚数目不同。这种情况替换看似不太可能，但实际上却是可以的。因为功能相同而引脚不同，引脚多的一般是增加了散热 脚或共地脚。
0 l! {$ K$ c" v* I4 Y5.封装不同。这种情况较为多见。如同一功能的产品有金属圆形封装和双列直插封装等。虽然封装不同，但电特性完全相同. 通过加长引脚并套上绝缘套，按引脚功能要求进行连接，便可完成替换。当然，是在实在找不到替代品的情况下才采用这种方 法。

( B; s; S. }  V! Y3 u' h' {四、替换的注意事项
1.选用同型号的集成电路可以直接代换。
2.更换原机上的集成电路时，不要急躁，也不要乱拔、乱撬集成电路的引脚，根据自己所具备的条件来选择拆卸的方法。
3.在还没有判断外围电路是否有故障，以及未确认集成电路损坏之前，不要轻易更换集成块，否则换上去的集成块有可能再次 报废。
4.有些集成电路，虽然型号中的大部分字符相同但其后缀不同，则引脚排列等可能不同，如M5115与M5115R，二者引脚功能 的排列顺序刚好相反。
5 b- f' r9 l2 B9 f, ~5.在选用相同功能但不同型号或不同引脚排列时，还应注意：
: O; F4 o  S0 _1 n(1)尽量选用功能、电气特性相同或相近的集成块。
(2)引脚连接时，应尽量利用原印刷板上的孔位和线路，连线要整齐，信号前后数不要交叉，以免电路产生干扰、短路等故 障。
9 c! D' ]* v9 |- D5 |- H! ^(3)集成电路的供电电压与集成电路的电源电压典型值应相符合。
(4)集成电路的各信号的输入、输出阻抗要与原电路匹配。

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