集成電路的替換方法及原則(

在電子產(chǎn)品開(kāi)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(gè)與原器件的規格、型號一致的集成塊來(lái)替換。而要找一個(gè)與原器件規格、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(guān)鍵。了解集成電路常見(jiàn)故障類(lèi)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(lèi)型

我們可以把每一塊集成電路(簡(jiǎn)稱(chēng)“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?jì)炔侩娐方Y構，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件內部電路故障和組件外部電路故障兩類(lèi)。

1.組件內部電路故障

(1)輸入、輸出腳脫焊開(kāi)路。

(2)輸人、輸出腳與Ucc電源或地線(xiàn)短路。

(3)Ucc電源和地線(xiàn)以外的兩個(gè)引線(xiàn)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(xiàn)與外部電路節點(diǎn)之間短路。

(2)Ucc電源和地線(xiàn)之外的兩節點(diǎn)間短路。

(3)信號開(kāi)路。

(4)外部元件故障，如電感、電容和電阻等。

3.組件靜態(tài)參數和靜態(tài)功能故障

綜上所述，組件的故障類(lèi)型不外乎開(kāi)路、短路和功能失效三種。大量的實(shí)踐證明，組件的動(dòng)態(tài)參數(延遲時(shí)間、上升邊沿時(shí)間、下降邊沿時(shí)間)失效情況較少，而靜態(tài)參數、靜態(tài)功能失效的情況較多。

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

(1)組件的功能電流過(guò)大、組件發(fā)熱，使組件功能失效。

(2)組件的輸入電流過(guò)大，使前級負載加重，將前級信號或電平拉垮。

(3)幾個(gè)輸入端的交叉漏電流過(guò)大，引起邏輯功能失效。

(4)輸入和輸出引腳中有開(kāi)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(shí)，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(chǎn)生錯亂。

(7)組件內部驅動(dòng)管輸出電流太小。不能驅動(dòng)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(chēng)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(kāi)路門(mén)組件的輸出端不加匹配電阻時(shí)，也會(huì )產(chǎn)生故障電平，但這不是組件有故障.不應剔除。

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

二、替換的原則

1.外形規格及引線(xiàn)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(xiàn).簡(jiǎn)便易行、容易滿(mǎn)足設計要求或恢復原機的性能指標。有少數集成電路，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(lèi)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(guān)集成電路數據替換手冊.進(jìn)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(lái)說(shuō)，這種情況直接替換。通?？傻玫綕M(mǎn)意的替換效果，但也有例外，在沒(méi)有完全把握時(shí)，需要進(jìn)一步查閱有關(guān)資料加以證實(shí)。

2.型號字母相同，數字不同。這種情況一般是同一生產(chǎn)廠(chǎng)家不同系列或改進(jìn)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(chǎng)家互相仿制，只要查有關(guān)數據手冊的替換表就可查到。

4.引腳數目不同。這種情況替換看似不太可能，但實(shí)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(jiàn)。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(guò)加長(cháng)引腳并套上絕緣套，按引腳功能要求進(jìn)行連接，便可完成替換。當然，是在實(shí)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(shí)，不要急躁.也不要亂拔、亂撬集成電路的引腳.根據自己所具備的條件來(lái)選擇拆卸方法。

3.在還沒(méi)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(shí)，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(shí)，應盡量利用原印刷板上的孔位和線(xiàn)路，連線(xiàn)要整齊，信號前后數不要交叉，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(lèi)型

我們可以把每一塊集成電路(簡(jiǎn)稱(chēng)“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?jì)炔侩娐方Y構，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件內部電路故障和組件外部電路故障兩類(lèi)。

1.組件內部電路故障

(1)輸入、輸出腳脫焊開(kāi)路。

(2)輸人、輸出腳與Ucc電源或地線(xiàn)短路。

(3)Ucc電源和地線(xiàn)以外的兩個(gè)引線(xiàn)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(xiàn)與外部電路節點(diǎn)之間短路。

(2)Ucc電源和地線(xiàn)之外的兩節點(diǎn)間短路。

(3)信號開(kāi)路。

(4)外部元件故障，如電感、電容和電阻等。

3.組件靜態(tài)參數和靜態(tài)功能故障

綜上所述，組件的故障類(lèi)型不外乎開(kāi)路、短路和功能失效三種。大量的實(shí)踐證明，組件的動(dòng)態(tài)參數(延遲時(shí)間、上升邊沿時(shí)間、下降邊沿時(shí)間)失效情況較少，而靜態(tài)參數、靜態(tài)功能失效的情況較多。

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

(1)組件的功能電流過(guò)大、組件發(fā)熱，使組件功能失效。

(2)組件的輸入電流過(guò)大，使前級負載加重，將前級信號或電平拉垮。

(3)幾個(gè)輸入端的交叉漏電流過(guò)大，引起邏輯功能失效。

(4)輸入和輸出引腳中有開(kāi)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(shí)，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(chǎn)生錯亂。

(7)組件內部驅動(dòng)管輸出電流太小。不能驅動(dòng)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(chēng)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(kāi)路門(mén)組件的輸出端不加匹配電阻時(shí)，也會(huì )產(chǎn)生故障電平，但這不是組件有故障.不應剔除。

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

二、替換的原則

1.外形規格及引線(xiàn)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(xiàn).簡(jiǎn)便易行、容易滿(mǎn)足設計要求或恢復原機的性能指標。有少數集成電路，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(lèi)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(guān)集成電路數據替換手冊.進(jìn)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(lái)說(shuō)，這種情況直接替換。通?？傻玫綕M(mǎn)意的替換效果，但也有例外，在沒(méi)有完全把握時(shí)，需要進(jìn)一步查閱有關(guān)資料加以證實(shí)。

2.型號字母相同，數字不同。這種情況一般是同一生產(chǎn)廠(chǎng)家不同系列或改進(jìn)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(chǎng)家互相仿制，只要查有關(guān)數據手冊的替換表就可查到。

4.引腳數目不同。這種情況替換看似不太可能，但實(shí)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(jiàn)。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(guò)加長(cháng)引腳并套上絕緣套，按引腳功能要求進(jìn)行連接，便可完成替換。當然，是在實(shí)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(shí)，不要急躁.也不要亂拔、亂撬集成電路的引腳.根據自己所具備的條件來(lái)選擇拆卸方法。

3.在還沒(méi)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(shí)，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(shí)，應盡量利用原印刷板上的孔位和線(xiàn)路，連線(xiàn)要整齊，信號前后數不要交叉，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。