What are the methods to detect the quality of integrated circuits
Time:2020-08-07
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集成電路的型號很多，內(nèi)部電路千變?nèi)f化，故檢測集成電路好壞較為復雜。下面介紹一些常用集成電路好壞檢測的方法。
1.開路測量電阻法
開路測量電阻法是指在集成電路未與其他電路連接時，通過測量集成電路各引腳與接地引腳之間的電阻來判別好壞的方法。
集成電路都有一個接地引腳（GND），其他各引腳與接地引腳之間都有一定的電阻，由于同型號的集成電路內(nèi)部電路相同，因此同型號的正常集成電路的各引腳與接地引腳之間的電阻均是相同的。根據(jù)這一點，可使用開路測量電阻的方法來判別集成電路的好壞。
檢測時，萬用表撥至R×100Ω擋，紅表筆固定接被測集成電路的接地引腳，黑表筆依次接其他各引腳，如圖12-18所示，測量并記下各引腳與接地引腳之間的電阻，然后用同樣的方法測出同型號的正常集成電路的各引腳對地電阻，再將兩個集成電路各引腳的對地電阻一一對照，如果兩者完全相同，則被測集成電路正常;如果有引腳電阻差距很大，則被測集成電路損壞。測量各引腳電阻時最好用同一擋位，如果因某引腳電阻過大或過小難以觀察而需要更換擋位時，則測量正常集成電路的該引腳電阻時也要換到該擋位。這是因為集成電路內(nèi)部大部分是半導體元器件，不同的歐姆擋提供的電流不同，對于同一引腳，使用不同歐姆擋測量時內(nèi)部元器件導通程度有所不同，故不同的歐姆擋測量同一引腳得到的阻值可能有一定的差距。
采用開路測量電阻法判別集成電路的好壞比較準確，并且對大多數(shù)集成電路都適用，其缺點是檢測時需要找一個同型號的正常集成電路作為對照，解決這個問題的方法是平時多測量一些常用集成電路的開路電阻數(shù)據(jù)，以便以后檢測同型號集成電路時作為參考，另外也可查閱一些資料來獲得這方面的數(shù)據(jù)。圖12-19所示是一種常用的內(nèi)部有四個運算放大器的集成電路LM324，表12-15列出了其開路電阻數(shù)據(jù)，測量使用數(shù)字萬用表200kΩ擋。表中有兩組數(shù)據(jù)，一組為紅表筆接11腳（接地腳）、黑表筆接其他各腳測得的數(shù)據(jù);另一組為黑表筆接11腳、紅表筆接其他各腳測得的數(shù)據(jù)。檢測LM324好壞時，也應使用數(shù)字萬用表的200kΩ擋，再將實測的各引腳數(shù)據(jù)與表中數(shù)據(jù)進行對照來判別所測集成電路的好壞。
開路測量電阻示意圖
集成電路LM324
表12-5LM324各引腳對地的開路電阻數(shù)據(jù)
（1）在路直流電壓測量法
①為了減小測量時萬用表內(nèi)阻的影響，盡量使用內(nèi)阻高的萬用表。例如，MF47型萬用表直流電壓擋的內(nèi)阻為20kΩ/V，當選擇10V擋測量時，萬用表的內(nèi)阻為200kΩ。在測量時，萬用表內(nèi)阻會對被測電壓有一定的分流，從而使被測電壓比實際電壓略低，內(nèi)阻越大，對被測電路的電壓影響越小。MF50型萬用表直流電壓擋的內(nèi)阻較小，為10kΩ/V，使用它測量時對電路電壓影響就比MF47型萬用表更大。
②檢測時，首先測量電源腳電壓是否正常，如果電源腳電壓不正常，可檢查供電電路，如果供電電路正常，則可能是集成電路內(nèi)部損壞，或者集成電路某些引腳外圍元器件損壞，進而通過內(nèi)部電路使電源腳電壓不正常。
③在確定集成電路的電源腳電壓正常后，才可進一步測量其他引腳電壓是否正常。如果個別引腳電壓不正常，先檢測該腳外圍元器件，若外圍元器件正常，則為集成電路損壞，如果多個引腳電壓不正常，可通過集成電路內(nèi)部大致結構和外圍電路工作原理，分析這些引腳電壓是否因某個或某些引腳電壓變化而引起，著重檢查這些引腳的外圍元器件，若外圍元器件正常，則為集成電路損壞。
④有些集成電路在有信號輸入（動態(tài)）和無信號輸入（靜態(tài)）時某些引腳電壓可能不同，在將實測電壓與該集成電路的參考電壓對照時，要注意其測量條件，實測電壓也應在該條件下測得。例如，彩色電視機圖紙上標注出來的參考電壓通常是在接收彩條信號時測得的，實測時也應盡量讓電視機接收彩條信號。
⑤有些電子產(chǎn)品有多種工作方式，在不同的工作方式下和工作方式切換過程中，有關集成電路的某些引腳電壓會發(fā)生變化，對于這種集成電路，需要了解其電路工作原理才能作出準確的測量與判斷。例如，DVD機在光盤出、光盤入、光盤搜索和讀盤時，有關集成電路的某些引腳電壓會發(fā)生變化。
集成電路各引腳的直流電壓參考值可以參考有關圖紙或查閱有關資料來獲得。表12-6列出了彩色電視機常用的場掃描輸出集成電路LA7837的各引腳功能、直流電壓和在路電阻參考值。
表12-6LA7837的各引腳功能、直流電壓和在路電阻參考值
（2）在路電阻測量法
速學
在路電阻測量法使用要點如下：
①測量前一定要斷開被測電路的電源，以免損壞元器件和儀表，并避免測得的電阻值不準確。
②萬用表R×10kΩ擋內(nèi)部使用9V電池，有些集成電路工作電壓較低，如3.3V、5V，為了防止高電壓損壞被測集成電路，測量時萬用表最好選擇R×100Ω擋或R×1kΩ擋。
③在測量集成電路各引腳電阻時，一支表筆接地，另一支表筆接集成電路各引腳，如圖12-20所示，測得的阻值是該腳外圍元器件（R1、C）與集成電路內(nèi)部電路及有關外圍元器件的并聯(lián)值。如果發(fā)現(xiàn)個別引腳電阻與參考電阻差距較大，先檢測該引腳外圍元器件，如果外圍元器件正常，通常為集成電路內(nèi)部損壞;如果多數(shù)引腳電阻不正常，集成電路損壞的可能性很大，但也不能完全排除這些引腳外圍元器件損壞。
測量集成電路的在路電阻
圖12-20測量集成電路的在路電阻
（3）在路總電流測量法
在路總電流測量法是指測量集成電路的總電流來判斷故障的方法。
集成電路內(nèi)部元器件大多采用直接連接方式組成電路，當某個元器件被擊穿或開路時，通常對后級電路有一定的影響，從而使得整個集成電路的總工作電流減小或增大，因此測得集成電路的總電流后再與參考電流比較，過大、過小均說明集成電路或外圍元器件存在故障。電子產(chǎn)品的圖紙和有關資料一般不提供集成電路總電流參考數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)可在正常電子產(chǎn)品的電路中實測獲得。
在路測量集成電路的總電流如圖12-21所示，測量時既可以斷開集成電路的電源引腳直接測量電流，也可以測量電源引腳的供電電阻兩端電壓，然后利用I=U/R計算出電流值。
在路測量集成電路的總電流
圖12-21在路測量集成電路的總電流
3.排除法和代換法
不管是開路測量電阻法，還是在路檢測法，都需要知道相應的參考數(shù)據(jù)。如果無法獲得參考數(shù)據(jù)，可使用排除法和代換法。
（1）排除法
在使用集成電路時，需要給它外接一些元器件，如果集成電路不工作，可能是集成電路本身損壞，也可能是外圍元器件損壞。排除法是指先檢查集成電路各引腳外圍元器件，當外圍元器件均正常時，外圍元器件損壞導致集成電路工作不正常的原因則可排除，故障應為集成電路本身損壞。
（2）代換法
代換法是指當懷疑集成電路可能損壞時，直接用同型號正常的集成電路代換，如果故障消失，則為原集成電路損壞，如果故障依舊，則可能是集成電路外圍元器件損壞、更換的集成電路不良，也可能是外圍元器件故障未排除導致更換的集成電路又被損壞，還有些集成電路可能是未接收到其他電路送來的控制信號。
排除法使用要點如下：
①檢測時，最好在測得集成電路供電正常后再使用排除法，如果電源腳電壓不正常，先檢查修復供電電路。
②有些集成電路只需本身和外圍元器件正常就能正常工作，也有些集成電路（數(shù)字集成電路較多）還要求其他電路發(fā)送有關控制信號（或反饋信號）才能正常工作，對于這樣的集成電路，除了要檢查外圍元器件是否正常外，還要檢查集成電路是否接收到相關的控制信號。
③對外圍元器件很多的集成電路，使用排除法更為快捷，通常先檢查一些重要引腳的外圍元器件和易損壞的元器件。
①由于在未排除外圍元器件故障時直接更換集成電路，可能會使集成電路再次損壞。因此，對于工作在高電壓、大電流下的集成電路，最好在檢查外圍元器件正常的情況下再更換集成電路;對于工作在低電壓下的集成電路，也盡量在確定一些關鍵引腳的外圍元器件正常的情況下再更換集成電路。
②有些數(shù)字集成電路內(nèi)部含有程序，如果程序發(fā)生錯誤，即使集成電路外圍元器件和有關控制信號都正常，集成電路也不能正常工作。對于這種情況，可使用一些設備重新給集成電路寫入程序，或更換已寫入程序的集成電路。
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圖12-18開路測量電阻示意圖
集成電路LM324
圖12-19集成電路LM324
表12-5LM324各引腳對地的開路電阻數(shù)據(jù)
2.在路檢測法
在路檢測法是指在集成電路與其他電路連接時檢測集成電路的方法。
（1）在路直流電壓測量法
在路直流電壓測量法是指在通電的情況下，用萬用表直流電壓擋測量集成電路各引腳對地電壓，再與參考電壓進行比較來判斷故障的方法。
在路直流電壓測量法使用要點如下：
①為了減小測量時萬用表內(nèi)阻的影響，盡量使用內(nèi)阻高的萬用表。例如，MF47型萬用表直流電壓擋的內(nèi)阻為20kΩ/V，當選擇10V擋測量時，萬用表的內(nèi)阻為200kΩ。在測量時，萬用表內(nèi)阻會對被測電壓有一定的分流，從而使被測電壓比實際電壓略低，內(nèi)阻越大，對被測電路的電壓影響越小。MF50型萬用表直流電壓擋的內(nèi)阻較小，為10kΩ/V，使用它測量時對電路電壓影響就比MF47型萬用表更大。
②檢測時，首先測量電源腳電壓是否正常，如果電源腳電壓不正常，可檢查供電電路，如果供電電路正常，則可能是集成電路內(nèi)部損壞，或者集成電路某些引腳外圍元器件損壞，進而通過內(nèi)部電路使電源腳電壓不正常。
③在確定集成電路的電源腳電壓正常后，才可進一步測量其他引腳電壓是否正常。如果個別引腳電壓不正常，先檢測該腳外圍元器件，若外圍元器件正常，則為集成電路損壞，如果多個引腳電壓不正常，可通過集成電路內(nèi)部大致結構和外圍電路工作原理，分析這些引腳電壓是否因某個或某些引腳電壓變化而引起，著重檢查這些引腳的外圍元器件，若外圍元器件正常，則為集成電路損壞。
④有些集成電路在有信號輸入（動態(tài)）和無信號輸入（靜態(tài)）時某些引腳電壓可能不同，在將實測電壓與該集成電路的參考電壓對照時，要注意其測量條件，實測電壓也應在該條件下測得。例如，彩色電視機圖紙上標注出來的參考電壓通常是在接收彩條信號時測得的，實測時也應盡量讓電視機接收彩條信號。
⑤有些電子產(chǎn)品有多種工作方式，在不同的工作方式下和工作方式切換過程中，有關集成電路的某些引腳電壓會發(fā)生變化，對于這種集成電路，需要了解其電路工作原理才能作出準確的測量與判斷。例如，DVD機在光盤出、光盤入、光盤搜索和讀盤時，有關集成電路的某些引腳電壓會發(fā)生變化。
集成電路各引腳的直流電壓參考值可以參考有關圖紙或查閱有關資料來獲得。表12-6列出了彩色電視機常用的場掃描輸出集成電路LA7837的各引腳功能、直流電壓和在路電阻參考值。
表12-6LA7837的各引腳功能、直流電壓和在路電阻參考值
注：表中數(shù)據(jù)在康佳T5429D彩色電視機上測得。R正表示紅表筆測量、黑表筆接地;R反表示黑表筆測量、紅表筆接地。
（2）在路電阻測量法
在路電路測量法是指在切斷電源的情況下，用萬用表歐姆擋測量集成電路各引腳及其外圍元器件的正、反向電阻值，再與參考數(shù)據(jù)相比較來判斷故障的方法。
速學
在路電阻測量法使用要點如下：
①測量前一定要斷開被測電路的電源，以免損壞元器件和儀表，并避免測得的電阻值不準確。
②萬用表R×10kΩ擋內(nèi)部使用9V電池，有些集成電路工作電壓較低，如3.3V、5V，為了防止高電壓損壞被測集成電路，測量時萬用表最好選擇R×100Ω擋或R×1kΩ擋。
③在測量集成電路各引腳電阻時，一支表筆接地，另一支表筆接集成電路各引腳，如圖12-20所示，測得的阻值是該腳外圍元器件（R1、C）與集成電路內(nèi)部電路及有關外圍元器件的并聯(lián)值。如果發(fā)現(xiàn)個別引腳電阻與參考電阻差距較大，先檢測該引腳外圍元器件，如果外圍元器件正常，通常為集成電路內(nèi)部損壞;如果多數(shù)引腳電阻不正常，集成電路損壞的可能性很大，但也不能完全排除這些引腳外圍元器件損壞。
測量集成電路的在路電阻
圖12-20測量集成電路的在路電阻
（3）在路總電流測量法
在路總電流測量法是指測量集成電路的總電流來判斷故障的方法。
集成電路內(nèi)部元器件大多采用直接連接方式組成電路，當某個元器件被擊穿或開路時，通常對后級電路有一定的影響，從而使得整個集成電路的總工作電流減小或增大，因此測得集成電路的總電流后再與參考電流比較，過大、過小均說明集成電路或外圍元器件存在故障。電子產(chǎn)品的圖紙和有關資料一般不提供集成電路總電流參考數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)可在正常電子產(chǎn)品的電路中實測獲得。
在路測量集成電路的總電流如圖12-21所示，測量時既可以斷開集成電路的電源引腳直接測量電流，也可以測量電源引腳的供電電阻兩端電壓，然后利用I=U/R計算出電流值。
在路測量集成電路的總電流
圖12-21在路測量集成電路的總電流
3.排除法和代換法
不管是開路測量電阻法，還是在路檢測法，都需要知道相應的參考數(shù)據(jù)。如果無法獲得參考數(shù)據(jù)，可使用排除法和代換法。
（1）排除法
在使用集成電路時，需要給它外接一些元器件，如果集成電路不工作，可能是集成電路本身損壞，也可能是外圍元器件損壞。排除法是指先檢查集成電路各引腳外圍元器件，當外圍元器件均正常時，外圍元器件損壞導致集成電路工作不正常的原因則可排除，故障應為集成電路本身損壞。
（2）代換法
代換法是指當懷疑集成電路可能損壞時，直接用同型號正常的集成電路代換，如果故障消失，則為原集成電路損壞，如果故障依舊，則可能是集成電路外圍元器件損壞、更換的集成電路不良，也可能是外圍元器件故障未排除導致更換的集成電路又被損壞，還有些集成電路可能是未接收到其他電路送來的控制信號。
排除法使用要點如下：
①檢測時，最好在測得集成電路供電正常后再使用排除法，如果電源腳電壓不正常，先檢查修復供電電路。
②有些集成電路只需本身和外圍元器件正常就能正常工作，也有些集成電路（數(shù)字集成電路較多）還要求其他電路發(fā)送有關控制信號（或反饋信號）才能正常工作，對于這樣的集成電路，除了要檢查外圍元器件是否正常外，還要檢查集成電路是否接收到相關的控制信號。
③對外圍元器件很多的集成電路，使用排除法更為快捷，通常先檢查一些重要引腳的外圍元器件和易損壞的元器件。
代換法使用要點如下：
①由于在未排除外圍元器件故障時直接更換集成電路，可能會使集成電路再次損壞。因此，對于工作在高電壓、大電流下的集成電路，最好在檢查外圍元器件正常的情況下再更換集成電路;對于工作在低電壓下的集成電路，也盡量在確定一些關鍵引腳的外圍元器件正常的情況下再更換集成電路。
②有些數(shù)字集成電路內(nèi)部含有程序，如果程序發(fā)生錯誤，即使集成電路外圍元器件和有關控制信號都正常，集成電路也不能正常工作。對于這種情況，可使用一些設備重新給集成電路寫入程序，或更換已寫入程序的集成電路。
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