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談集成電路的替換,IC substitution rules

關鍵字：集成電路，芯片代換

在電子產品開發(fā)與維修中．在考慮其成本，或確認一塊集成電路損壞后，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集成電路器件，就成了維修的關鍵。了解集成電路常見故障類型。掌握集成電路替換的原則、方法和注意事項?？梢允咕S修或替換集成電路事半功倍。 ’

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，而不必深究內部電路結構，只要判明它的電源端并了解其輸入、輸出之間的邏輯關系正確，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件內部電路故障和組件外部電路故障兩類。

1.組件內部電路故障

(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)，使邏輯產生錯亂。

(7)組件內部驅動管輸出電流太小。不能驅動下一級負載．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當剔除。需要注意的是．當集電極開路門組件的輸出端不加匹配電阻時，也會產生故障電平，但這不是組件有故障．不應剔除。

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．這樣可以不改變設計或原機電路的引線．簡便易行、容易滿足設計要求或恢復原機的性能指標。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.電路的結構及工藝類型應相同如TTL替換TTL，CMOS替換CMOS．ECL替換ECL等。

3.電路的功能特性應相同應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

首先要熟悉國內外集成電路的命名方法，查閱有關集成電路數(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?？傻玫綕M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廠家不同系列或改進型產品，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，主要是由于各生產廠家互相仿制，只要查有關數(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。

作者：劉峙

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