集成電路的替換方法及原則(

在電子產(chǎn)品開發(fā)與維修中.在考慮其成本，或確認(rèn)一塊集成電路損壞后，通常要找一個(gè)與原器件的規(guī)格、型號(hào)一致的集成塊來替換。而要找一個(gè)與原器件規(guī)格、型號(hào)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。了解集成電路常見故障類型。掌握集成電路替換的原則、方法和注意事項(xiàng)?？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(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(rèn)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(gè)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(diǎn)之間短路。

(2)Ucc電源和地線之外的兩節(jié)點(diǎn)間短路。

(3)信號(hào)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(shí)踐證明，組件的動(dòng)態(tài)參數(shù)(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(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(hào)和低頻信號(hào)下測(cè)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(jí)負(fù)載加重，將前級(jí)信號(hào)或電平拉垮。

(3)幾個(gè)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(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(nèi)部輸出管負(fù)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(cuò)亂。

(7)組件內(nèi)部驅(qū)動(dòng)管輸出電流太小。不能驅(qū)動(dòng)下一級(jí)負(fù)載.使邏輯出錯(cuò)。

(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(xiǎn)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(shí)，也會(huì)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(duì)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(hào)的集成電路或可以直接代換的其他型號(hào).這樣可以不改變?cè)O(shè)計(jì)或原機(jī)電路的引線.簡便易行、容易滿足設(shè)計(jì)要求或恢復(fù)原機(jī)的性能指標(biāo)。有少數(shù)集成電路，雖然其型號(hào)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(fèi)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(cè).進(jìn)而決定選取哪一種型號(hào)作替代品。通常有以下5種情況：

1.型號(hào)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(tái)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(shí)，需要進(jìn)一步查閱有關(guān)資料加以證實(shí)。

2.型號(hào)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(jìn)型產(chǎn)品，替換的可能性很大。

3.型號(hào)和字母都不同。這種情況可替換的型號(hào)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(cè)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(shí)際上卻是可以的。因?yàn)楣δ芟嗤_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(jìn)行連接，便可完成替換。當(dāng)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(xiàng)

1.選用同型號(hào)的集成電路可以直接代換。

2.更換原機(jī)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(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(rèn)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(bào)廢。

4.有些集成電路，雖然型號(hào)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(hào)或不同引腳排列時(shí)，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(shí)，應(yīng)盡量利用原印刷板上的孔位和線路，連線要整齊，信號(hào)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(hào)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(rèn)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(gè)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(diǎn)之間短路。

(2)Ucc電源和地線之外的兩節(jié)點(diǎn)間短路。

(3)信號(hào)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(shí)踐證明，組件的動(dòng)態(tài)參數(shù)(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(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(hào)和低頻信號(hào)下測(cè)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(jí)負(fù)載加重，將前級(jí)信號(hào)或電平拉垮。

(3)幾個(gè)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(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(nèi)部輸出管負(fù)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(cuò)亂。

(7)組件內(nèi)部驅(qū)動(dòng)管輸出電流太小。不能驅(qū)動(dòng)下一級(jí)負(fù)載.使邏輯出錯(cuò)。

(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(xiǎn)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(shí)，也會(huì)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(duì)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(hào)的集成電路或可以直接代換的其他型號(hào).這樣可以不改變?cè)O(shè)計(jì)或原機(jī)電路的引線.簡便易行、容易滿足設(shè)計(jì)要求或恢復(fù)原機(jī)的性能指標(biāo)。有少數(shù)集成電路，雖然其型號(hào)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(fèi)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(cè).進(jìn)而決定選取哪一種型號(hào)作替代品。通常有以下5種情況：

1.型號(hào)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(tái)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(shí)，需要進(jìn)一步查閱有關(guān)資料加以證實(shí)。

2.型號(hào)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(jìn)型產(chǎn)品，替換的可能性很大。

3.型號(hào)和字母都不同。這種情況可替換的型號(hào)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(cè)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(shí)際上卻是可以的。因?yàn)楣δ芟嗤_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(jìn)行連接，便可完成替換。當(dāng)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(xiàng)

1.選用同型號(hào)的集成電路可以直接代換。

2.更換原機(jī)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(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(rèn)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(bào)廢。

4.有些集成電路，雖然型號(hào)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(hào)或不同引腳排列時(shí)，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(shí)，應(yīng)盡量利用原印刷板上的孔位和線路，連線要整齊，信號(hào)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(hào)的輸入、輸出阻抗要與原電路匹配。