集成電(diàn)路的替換方法及原則

       在電(diàn)子産品開(kāi)發與維修中.在考慮其成本，或确認一塊集成電(diàn)路損壞後，通(tōng)常要找一個(gè)與原器(qì)件的規格、型号一緻的集成塊來(lái)替換。而要找一個(gè)與原器(qì)件規格、型号一緻的替換件并不容易，因此如何尋找能夠替代原品的集成電(diàn)路器(qì)件，就成了維修的關鍵。了解集成電(diàn)路常見故障類型。掌握集成電(diàn)路替換的原則、方法和(hé)注意事項。可(kě)以使維修或替換集成電(diàn)路事半功倍。 

    一、集成電(diàn)路故障類型 
    我們可(kě)以把每一塊集成電(diàn)路(簡稱“組件”)看成帶有(yǒu)電(diàn)源端、輸人(rén)、輸出端，且具有(yǒu)一定功能的黑(hēi)匣子，而不必深究內(nèi)部電(diàn)路結構，隻要判明(míng)它的電(diàn)源端并了解其輸入、輸出之間(jiān)的邏輯關系正确，便認為(wèi)它是正常的，否則表明(míng)組件有(yǒu)故障。組件故障通(tōng)常可(kě)以分為(wèi)組件內(nèi)部電(diàn)路故障和(hé)組件外部電(diàn)路故障兩類。

 
    1.組件內(nèi)部電(diàn)路故障 
    (1)輸入、輸出腳脫焊開(kāi)路。 
    (2)輸人(rén)、輸出腳與Ucc電(diàn)源或地線短(duǎn)路。 
    (3)Ucc電(diàn)源和(hé)地線以外的兩個(gè)引線之間(jiān)短(duǎn)路。 
    (4)組件內(nèi)部邏輯功能失效 

    2.組件外部電(diàn)路故障 
    (1)Ucc電(diàn)源和(hé)地線與外部電(diàn)路節點之間(jiān)短(duǎn)路。 
    (2)Ucc電(diàn)源和(hé)地線之外的兩節點間(jiān)短(duǎn)路。 
    (3)信号開(kāi)路。 
    (4)外部元件故障，如電(diàn)感、電(diàn)容和(hé)電(diàn)阻等。 

    3.組件靜态參數(shù)和(hé)靜态功能故障 
    綜上(shàng)所述，組件的故障類型不外乎開(kāi)路、短(duǎn)路和(hé)功能失效三種。大(dà)量的實踐證明(míng)，組件的動态參數(shù)(延遲時(shí)間(jiān)、上(shàng)升邊沿時(shí)間(jiān)、下降邊沿時(shí)間(jiān))失效情況較少(shǎo)，而靜态參數(shù)、靜态功能失效的情況較多(duō)。 
    靜态參數(shù)和(hé)靜态功能是在直流電(diàn)壓信号和(hé)低(dī)頻信号下測試的參數(shù)與功能。其功能故障一般有(yǒu)以下8種. 
    (1)組件的功能電(diàn)流過大(dà)、組件發熱，使組件功能失效。 
    (2)組件的輸入電(diàn)流過大(dà)，使前級負載加重，将前級信号或電(diàn)平拉垮。 
    (3)幾個(gè)輸入端的交叉漏電(diàn)流過大(dà)，引起邏輯功能失效。 
    (4)輸入和(hé)輸出引腳中有(yǒu)開(kāi)路或短(duǎn)路，緻使功能失效。 
    (5)組件的頻率特性變壞，當工作(zuò)頻率升高(gāo)時(shí)，輸出電(diàn)平的幅度降低(dī)(如工作(zuò)電(diàn)源電(diàn)壓為(wèi)5v的組件降為(wèi)3V)，緻使功能失效。 
    (6)組件內(nèi)部輸出管負載特性變壞，低(dī)電(diàn)平升高(gāo)，大(dà)于0.8v(如在1v-2v之間(jiān))，使邏輯産生(shēng)錯亂。 
    (7)組件內(nèi)部驅動管輸出電(diàn)流太小(xiǎo)。不能驅動下一級負載.使邏輯出錯。 
    (8)高(gāo)低(dī)電(diàn)平不符合要求，如低(dī)電(diàn)平大(dà)于0.6V，高(gāo)電(diàn)平小(xiǎo)于2.8V，這樣的電(diàn)平一般被稱為(wèi)危險電(diàn)平或不可(kě)靠電(diàn)平。具有(yǒu)這樣輸出電(diàn)平的組件應當剔除。需要注意的是.當集電(diàn)極開(kāi)路門(mén)組件的輸出端不加匹配電(diàn)阻時(shí)，也會(huì)産生(shēng)故障電(diàn)平，但(dàn)這不是組件有(yǒu)故障.不應剔除。 
    以上(shàng)屬于數(shù)字集成電(diàn)路的故障類型。對于其他集成電(diàn)路(如模拟線路集成電(diàn)路)則可(kě)作(zuò)為(wèi)借鑒。 

    二、替換的原則 
    1.外形規格及引線排列順序應相同 盡量選用同型号的集成電(diàn)路或可(kě)以直接代換的其他型号.這樣可(kě)以不改變設計(jì)或原機電(diàn)路的引線.簡便易行(xíng)、容易滿足設計(jì)要求或恢複原機的性能指标。有(yǒu)少(shǎo)數(shù)集成電(diàn)路，雖然其型号相同，但(dàn)還(hái)要考慮其外形尺寸。 
    2.電(diàn)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(diàn)路的功能特性應相同 應确保替換的集成電(diàn)路是好的，否則判斷排除故障更費周折。 
    4.電(diàn)路的一些(xiē)主要參數(shù)應相同或相近如電(diàn)源電(diàn)壓、工作(zuò)頻率等。 

    三、替換的方法 
    首先要熟悉國內(nèi)外集成電(diàn)路的命名方法，查閱有(yǒu)關集成電(diàn)路數(shù)據替換手冊.進而決定選取哪一種型号作(zuò)替代品。通(tōng)常有(yǒu)以下5種情況： 
    1.型号字母不同，數(shù)字相同。如CD4001、TC4001、SCL4001、HCF4001、CC4001等均為(wèi)同一功能産品，并且引腳排列等完全相同，符台替換的基本原則。一般來(lái)說，這種情況直接替換。通(tōng)常可(kě)得(de)到滿意的替換效果，但(dàn)也有(yǒu)例外，在沒有(yǒu)完全把握時(shí)，需要進一步查閱有(yǒu)關資料加以證實。 
    2.型号字母相同，數(shù)字不同。這種情況一般是同一生(shēng)産廠家(jiā)不同系列或改進型産品，替換的可(kě)能性很(hěn)大(dà)。 
    3.型号和(hé)字母都不同。這種情況可(kě)替換的型号較多(duō)，主要是由于各生(shēng)産廠家(jiā)互相仿制(zhì)，隻要查有(yǒu)關數(shù)據手冊的替換表就可(kě)查到。 
    4.引腳數(shù)目不同。這種情況替換看似不太可(kě)能，但(dàn)實際上(shàng)卻是可(kě)以的。因為(wèi)功能相同而引腳不同，引腳多(duō)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(wèi)多(duō)見。如同一功能的産品有(yǒu)金屬圓形封裝和(hé)雙列直插封裝等。雖然封裝不同，但(dàn)電(diàn)特性完全相同.通(tōng)過加長引腳并套上(shàng)絕緣套，按引腳功能要求進行(xíng)連接，便可(kě)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.選用同型号的集成電(diàn)路可(kě)以直接代換。 
    2.更換原機上(shàng)的集成電(diàn)路時(shí)，不要急躁.也不要亂拔、亂撬集成電(diàn)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(hái)沒有(yǒu)判斷外圍電(diàn)路是否有(yǒu)故障.以及未确認集成電(diàn)路損壞之前，不要輕易更換集成塊，否則換上(shàng)去的集成塊有(yǒu)可(kě)能再次報廢。 
    4.有(yǒu)些(xiē)集成電(diàn)路，雖然型号中的大(dà)部分字符相同但(dàn)其後綴不同，則引腳排列等可(kě)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(dàn)不同型号或不同引腳排列時(shí)，還(hái)應注意： (1)盡量選用功能、電(diàn)氣特性相同或相近的集成塊。 (2)引腳連接時(shí)，應盡量利用原印刷闆上(shàng)的孔位和(hé)線路，連線要整齊，信号前後數(shù)不要交叉，以免電(diàn)路産生(shēng)幹擾、短(duǎn)路等故障。(3)集成電(diàn)路的供電(diàn)電(diàn)壓與集成電(diàn)路的電(diàn)源電(diàn)壓典型值應相符合。 (4)集成電(diàn)路的各信号的輸入、輸出阻抗要與原電(diàn)路匹配。 

    一、集成電(diàn)路故障類型 
    我們可(kě)以把每一塊集成電(diàn)路(簡稱“組件”)看成帶有(yǒu)電(diàn)源端、輸人(rén)、輸出端，且具有(yǒu)一定功能的黑(hēi)匣子，而不必深究內(nèi)部電(diàn)路結構，隻要判明(míng)它的電(diàn)源端并了解其輸入、輸出之間(jiān)的邏輯關系正确，便認為(wèi)它是正常的，否則表明(míng)組件有(yǒu)故障。組件故障通(tōng)常可(kě)以分為(wèi)組件內(nèi)部電(diàn)路故障和(hé)組件外部電(diàn)路故障兩類。

 
    1.組件內(nèi)部電(diàn)路故障 
    (1)輸入、輸出腳脫焊開(kāi)路。 
    (2)輸人(rén)、輸出腳與Ucc電(diàn)源或地線短(duǎn)路。 
    (3)Ucc電(diàn)源和(hé)地線以外的兩個(gè)引線之間(jiān)短(duǎn)路。 
    (4)組件內(nèi)部邏輯功能失效

 
    2.組件外部電(diàn)路故障 
    (1)Ucc電(diàn)源和(hé)地線與外部電(diàn)路節點之間(jiān)短(duǎn)路。 
    (2)Ucc電(diàn)源和(hé)地線之外的兩節點間(jiān)短(duǎn)路。 
    (3)信号開(kāi)路。 
    (4)外部元件故障，如電(diàn)感、電(diàn)容和(hé)電(diàn)阻等。

 
    3.組件靜态參數(shù)和(hé)靜态功能故障 
    綜上(shàng)所述，組件的故障類型不外乎開(kāi)路、短(duǎn)路和(hé)功能失效三種。大(dà)量的實踐證明(míng)，組件的動态參數(shù)(延遲時(shí)間(jiān)、上(shàng)升邊沿時(shí)間(jiān)、下降邊沿時(shí)間(jiān))失效情況較少(shǎo)，而靜态參數(shù)、靜态功能失效的情況較多(duō)。 
    靜态參數(shù)和(hé)靜态功能是在直流電(diàn)壓信号和(hé)低(dī)頻信号下測試的參數(shù)與功能。其功能故障一般有(yǒu)以下8種. 
    (1)組件的功能電(diàn)流過大(dà)、組件發熱，使組件功能失效。 
    (2)組件的輸入電(diàn)流過大(dà)，使前級負載加重，将前級信号或電(diàn)平拉垮。 
    (3)幾個(gè)輸入端的交叉漏電(diàn)流過大(dà)，引起邏輯功能失效。 
    (4)輸入和(hé)輸出引腳中有(yǒu)開(kāi)路或短(duǎn)路，緻使功能失效。 
    (5)組件的頻率特性變壞，當工作(zuò)頻率升高(gāo)時(shí)，輸出電(diàn)平的幅度降低(dī)(如工作(zuò)電(diàn)源電(diàn)壓為(wèi)5v的組件降為(wèi)3V)，緻使功能失效。 
    (6)組件內(nèi)部輸出管負載特性變壞，低(dī)電(diàn)平升高(gāo)，大(dà)于0.8v(如在1v-2v之間(jiān))，使邏輯産生(shēng)錯亂。 
    (7)組件內(nèi)部驅動管輸出電(diàn)流太小(xiǎo)。不能驅動下一級負載.使邏輯出錯。 
    (8)高(gāo)低(dī)電(diàn)平不符合要求，如低(dī)電(diàn)平大(dà)于0.6V，高(gāo)電(diàn)平小(xiǎo)于2.8V，這樣的電(diàn)平一般被稱為(wèi)危險電(diàn)平或不可(kě)靠電(diàn)平。具有(yǒu)這樣輸出電(diàn)平的組件應當剔除。需要注意的是.當集電(diàn)極開(kāi)路門(mén)組件的輸出端不加匹配電(diàn)阻時(shí)，也會(huì)産生(shēng)故障電(diàn)平，但(dàn)這不是組件有(yǒu)故障.不應剔除。 
    以上(shàng)屬于數(shù)字集成電(diàn)路的故障類型。對于其他集成電(diàn)路(如模拟線路集成電(diàn)路)則可(kě)作(zuò)為(wèi)借鑒。 

    二、替換的原則 
    1.外形規格及引線排列順序應相同 盡量選用同型号的集成電(diàn)路或可(kě)以直接代換的其他型号.這樣可(kě)以不改變設計(jì)或原機電(diàn)路的引線.簡便易行(xíng)、容易滿足設計(jì)要求或恢複原機的性能指标。有(yǒu)少(shǎo)數(shù)集成電(diàn)路，雖然其型号相同，但(dàn)還(hái)要考慮其外形尺寸。 
    2.電(diàn)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(diàn)路的功能特性應相同 應确保替換的集成電(diàn)路是好的，否則判斷排除故障更費周折。 
    4.電(diàn)路的一些(xiē)主要參數(shù)應相同或相近如電(diàn)源電(diàn)壓、工作(zuò)頻率等。 

    三、替換的方法 
    首先要熟悉國內(nèi)外集成電(diàn)路的命名方法，查閱有(yǒu)關集成電(diàn)路數(shù)據替換手冊.進而決定選取哪一種型号作(zuò)替代品。通(tōng)常有(yǒu)以下5種情況： 
    1.型号字母不同，數(shù)字相同。如CD4001、TC4001、SCL4001、HCF4001、CC4001等均為(wèi)同一功能産品，并且引腳排列等完全相同，符台替換的基本原則。一般來(lái)說，這種情況直接替換。通(tōng)常可(kě)得(de)到滿意的替換效果，但(dàn)也有(yǒu)例外，在沒有(yǒu)完全把握時(shí)，需要進一步查閱有(yǒu)關資料加以證實。 
    2.型号字母相同，數(shù)字不同。這種情況一般是同一生(shēng)産廠家(jiā)不同系列或改進型産品，替換的可(kě)能性很(hěn)大(dà)。 
    3.型号和(hé)字母都不同。這種情況可(kě)替換的型号較多(duō)，主要是由于各生(shēng)産廠家(jiā)互相仿制(zhì)，隻要查有(yǒu)關數(shù)據手冊的替換表就可(kě)查到。 
    4.引腳數(shù)目不同。這種情況替換看似不太可(kě)能，但(dàn)實際上(shàng)卻是可(kě)以的。因為(wèi)功能相同而引腳不同，引腳多(duō)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(wèi)多(duō)見。如同一功能的産品有(yǒu)金屬圓形封裝和(hé)雙列直插封裝等。雖然封裝不同，但(dàn)電(diàn)特性完全相同.通(tōng)過加長引腳并套上(shàng)絕緣套，按引腳功能要求進行(xíng)連接，便可(kě)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.選用同型号的集成電(diàn)路可(kě)以直接代換。 
    2.更換原機上(shàng)的集成電(diàn)路時(shí)，不要急躁.也不要亂拔、亂撬集成電(diàn)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(hái)沒有(yǒu)判斷外圍電(diàn)路是否有(yǒu)故障.以及未确認集成電(diàn)路損壞之前，不要輕易更換集成塊，否則換上(shàng)去的集成塊有(yǒu)可(kě)能再次報廢。 
    4.有(yǒu)些(xiē)集成電(diàn)路，雖然型号中的大(dà)部分字符相同但(dàn)其後綴不同，則引腳排列等可(kě)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(dàn)不同型号或不同引腳排列時(shí)，還(hái)應注意：(1)盡量選用功能、電(diàn)氣特性相同或相近的集成塊。(2)引腳連接時(shí)，應盡量利用原印刷闆上(shàng)的孔位和(hé)線路，連線要整齊，信号前後數(shù)不要交叉，以免電(diàn)路産生(shēng)幹擾、短(duǎn)路等故障。(3)集成電(diàn)路的供電(diàn)電(diàn)壓與集成電(diàn)路的電(diàn)源電(diàn)壓典型值應相符合。(4)集成電(diàn)路的各信号的輸入、輸出阻抗要與原電(diàn)路匹配。