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九月 9 2020

集成电路的检测方法


目录

1.开路测量电阻法

2.在路检测法

2.1在路直流电压测量法

2.2在路电阻测量法

2.3在路总电流测量法

3.排除法和代换法

3.1排除法

3.2代换法

  现在的电子产品往往由于一块集成电路损坏,导致一部分或几个部分不能正常工作,影响设备的正常使用;而且集成电路的型号又多,内部电路千变万化,所以检测集成电路的好坏也比较复杂。因此,下面将介绍一些常用的检测方法:

  1.开路测量电阻法

  开路测量电阻法是指在集成电路未与其它电路连接时,通过测量集成电路各引脚与接地引脚之间的电阻来判别好坏的方法。

  集成电路都有一个接地引脚(GND),其它各引脚与接地引脚之间都有一定的电阻,由于同型号的集成电路内部电路相同,因此同型号的正常集成电路的各引脚与接地引脚之间的电阻均是相同的。根据这一点,可使用开路测量电阻的方法来判别集成电路的好坏。

  在检测时,万用表拨至R×100Ω挡,红表笔固定接被测集成电路的接地引脚,黑表笔依次接其他各引脚,如图1所示,测出并记下各引脚与接地引脚之间的电阻,然后用同样的方法测出同型号的正常集成电路的各引脚对地电阻,再将两个集成电路各引脚对地电阻一一对照,如果两者完全相同,则被测集成电路正常,如果有引脚电阻差距很大,则被测集成电路损坏。在测量各引脚电阻最好用同一挡位,如果因某引脚电阻过大或过小难以观察而需要更换挡位时,则测量正常集成电路的该引脚电阻时也要换到该挡位。这是因为集成电路内部大部分是半导体元件,不同的欧姆挡提供的电流不同,对于同一引脚,使用不同欧姆挡测量时内部元件导通程度有所不同,故不同的欧姆挡测同一引脚得到的阻值可能有一定的差距。

开路测量电阻图

  图1 开路测量电阻示意图

  采用开路测电阻法判别集成电路好坏比较准确,并且对大多数集成电路都适用,其缺点是检测时需要找一个同型号的正常集成电路作为对照,解决这个问题的方法是平时多测量一些常用集成电路的开路电阻数据,以便以后检测同型号集成电路时作为参考,另外也可查阅一些资料来获得这这方面的数据。

  图2是一种常用的内部有四个运算放大器的集成电路LM324,表1中列出其开路电阻数据,测量使用数字万用表200kΩ挡,表中有两组数据,一组为红表笔接11脚(接地脚)、黑表笔接其他各脚测得的数据,另一组为黑表笔接11脚、红表笔接其他各脚测得的数据,在检测LM324好坏时,也应使用数字万用表的200kΩ,再将实测的各脚数据与表中数据进行对照来判别所测集成电路的好坏。

集成电路LM324

  图2 集成电路LM324

  表1 LM324各引脚对地的开路电阻数据

开路电阻数据

  2.在路检测法

  在路测量法是利用电压测量法、电阻测量法及电流测量法等,通过在电路上测量集成电路的各引脚电压值、电阻值和电流值是否正常的方法。

  2.1在路直流电压测量法

  在路直流电压测量法:是在通电的情况下,用万用表直流电压挡测量集成电路各引脚对地电压,再与参考电压进行比较来判断故障的方法。

  在路直流电压测量法使用要点如下:

  (1)为了减小测量时万用表内阻的影响,尽量使用内阻高的万用表。例如MF47型万用表直流电压挡的内阻为20kΩ/V,当选择10V挡测量时,万用表的内阻为200kΩ,在测量时,万用表内阻会对被测电压有一定的分流,从而使被测电压较实际电压略低,内阻越大,对被测电路的电压影响越小,MF50型万用表直流电压挡的内阻较小,为10kΩ/V,使用它测量时对电路电压影响较MF47型万用表更大。

  (2)在检测时,首先测量电源脚电压是否正常,如果电源脚电压不正常,可检查供电电路,如果供电电路正常,则可能是集成电路内部损坏,或者集成电路某些引脚外围元件损坏,进而通过内部电路使电源脚电压不正常。

  (3)在确定集成电路的电源脚电压正常后,才可进一步测量其它引脚电压是否正常。如果个别引脚电压不正常,先检测该脚外围元件,若外围元件正常,则为集成电路损坏,如果多个引脚电压不正常,可通过集成电路内部大致结构和外围电路工作原理,分析这些引脚电压是否因某个或某些引脚电压变化引起,着重检查这些引脚外围元件,若外围元件正常,则为集成电路损坏。

  (4)有些集成电路在有信号输入(动态)和无信号输入(静态)时某些引脚电压可能不同,在将实测电压与该集成电路的参考电压对照时,要注意其测量条件,实测电压也应在该条件下测得。例如彩色电视机图纸上标注出来的参考电压通常是在接收彩条信号时测得的,实测时也应尽量让电视机接收彩条信号。

  (5)有些电子产品有多种工作方式,在不同的工作方式下和工作方式切换过程中,有关集成电路的某些引脚电压会发生变化,对于这种集成电路,需要了解电路工作原理才能作出准确的测量与判断。例如DVD机在光盘出、光盘入、光盘搜索和读盘时,有关集成电路某些引脚电压会发生变化。

  集成电路各引脚的直流电压参考值可以参看有关图纸或查阅有关资料来获得。

  2.2在路电阻测量法

  在路电路测量法是在切断电源的情况下,用万用表欧姆挡测量集成电路各引脚及外围元件的正反向电阻值,再与参考数据相比较来判断故障的方法。

  在路电阻测量法使用要点如下:

  (1)测量前一定要断开被测电路的电源,以免损坏元件和仪表,并避免测得的电阻值不准确。

  (2)万用表R×10kΩ挡内部使用9V电池,有些集成电路工作电压较低,如3.3V、5V,为了防止高电压损坏被测集成电路,测量时万用表最好选择R×100Ω挡或R×1kΩ挡。

  (3)在测量集成电路各引脚电阻时,一根表笔接地,另一根表笔接集成电路各引脚,如图3所示,测得的阻值是该脚外围元件(R1、C)与集成电路内部电路及有关外围元件的并联值,如果发现个别引脚电阻与参考电阻差距较大,先检测该引脚外围元件,如果外围元件正常,通常为集成电路内部损坏,如果多数引脚电阻不正常,集成电路损坏的可能性很大,但也不能完全排除这些引脚外围元件损坏。

集成电路的电阻测量

  图3 测量集成电路的在路电阻

  2.3在路总电流测量法

  在路总电流测量法是指测量集成电路的总电流来判断故障的方法。

  由于集成电路内部元件大多采用直接连接方式组成电路,当某个元件被击穿或开路时,通常对后级电路有一定的影响,从而使得整个集成电路的总工作电流减小或增大,测得集成电路的总电流后再与参考电流比较,过大、过小均说明集成电路或外围元件存在故障。电子产品的图纸和有关资料一般不提供集成电路总电流参考数据,该数据可在正常电子产品的电路中实测获得。

  在路测量集成电路的总电流如图4所示,在测量时,既可以断开集成电路的电源引脚直接测量电流,也可以测量电源引脚的供电电阻两端电压,然后利用I=U/R来计算出电流值。

集成电路的总电流测量

  图4 集成电路的总电流测量

  3.排除法和代换法

  不管是开路测量电阻法,还是在路检测法,都需要知道相应的参考数据。如果无法获得参考数据,可使用排除法和代换法。

  3.1排除法

  在使用集成电路时,需要给它外接一些元件,如果集成电路不工作,可能是集成电路本身损坏,也可能是外围元件损坏。排除法是指先检查集成电路各引脚外围元件,当外围元件均正常时,外围元件损坏导致集成电路工作不正常的原因则可排除,故障应为集成电路本身损坏。

  排除法使用要点如下:

  (1)在检测时,最好在测得集成电路供电正常后再使用排除法,如果电源脚电压不正常,先检查修复供电电路。

  (2)有些集成电路只需本身和外围元件正常就能正常工作,也有些集成电路(数字集成电路较多)还要求其它电路送有关控制信号(或反馈信号)才能正常工作,对于这样的集成电路,除了要检查外围元件是否正常外,还要检查集成电路是否接收到相关的控制信号。

  (3)对外围元件集成电路,使用排除法更为快捷。对外围元件很多的集成电路,通常先检查一些重要引脚的外围元件和易损坏的元件。

  3.2代换法

  代换法是指当怀疑集成电路可能损坏时,直接用同型号正常的集成电路代换,如果故障消失,则为原集成电路损坏,如果故障依旧,则可能是集成电路外围元件损坏、更换的集成电路不良,也可能是外围元件故障未排除导致更换的集成电路又被损坏,还有些集成电路可能是未接收到其它电路送来的控制信号。

  代换法使用要点如下:

  (1)由于在未排除外围元件故障时直接更换集成电路,可能会使集成电路再次损坏,因此,对于工作在高电压、大电流下的集成电路,最好在检查外围元件正常的情况下才更换集成电路,对于工作在低电压下的集成电路,也尽量在确定一些关键引脚的外围元件正常的情况下再更换集成电路。

  (2)有些数字集成电路内部含有程序,如果程序发生错误,即使集成电路外围元件和有关控制信号都正常,集成电路也不能正常工作,对于这种情况,可使用一些设备重新给集成电路写入程序,或更换已写入程序的集成电路。

  以上就是检测集成电路好坏的方法介绍了。目前集成电路不仅在工、民用电子设备如收录机、电视机、计算机等方面得到广泛的应用,同时在军事、通讯、遥控等方面也得到广泛的应用。并且用集成电路来装配电子设备,其装配密度比晶体管可提高几十倍至几千倍,设备的稳定工作时间也可大大提高。

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