Transcript 集成电路的检测与识别
项目7 集成电路的检测与识别 【项目要求】 学会识别集成电路的种类，熟悉各种集成电路的名称， 了解不同类型集成电路的作用，掌握集成电路的检测方法； 【知识要求】 （1）掌握集成电路的种类、作用与识别方法； （2）掌握各种集成电路的主要参数； 【能力要求】 （1）能用目视法判断、识别常见集成电路的种类，能说出各 种集成电路的名称； （2）对集成电路的标识的主要参数能正确设读，了解其作用 和用途； （3）会使用万用表对集成电路进行正确测量，并对其质量进 行判断。 项目实施方法与步骤 【项目实施目标】 （1）熟悉各种集成电路的类型和用途； （2）熟悉各种集成电路的规格和用途； （3）掌握万用表检测集成电路的方法； 【项目实施器材】 （1）电子产品：功率放大器若干台，两人配备一台机器 （2）各种类型、不同规格的新集成电路若干 （3）每两人配备指针万用表1只 【项目实施步骤】 （1）识读功率放大器上各种类型的集成电路； （2）用万用表对电路板上的集成电路进行在线检测 （3）用万用表对与电路板上相同的新集成电路进行离线 检测，并分析比较在线与离线检测的结果 【项目考核】 （1）功放上各种类型的集成电路名称； （2）不同类型集成电路主要指标的识读； （3）将新的和已损坏的集成电路混合在一起，先进行外 观识别，再用万用表进行检测，找出已损坏的元器件， 说明其故障类型； 【实训报告】 报告内容应包括项目实施目标、项目实施器材、项 目实施步骤、集成电路测量数据和实训体会，并按照 下列要求将每次结果填入表中。 操作1：功率放大器上集成电路的直观识别 要求：对电路板上各种集成电路进行直观识别，将结果填入表 7－1中； 表7－1：集成电路的直观识别记录表 序号 集成电路外形封装 集成电路型号 集成电路应用电路 备注 操作2：模拟集成电路的类型和应用场合 要求：识别功放集成电路、集成运算放大器、三端集成稳压 块的文字标注，查阅手册，找出其主要参数和应用场合， 将结果填入表7－2。 表7－2：模拟集成电路的类型和应用场合记录表 序号 集成电路型号 集成电路封装形式 集成电路类型 集成电路应 用场合 集成电路主要 参数 操作3：数字集成电路的类型和应用场合 要求：识别74系列集成电路，40系列集成电路的字符标志，查 阅手册并按照表7－3中的要求进行填写。 表7－3：数字集成电路的类型和应用场合 序号 数字集成电 路型号 数字集成电路封 装形式 数字集成电 路类型 数字集成电路 应用场合 数字集成电路 主要参数 项目相关知识 集成电路是一种采用特殊工艺，将晶体管、电阻、电容等元件集成在硅 片上而形成的具有特定功能的器件，英文：Integrated Circuit，缩写 IC，俗称芯片。集成电路能执行一些特定的功能，如放大信号或存储信 息。集成电路体积小、功耗低、稳定性好。集成电路是衡量一个电子产 品是否先进的主要标志。 知识1 集成电路的类型和封装 1、类型 集成电路按功能可分为模拟集成电路和数字集成电路。模拟集成电路主 要有运算放大器、功率放大器、集成稳压电路、自动控制集成电路和信 号处理集成电路等；数字集成电路按结构不同可分为双极型和单极型电 路。其中，双极型电路有：DTL TTL ECL HTL等；单极型有：JFET NMOS PMOS CMOS四种。 2、封装 （1）集成电路的封装形式有晶体管式封装、扁平封装和直插式封装。 （2）集成电路的管脚排列次序有一定的规律，一般是从外壳顶部向下看， 从左下脚按逆时针方向读数，其中第一脚附近一般有参考标志，如凹槽、 色点等。 知识2 常用模拟集成电路 1、模拟集成电路的分类 模拟集成电路按用途可分为：运算放大器、直流稳压器、功率放大器、 电压比较器等。 2、集成运算放大器 （1） 定义 简称运放，运算放大器就是一种高放大倍数的直流放大器， （或是一种高电压增益、高输入电阻、和低输出电阻的多级耦合放大 器）。工作在放大区时，输入与输出呈线性关系，（所以又被称为线 性集成电路）。 （2）组成 运放一般由输入级、中间级、输出级、偏置电路四部分组成。 输入级：差分放大电路，利用其对称性提高整个电路的共模抑制比； 中间级：电压放大级，提高电压增益，可由一级或多级放大电路组成； 输出级：互补对称电路或射极跟随器组成，可降低输出电阻，提高带负 载能力。 偏置电路：为上述各级电路提供稳定和合适的偏置电流，决定各级静态 工作点。 （3）常用运放 单运放：μA741，NE5534，TL081， LM833 双运放：μA747，LM358，NE5532，TL072，TL082 四运放：LM324，TL084 双运放（四运放）：除电源外，两组（四组）运放相互独立。 运算放大器有两个输入端，一个输出端。同相输入端“＋”表示， 反向输入端“－”表示。 （4）检测 方法一： 把运放接成一个放大系数为1的P环节，反向输入端接1V阶跃 信号，检测其输出端的电压值也应为1V，运放好的。 方法二： ①用万用表电阻档分别测出LM324的A1~A4各运放引脚的电阻值，不 仅可以判断运放的好坏，而且还可以检查内部各运放参数的一致性。 测量时，选用R*1K档，从A1开始，依次测出引脚的电阻值，只要 各对应引脚之间的电阻值基本相同，就说明参数的一致性较好。 红表棒 黑表棒 正常阻值（KΩ） VCC GND 4.5~6.5 GND VCC 16~17.5 VCC OUT 21 GND OUT 59~65 IN+ VCC 51 IN- VCC 56 ②检测放大能力：LM324接上±15V电压（4~+15V;11~-15V），万 用表置于直流50V电压档。输入端开路，输出端1脚对11脚的电压为 20~25V。用螺丝刀触碰同相输入端和反相输入端，万用表指针应有 较大摆动，说明被测的运放的增益很高。若指针摆动较小，说明其放 大能力较差。 5）运放常见故障 ①无输出：有信号输入，6端无输出。原因：4、7脚未加电源；集成块坏； ②不能调零：调整外接电位器，6端无反应。原因：集成块坏；电位器焊 点脱落；断电再通电正常（堵塞）。 ③自激振荡：无输入信号，仍有输出。 3、集成稳压器 集成稳压器又称稳压电源，有多端可调式、三端可调式、三端固定式及 单片开关式集成稳压。最常用的是三端集成稳压器。 （1）三端集成稳压器 ①三端固定稳压器 集成稳压器的输出电压为固定值，不能调节。常用产品为78XX和79XX 系列， 78XX输出正电压，79XX输出负电压，有5V、6V、9V、12V、 15V、18V、24V七种不同的输出电压档次，输出电流分1.5A （78XX）、0.5A（78MXX）、0.1A（78LXX）三种档次。（见书上 P124表11－24） 检测：三端固定稳压器接地端的判断（见书上P125表11－25） 判断集成块的好坏 ②三端可调稳压器 可输出连续可调的直流电压。 常见产品：XX117/XX217M/XX317L，输出连续可调的正电压，可调范 围1.2~37V，最大输出电流分别是1.5A，0.5A，0.1A； XX137/XX237/XX337，输出连续可调的负电压，可调范 围1.2~37V； 三端可调稳压器外形与管脚排列、引脚功能、典型电路见书上P125。 4、集成功率放大器 有小功率放大器、大功率放大器。 （1）LM386－小功率通用型集成功率放大器。 管脚1－8之间外接阻容电路可改 变集成功放的电压放大倍数（20～ 200），1－8脚开路时电压放大倍数为20， 1－8脚短路时电压放大倍 数为200。 LM386典型应用电路，用于对音频信号的放大。图中1-8端的R、C 用来调节电压放大倍数；7端的C是去耦电路，防止电路自激振荡； 5端的R（10Ω）、C（0.047）组成容性负载，用以抵消扬声器部分的 感性负载；5端的C（250μF）为功放的输出电容。 知识3 常用数字集成电路 数字集成电路主要用来处理与存储二进制信号（数字信号），可归纳为 两大类：一种为组合逻辑电路，用于处理数字信号，俗称（Logic IC）； 另一种为时序逻辑电路，具有时序与记忆功能，并需要由时钟信号驱动， 主要用于产生或存储数字信号。 最常用的数字集成电路主要有TTL(晶体管晶体管电平：5V-1）和CMOS两大 系列。 系列 子系列 名称 型号 功耗 工作电压 TTL系列 TTL 普通系列 74/54 10mW 4.75~5.25 LSTTL 低功耗TTL 74/54LS 2mW COMS 互补场效应管型 40/45 1.25μW 3~8 HCOMS 高速CMOS 74HC 2.5μW 2~6 ACTMOS 先进的高速CMOS电 路，“T”表示与TTL 电平兼容 74ACT 2.5μW 4.5~5.5 MOS系列 TTL集成电路是用双极性晶体管为基本元件集成在一块硅片上制成的， 主要有54（军用）/74（民用）系列： 54/74XX（标准型）， 54/74LSXX（低功耗肖特基）， 54/74SXX（肖特基）， 54/74ALSXX（先进低功耗肖特基）， 54/74ASXX（先进肖特基）， 54/74FXX（高速）。 CMOS集成电路以单极型晶体管为基本元件制成。 主要有4000系列、 54/74HCXXX系列、 54/74HCTXXX系列、 54/74HCUXX四大类。 数字集成电路的类型很多，最常用的是门电路，常用的有与门、非门、 与非门、或门、或非门、以或非门、异或门及施密特触发器等 2、数字集成电路的电路参数 （1）电压参数 符号 名称 74系列 74LS系列 4000系列 74HC系列 UOH 高电平输出电压 ≥2.4 ≥2.7 ≥4.95 ≥4.95 U0L 低电平输出电压 ≤0.4 ≤0.4 ≤0.05 ≤0.05 UIH 高电平输入电压 ≥2 ≥2 ≥3.5 ≥3.5 UIH 低电平输入电压 ≤0.8 ≤0.8 ≤1.5 ≤1 知识4 集成电路的检测 1、集成电路的基本检测方法：在线检测与脱机检测。 在线检测：测量集成电路各脚的直流电压，与标准值比较，判断集成 电路的好坏。 脱机检测：测量集成电路各脚间的直流电阻，与表准值比较，判断集 成电路的好坏。 测得的数据与集成电路资料上数据相符，则可判定集成电路是好的。 2、在线检测得技巧 在线检测集成电路各引脚的直流电压，为防止表笔在集成电路各引脚 间滑动造成短路，可将万用表的黑表笔与直流电压的“地”端固定连 接，方法是在“地”端焊接一段带有绝缘层的铜导线，将铜导线的裸 露部分缠绕在黑表棒上，放在电路板的外边，防止与板上的其他地方 连接。这样用一只手握住红表棒，找准欲测量集成电路的引脚，另一 只手可扶住电路板，保证测量时表笔不会滑动。 3、集成电路的替换检测 当集成电路整机线路出现故障时，检测者往往用替换法来进行集成电路 的检测。用同型号的集成块进行替换试验，是见效最快的一种检测方法。 但是要注意，若因负载短路的原因，使大电流I流过集成电路造成的损坏， 在没有排除故障短路的情况下，用相同型号的集成块进行替换实验，其 结果是造成集成块的又一次损坏。因此，替换实验的前提是必须保证负 载不短路。 技能与技巧 项目小结 1、集成电路按功能可分为数字集成电路和模拟集成电路两大类，各自 应用在不同的电路领域。 2、模拟集成电路主要有集成运算放大器、三端集成稳压器、集成功率 放大器等。 3、数字集成电路主要有TTL和CMOS两大系列。TTL集成电路的电压是 5V，CMOS集成电路的电源电压范围比较宽，可为3~18V. 4、三端固定式集成稳压器有输出正电压的78系列和负电压的79系列。 5、三端可调输出式集成稳压器有输出正电压的W117、W217、 W317；输出负电压的W137、W237、W337系列。 6、集成功率放大器分为小功率、中功率和大功率。 课后练习 1、集成电路按功能可分为哪两大类? 2、三端集成直流稳压器有哪些系列？ 3、集成功率放大器有哪些几种类？各有什么特点？ 4、TTL和CMOS系列数字集成电路的主要区别是什么？在一个数字电 路中能否同时运用这两种系列的集成电路？