电路与电子技术实验及测试：集成电路的识别

2023-12-02 理论教育版权反馈

【摘要】：1－3集成电路的识别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。1－3－1集成电路简介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。1－3－2－3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。

1－3　集成电路的识别

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等。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。

1－3－1　集成电路简介

（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

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。常见的直插式封装如图1－3－1，典型的表面贴装式封装如图1－3－2。

图1－3－1　常见的直插式封装

图1－3－2　典型的表面贴装式封装

（3）管脚排列

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。

1－3－2　常用模拟集成电路

1－3－2－1　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。

1－3－2－2　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交流放大器，（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

双运放及四运放中除电源外，内部运放相互独立。

运算放大器有两个输入端，一个输出端。同相输入端用“＋”表示，反向输入端用“－”表示。

（4）检测

方法1：把运放接成一个放大系数为1的电路，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2：①用万用表电阻档分别测出LM324的A₁～A₄四组运放引脚的电阻值，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×1kΩ档，从A₁开始，依次测出引脚间的电阻值，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。

图1－3－3　运算放大器符号及LM324管脚图

②检测放大能力：LM324接上±15V电压（4脚接＋15V；11脚接－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。

③用万用表测量运放μA741的好坏：主要测正负电源脚与其它各引脚之间是否短路，若无短路则正确。用指针式万用表的R×1kΩ档测试，对于完好的μA741，测试结果应该如表1－3－1所示，如果测得阻值与表中值相差太多，说明运放的差动输入级或者推挽输出管有损坏。

表1－3－1　μA741管脚间的阻值范围

(www.chuimin.cn)

（5）运放常见故障

①无输出：有信号输入，输出端无输出。原因：未加工作电源；集成块坏。

②不能调零：调整外接电位器，输出端无反应。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。原因：反馈前后信号的相位差在360度以上，也就是能够形成正反馈；印刷板的布线或阻容元件排列不佳等。

1－3－2－3　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。三端集成稳压器有：

（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。

（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；

1－3－2－4　集成功率放大器

LM386典型应用电路，用于对音频信号的放大。图1－3－4中1与8端间的R、C用来调节电压放大倍数，此电压增益为50；7端的C是去耦电容，防止电路自激振荡；5端的R（10Ω）、C（0．047μF）组成容性负载，用以抵消扬声器部分的感性负载；5端的C（220μF）为功放的输出电容。

图1－3－4　LM386典型应用电路

1－3－3　常用数字集成电路

1－3－3－1　常用数字集成电路分类

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和CMOS两大系列。

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、同或门、异或门及施密特触发器等。

1－3－3－2　数字集成电路的电路参数

表1－3－2　数字集成电路的电路参数

1－3－4　集成电路的检测

1－3－4－1　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，与标准值比较，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。

1－3－4－2　在线检测的技巧

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。

1－3－4－3　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。

电路与电子技术实验及测试：集成电路的识别

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