电路板中数字逻辑芯片的检修方法.pdf

数字逻辑芯片 数字逻辑芯片是个大家族。从整体上看,数字电路可以分为组合逻辑电路和 时序逻辑电路两大类。按制成工艺及材料又可以分为TTL数字逻辑电路和CMOS 逻辑电路。 TTL集成电路内部输入级和输出级都是晶体管结构，属于双极型数字集成电 路。 1.74系列，这是早期的产品，现仍在使用，但正逐渐被淘汰。 2.74H系列，这是 74 –系列的改进型，属于高速 TTL 产品。其 “与非门” 的平均传输时间达 10ns 左右，但电路的静态功耗较大，目前该系列产品使用越 来越少，逐渐被淘汰。 3.74S系列，这是TTL 的高速型肖特基系列。在该系列中，采用了抗饱和肖特 基二极管，速度较高，但品种较少。 4.74LS系列 ，这是当前 TTL 类型中的主要产品系列。品种和生产厂家都非 常多。性能价格比比较高，目前在中小规模电路中应用非常普遍。 5.74ALS系列，这是 “先进的低功耗肖特基”系列。属于 74LS –系列的后 继产品，速度 （典型值为 4ns） 、功耗 （典型值为 1mW）等方面都有较大的改 进，但价格比较高。 6.74AS系列．这是 74S系列的后继产品，尤其速度 （典型值为 1.5ns）有显 著的提高，又称 “先进 超高速肖特基”系列。 CMOS数字集成电路是利用NMOS管和PMOS管巧妙组合成的电路，属于一种 微功耗 的数字集成电路。 1.标准型 4000B/4500B 系列 该系列是以美国 RCA 公司的 CD4000B 系列和 CD4500B 系列制定的，与美国 Motorola 公司的 MC14000B 系列和 MC14500B 系 列产品完全兼容。该系列产品的最大特点是工作电 源电压范围宽 （ 3～18V） 、 功耗最小、速度较低、品种多、价格低廉，是目前 CMOS 集成 电路的主要应用 产品。 2.74HC –系列 54/74HC –系列是高速 CMOS 标准逻辑电路系列，具有与 74LS –系列同等的工作度和 CMOS 集成电路固有的低功耗及电源电压范围宽 等特点。74HCxxx 是 74LSxxx 同序号的翻 版，型号最后几位数字相同，表示电 路的逻辑功能、管脚排列完全兼容，为用 74HC替代74LS 提供了方便。 3.74AC –系列 该系列又称 “先进的 CMOS 集成电路”，54/74AC 系列具有 与 74AS 系列等同的工作速度 和与 CMOS 集成电路固有的低功耗及电源电压范 围宽等特点。 逻辑芯片的失效检测 TTL与非门电路 CMOS与非门电路 图9.1 两种半导体结构的与非门 图9.1是TTL和CMOS两种类型半导体与非门电路的内部结构，从结构来看，芯 片损坏可能性最大的是输出端对地或电源端短路，因为输出端带上负载，内部晶 体管相对发热和冲击要比其它部分大，通常损坏就体现为输出端对地或对电源端 阻值变小。而输入端的损坏机率相应的要小得多，最有可能是高压静电冲击，这 也会造成输入端对地或对电源端的阻值减小。 根据以上规律，总结一下针对数字逻辑芯片检测的方法： 1电阻扫描法 大部分芯片的损坏体现为芯片的输入输出管脚对地或电源短路，这是比较方 便定位的故障。操作方法是，使用万用表通断蜂鸣器档，如图9.3所示。先定位 黑表笔接地GND，使用红表笔去扫描触碰其它管脚，当蜂鸣器响起，观察蜂鸣器 档万用表显示的阻值，如果阻值小于1Ω，说明此管脚在PCB上就是和地连在一 起的，此时显示的只是表笔电阻和表笔与万用表的接触电阻，这种情况可以不必 在意；如果阻值1Ω以上，（根据经验统计，大多数情况在1Ω~20Ω之间），说明 相应节点可能对地短路，和此节点相连的元件都有短路嫌疑，可以就此入手继续 查询短路元件。然后红表笔固定接电源VCC，使用黑表笔再扫描一遍管脚。 以上方法可以排除大部分的数字电路芯片的故障。 绝大多数数字逻辑芯片的电源引脚安排都有一个规律，即第一排引脚的最后 一脚是GND，第二排引脚的最后一脚是VCC，如图9.2所示。因此在检修测试的 时候找电源脚可以根据这个规律来入手。 电源脚 接地脚