Техники замены ИС в проектировании печатных плат 

Техники замены ИС в проектировании печатных плат
В процессе проектирования печатных плат иногда возникает необходимость замены интегральных схем. Ниже приведены рекомендации по замене ИС, которые помогут дизайнерам создавать более совершенные схемы.
1. Прямая замена
Прямая замена означает замену исходного ИС другим ИС без каких-либо изменений, при этом не влияя на основные характеристики и показатели работы оборудования.
Принцип замены заключается в следующем: функции ИС, показатели производительности, тип корпуса, назначение выводов, номера и расстояние между выводами должны быть идентичными. Равенство функций ИС подразумевает не только одинаковую функциональность, но и совпадение логической полярности, то есть полярность уровней входного и выходного сигналов, напряжения, амплитуды тока должны быть одинаковыми. Показатели производительности включают основные электрические параметры (или основные характеристические кривые), максимальную рассеиваемую мощность, максимальное рабочее напряжение, частотный диапазон, а также входное и выходное сопротивление сигналов, которые должны быть близки к исходному ИС. При замене на менее мощный компонент необходимо увеличить площадь радиатора.
1. Замена ИС одного типа
Замена ИС одного типа обычно надежна, но при установке интегральной печатной платы необходимо убедиться, что направление правильно, иначе при подаче питания плата может быть повреждена. У некоторых однорядных динамических усилителей ИС, даже при одинаковом типе, функциональности и характеристиках, порядок расположения выводов может отличаться. Например, в двухканальном усилителе ИС LA4507 выводы имеют “правильное” и “обратное” направление, при этом маркировка начального вывода (цветная точка или вмятина) различается: ИС без суффикса и с суффиксом “R”, например, M5115P и M5115RP.
2. Замена ИС с одинаковыми буквами префикса модели и разными цифрами
Такая замена возможна, если функции выводов полностью совпадают, а внутренняя схема печатной платы и электрические параметры лишь незначительно отличаются. Например, усилители звукового сопровождения ICL1363 и LA1365: во втором случае на 5-м выводе ИС добавлен стабилитрон, остальное идентично.
Обычно префиксные буквы обозначают производителя и категорию печатной платы. Если цифры после префикса совпадают, большинство можно заменить напрямую. Однако есть и исключения: хотя цифры одинаковы, функции совершенно различны. Например, HA1364 — это интегральная схема для сопроводительного звука, а uPC1364 — интегральная схема для декодирования цвета. Для цифры 4558: 8-контактная — это операционный усилитель NJM4558, а 14-контактная — цифровая печатная плата CD4558. Таким образом, они полностью несовместимы. Поэтому необходимо обязательно проверять функциональность контактов.
Некоторые производители ввозят неупакованные ИС-чипы, которые затем обрабатывают в продукцию, названную по названию завода, а также улучшают параметры для повышения показателей. Эти продукты часто обозначаются разными моделями или различаются с помощью суффиксов. Например, AN380 и uPC1380 могут быть заменены напрямую, как и AN5620, TEA5620, DG5620 и другие.

2. Непрямая замена

Непрямая замена относится к методу модификации периферийных печатных плат ИС, которые нельзя заменить напрямую, путем незначительных изменений в схеме, таких как перестановка выводов или добавление/удаление отдельных компонентов, чтобы сделать их взаимозаменяемыми.

Принцип замены: Заменяемый ИС может иметь отличные от исходного ИС функции выводов, разный внешний вид, но должен быть функционально эквивалентен и обладать схожими характеристиками; после замены производительность устройства не должна изменяться.

1. Замена различных типов интегральных схем с разным корпусом

IC-чипы одного типа, но с разным корпусом. При замене достаточно придать выводам нового компонента форму и расположение, соответствующие выводам исходного. Например, микросхема AFTPCB CA3064 имеет круглый корпус с радиальными выводами, а CA3064E — DIP-корпус с двумя рядами выводов. Обе обладают одинаковыми внутренними характеристиками, поэтому их можно подключить по функциональности выводов. IC-чипы AN7114 и AN7115, а также LA4100 и LA4102 имеют практически одинаковую конструкцию корпуса, при этом выводы и радиаторы отличаются на 180 градусов. Упомянутые ранее AN5620 (16-выводной DIP с радиатором) и TEA5620 (18-выводной DIP) имеют выводы 9 и 10, расположенные справа от интегральной микросхемы, что соответствует радиатору AN5620. Остальные выводы у них одинаково распределены, поэтому можно соединить выводы 9 и 10 вместе и заземлить для использования.

2. Замена микросхем IC с одинаковой функциональностью PCB, но различающейся функцией отдельных выводов.

При замене можно руководствоваться конкретными параметрами и описанием каждого типа ИС. Например, в телевизорах AGC и выходные сигналы видео имеют различия в полярности, но после подключения инвертора на выходе замена возможна.

3. Замена ИС с одинаковыми классами, но разными функциями выводов

Такая замена требует изменения внешней печатной платы и расположения выводов, поэтому необходимо определённое теоретическое знание, полные документы, а также богатый практический опыт и навыки.

4. Некоторые незаземленные провода не следует заземлять без разрешения.

Внутренние эквивалентные PCB-схемы и применяемые PCB-схемы содержат выводы, не указанные на схеме. При встрече пустого вывода не следует произвольно заземлять его. Эти выводы являются альтернативными или резервными, а иногда также используются для внутренних соединений.
5. Комбинированная замена

Комбинированная замена – это способ перегруппировки нескольких неповрежденных частей схемы PCB внутри одного и того же типа IC в один полный IC вместо плохо функционирующего IC. Это применимо в тех случаях, когда оригинальная IC не может быть приобретена. Тем не менее, требуется, чтобы используемые схемы PCB, которые хорошо развиты внутри IC, имели выход интерфейса.

Ключ к непрямой замене заключается в том, чтобы выяснить основные электрические параметры двух взаимозаменяемых IC, внутренние эквивалентные схемы PCB, функции каждого вывода и информацию о связи между компонентами IC. Внимание при практической эксплуатации.

(1) Порядок нумерации выводов интегральных схем PCB без ошибок;

(2) Для адаптации к характеристикам заменяемой IC элементы периферийной схемы PCB, к которой она подключена, должны быть соответствующим образом изменены;

(3) Напряжение питания должно соответствовать заменяемому рабочему C, если напряжение питания в оригинальной схеме PCB высокое, следует попытаться снизить напряжение; Низкое напряжение зависит от того, будет ли работать замена IC;

(4) После замены измеряется статический рабочий ток IC, если ток намного превышает нормальное значение, что указывает на то, что схема PCB может генерировать самовозбуждение, которое должно быть развязано и отрегулировано. Если усиление отличается от первоначального, можно отрегулировать сопротивление обратной связи;

(5) Импортное и выходное сопротивление IC после замены должно соответствовать оригинальной схеме PCB; Проверьте его движущую силу;

(6) При внесении изменений необходимо в полной мере использовать отверстия для ног и провода на оригинальной плате PCB, внешние провода должны быть аккуратными, чтобы избежать пересечения спереди и сзади, чтобы проверить и предотвратить самовозбуждение схемы PCB, особенно высокочастотное самовозбуждение;

(7) В контуре VCC источника питания до включения лучше всего последовательно подключить амперметр постоянного тока, а сопротивление сопротивления сброса напряжения от большого до малого, чтобы наблюдать, является ли изменение общего тока интегрированной схемы PCB нормальным.

Замена IC дискретными элементами

Иногда отдельные компоненты могут быть заменены поврежденными частями IC, чтобы восстановить их функциональность. Перед заменой следует понимать принцип внутренней функции IC, нормальное напряжение каждой выходной ноги, схему формы волны и принцип работы схемы PCB, состоящей из периферийных элементов. В то же время следует рассмотреть следующие вопросы:

(1) Может ли сигнал быть извлечен из рабочего C и подключен к входному концу периферийной схемы PCB;

(2) Может ли сигнал, обработанный периферийной схемой PCB, быть подключен к следующему уровню внутри интегрированной схемы PCB для повторной обработки (соответствие сигнала при соединении не должно влиять на его основные параметры и производительность). Если IC поврежден в середине, с точки зрения типичного применения схемы PCB и внутренней схемы PCB, в сочетании с воспроизведением, детектированием частоты и усилением частоты Цзинь, можно найти поврежденную часть с помощью метода ввода сигнала, а если повреждена часть усиления звука, ее можно заменить дискретным элементом.