第5章 集成电路的识别及检测

第5章集成电路的识别与检测5.1集成电路的分类、命名方法及封装形式5.2集成电路的引脚识别及使用注意事项5.3集成电路的识别与检测技能实训

集成电路（IntegratedCircuit）是一种微型电子器件或部件。采用氧化、光刻、扩散、外延、蒸铝等半导体制造工艺，把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构。它在电路中用字母“IC”表示，也称芯片。5.1集成电路的分类、命名方法及封装形式5.1.1集成电路的分类、命名方法1．集成电路的分类（1）按制造工艺可分为半导体集成电路、薄膜集成电路和由二者组合而成的混合集成电路。（2）按功能可分为模拟集成电路和数字集成电路。（3）按集成度可分为小规模集成电路、中规模集成电路、大规模集成电路以及超大规模集成电路。（4）按外形可分为圆型、扁平型和双列直插型2．集成电路的型号命名法器件的型号由五部分组成，各部分符号及意义。5.1.2集成电路的封装形式封装是指把硅片上的电路引脚用导线连接到封装外壳的引脚上，封装形式是指安装半导体集成电路芯片用的外壳形式。1．DIP封装IP（DualIn-linePackage）封装，也称双列直插式封装，绝大多数中小规模集成电路均采用这种封装形式，其引脚数一般不超过100个。2．SMT贴片式封装（1）SO封装。引线比较少的小规模集成电路大多采用这种小型封装，。（2）QFP封装。QFP（QuadFlatPockage）为四侧引脚扁平封装，（3）PLCC封装。PLCC是集成电路的有引脚塑封芯片载体封装，（4）LCCC封装。LCCC是陶瓷芯片载体封装的SMD集成电路中没有引脚的一种封装（5）PQFN封装。PQFN（PowerQFN）封装是基于JEDEC标准四边扁平无引脚（QFN）封装的热性能增强版本。（6）BGA封装。BGA封装即球栅阵列封装，是将原来器件PLCC/QFP封装的J形或翼形电极引脚，改变成球形引脚5.1.3SMT集成电路的包装1．散装无引线且无极性的SMC元件可以散装，例如一般矩形、圆柱形电容器和电阻器。散装的元件成本低，但不利于自动化设备拾取和贴装。2．盘状编带包装编带包装适用于除大尺寸QFP、PLCC、LCCC芯片以外的其他元器件，其具体形式有纸编带、塑料编带和粘接式编带三种。3．管式包装管式包装主要用于SOP、SOJ、PLCC集成电路、PLCC插座和异形元件等，从整机产品的生产类型看，管式包装适合于品种多、批量小的产品。4．托盘包装托盘由碳粉或纤维材料制成，用于要求暴露在高温下的元件托盘通常具有150℃或更高的耐温。5.2集成电路的引脚识别及使用注意事项5.2.1集成电路的引脚识别引脚的排列情况常见的有以下3种形式：一是按圆周分布，即所有引脚分布在同一个圆周上；二是双列分布，即引脚分两行排列；三是单列分布，即引脚单行排列。5.2.2常用中小规模集成电路1．常用模拟集成电路模拟集成电路按用途可分为：集成运算放大器、集成振荡电路、集成稳压器、集成模拟乘法器、集成锁相环路、数模转换器、模数转换器、功率放大器、电压比较器、开关电容电路等。（1）集成运算放大器。简称运放，是一种高放大倍数的直流放大器。工作在放大区时，输入与输出呈线性关系，因此又被称为线性集成电路。（2）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器，最常用的是三端集成稳压器。（3）集成功率放大器。有小功率、中功率、大功率放大器等不同类型。2．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，一种为组合逻辑电路，另一种为时序逻辑电路。数字集成电路的种类繁多、品种丰富，但常用的标准数字集成电路主要有TTL型、ECL型和CMOS型三大类，其中TTL和CMOS两大系列为最常用。（1）TTL集成电路。TTL型集成电路是以双极型晶体管为开关元件，输入级采用多发射极晶体管形式，开关放大电路也都是由晶体管构成，所以称为“晶体管-晶体管-逻辑”，缩写为TTL。在速度和功耗方面，都处于现代数字集成电路的中等水平。品种丰富、互换性强、一般均以“74”（民用）或“54”（军用）为型号前缀。2）MOS集成电路。MOS集成电路是以金属-氧化物-半导体（MOS）场效应晶体管为主要元件构成的集成电路，简称MOSIC。CMOS集成电路主要有4000系列、54/74HCXXX系列、54/74HCTXXX系列、54/74HCUXX四大类。5.2.3集成电路的使用注意事项1．TTL电路使用注意事项（1）TTL电路的电源电压规定值为5V，最大值不能超过5.5V。（2）在电源接通时，不要插拨集成电路。（3）输出端不允许直接接电源或地，除三态和集电极开路的电路外，输出端不允许并联使用。（4）TTL电路的功耗较。（5）电路中多余不用的输入端不能悬空。2．CMOS电路使用注意事项（1）CMOS电路电源电压为3～18V。输入电压不允许超过电源电压范围的0.3V以上，或者说输入端电流不得超过±10mA。（2）CMOS集成电路的输入阻抗很高。（3）焊接的时候，一般用20W内热式，而且接地良好的电烙铁焊接。（4）存放CMOS集成电路时要屏蔽，一般放在金属容器中。（5）不要在带电情况下插入、拔出或焊接电路。（6）工作台不要铺塑料板、橡皮垫等带静电的物体。（7）电路中多余不用的输入端不允许悬空。5.3集成电路的识别与检测技能实训1．实训目的（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）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。2．实训器材（1）具有正负15V输出的直流稳压电源，每组配备一台机器；（2）各种类型、不同规格的新集成电路若干；（3）每人配备指针万用表1只。3．实训步骤任务1模拟集成电路的类型及其应用查阅要求：识别常用集成功放、集成运算放大器、集成三端稳压器的文字标注；查阅手册，找出其主要参数和应用场合任务2数字集成电路的类型及其应用查阅要求：识别常用74系列集成电路，40系列集成电路的字符标志，查阅手册并按照表中的要求进行填写。任务3集成电路LM324的检测（1）用指针万用表电阻挡分别测出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。将测量结果填入表中。（2）检测放大能力，并将测量结果填入表中（3）把运放接成一个放大系数为1的放大环节，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，说明运放是好的。【实训记录】将步骤（1）和（2）检测结果填入表中。任务4TTL集成门电路74LS20的逻辑功能测试本实训采用四输入双与非门74LS20，即在一块集成块内含有两个互相独立的与非门，每个与非门有四个输入端。其逻辑符号及引脚排列如图所示。NC表示该引脚为空脚，【操作步骤】（1）实训前准备以下备品与器材。①直流稳压电源一台，调至输出5V。②实验面包板一块，杜邦线若干（用于线路连接）。③74LS20一只、4.7kΩ电阻器一只、1kΩ电阻器一只、单刀双掷开关4只（用于切换高、低电平）、LED一只（用于逻辑电平显示）。（2）按图所示的原理图在面包板上搭接电路。①在面包板上合适的位置插上一个14P插座，按集成块上的定位标记插好74LS20。②门的四个输入端（1，2，4，5脚）接单刀双掷开关的中间端子，其他两个接线端子，上面的一个通过限流电阻（4.7kΩ）接电源正端，作为高电平信号；下面的一个接电源负端，作为低电平信号。以提供“0”与“1”逻辑电平，开关向上（或左），输出逻辑“1”，向下（或右）为逻辑“0”。门的输出端（6脚）接由LED发光二极管组成的逻辑电平显示器（与1kΩ限流电阻串联），LED亮为逻辑“1”，不亮为逻辑“0”。③将稳压电源开关打开，电压输出调至5V。在标准型TTL集成电路中，电源端Vcc一般排在左上端，接地端GND一般排在右下端。如74LS20为14脚芯片，14脚为Vcc，7脚为GND。将14脚和7脚分别连接到稳压电源的“+”，“-”接线端。（3）按表的真值表逐个测试集成块中两个与非门的逻辑功能。注意①TTL电路对电源电压