首頁晶振行業(yè)動態(tài) 初步揭開集成電路的工作秘密
初步揭開集成電路的工作秘密
來源：http://eitherspanlaw.com 作者：yijinkj 2014年09月25
官方把這樣一個能布線互聯(lián)把一些所需要的晶體管,二極管,晶振,電容和電感稱為集成電路,俗稱IC或者芯片.20世紀50年代后期被杰克-基爾比和羅伯特.諾伊恩所發(fā)明,在60年代可以慢慢發(fā)展起來的一種新型半導(dǎo)體器件.它是經(jīng)過氧化,光刻,擴散,外延,蒸鋁等半導(dǎo)體制造工藝,把構(gòu)成具有一定功能的電路所需的半導(dǎo)體,電阻,晶振等元件及它們之間的連接導(dǎo)線全部集成在硅片上,然后焊接封裝在一個管殼內(nèi)的電子器件成為具有所需電路功能的微型結(jié)構(gòu)；其中所有元件在結(jié)構(gòu)上已組成一個整體,使電子元件向著微小型化,低功耗,智能化和高可靠性方面邁進了一大步.
實話說了解集成電路還是從事石英晶振這行以來略懂一些,最先進的集成電路是微處理器或多核處理器的"核心(cores)",可以控制電腦到手機顯示數(shù)字微波爐的一切.存儲器和ASIC是其他集成電路家族的例子,對于現(xiàn)代信息社會非常重要.雖然設(shè)計開發(fā)一個復(fù)雜集成電路的成本非常高,但是當分散到通常以百萬計的產(chǎn)品上,每個IC的成本最小化.IC的性能很高,因為小尺寸帶來短路徑,使得低功率邏輯電路可以在快速開關(guān)速度應(yīng)用.這些年來,IC 持續(xù)向更小的外型尺寸發(fā)展,使得每個芯片可以封裝更多的電路.這樣增加了每單位面積容量,可以降低成本和增加功能集成電路中的晶體管數(shù)量,每兩年增加一倍.隨著外形尺寸縮小,幾乎所有的指標都相繼改善了單位成本和開關(guān)功率消耗下降,速度提高.在電子城我們可以看到各式各樣的集成電路,隨便一個IC對于外行人來說都很難參透,越來越多的電路以集成芯片的方式出現(xiàn)在設(shè)計師手里,使電子電路的開發(fā)趨向于小型化,高速化.越來越多的應(yīng)用已經(jīng)由復(fù)雜的模擬電路轉(zhuǎn)化為簡單的數(shù)字邏輯集成電路.
IC的分類就像石英晶振類別一樣,不同規(guī)格有不一樣的封裝,用處不同IC也不一樣里面的元器件也會有所改變,依照電路屬模擬或數(shù)字,可以分為：模擬集成電路,數(shù)字集成電路和混合信號集成電路（模擬和數(shù)字在一個芯片上）.
數(shù)字集成電路可以包含任何東西,在幾平方毫米上有從幾千到百萬的邏輯門,觸發(fā)器,多任務(wù)器和其他電路.這些電路的小尺寸使得與板級集成相比,有更高速度,更低功耗并降低了制造成本.這些數(shù)字IC, 以微處理器,數(shù)字信號處理器（DSP）和單片機為代表,工作中使用二進制,處理1和0信號.
模擬集成電路有,例如傳感器,電源控制電路和運放,處理模擬信號.完成放大,濾波,解調(diào),混頻的功能等.通過使用專家所設(shè)計,具有良好特性的模擬集成電路,減輕了電路設(shè)計師的重擔,不需凡事再由基礎(chǔ)的一個個晶體管處設(shè)計起.
IC可以把模擬和數(shù)字電路集成在一個單芯片上,以做出如模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（A/D converter）和數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器（D/A converter）等器件.這種電路提供更小的尺寸和更低的成本,但是對于信號沖突必須小心.前面說到IC的尺寸也變的越來越小,這無疑與板子上的各種元器件有關(guān)電容,電阻,包括有源晶振體積都追求薄片化促使整體IC尺寸變的更緊湊.IC固然好也有損壞的時候,例如開關(guān)電源集成電路出現(xiàn)故障我們該如何檢測
1.開關(guān)電源集成電路的關(guān)鍵腳電壓是電源端(VCC),激勵脈沖輸出端,電壓檢測輸入端,電流檢測輸入端.測量各引腳對地的電壓值和電阻值,若與正常值相差較大,在其外圍元器件正常的情況下,可以確定是該集成電路已損壞.內(nèi)置大功率開關(guān)管的厚膜集成電路,還可通過測量開關(guān)管C,B,E極之間的正,反向電阻值,來判斷開關(guān)管是否正常.
2.音頻功放集成電路的檢測
檢查音頻功放集成電路時,應(yīng)先檢測其電源端(正電源端和負電源端),音頻輸入端,音頻輸出端及反饋端對地的電壓值和電阻值.若測得各引腳的數(shù)據(jù)值與正常值相差較大,其外圍元件與正常,則是該集成電路內(nèi)部損壞.對引起無聲故障的音頻功放集成電路,測量其電源電壓正常時,可用信號干擾法來檢查.測量時,萬用表應(yīng)置于R×1檔,將紅表筆接地,用黑表筆點觸音頻輸入端,正常時揚聲器中應(yīng)有較強的“喀喀”聲.
3.微處理器集成電路的檢測
微處理器集成電路的關(guān)鍵測試引腳是VDD電源端,RESET復(fù)位端,XIN晶振信號輸入端,XOUT晶振信號輸出端及其他各線輸入,輸出端.在路測量這些關(guān)鍵腳對地的電阻值和電壓值,看是否與正常值(可從產(chǎn)品電路圖或有關(guān)維修資料中查出)相同.不同型號微處理器的RESET復(fù)位電壓也不相同,有的是低電平復(fù)位,即在開機瞬間為低電平,復(fù)位后維持高電平;有的是高電平復(fù)位,即在開關(guān)瞬間為高電平,復(fù)位后維持低電平.
實話說了解集成電路還是從事石英晶振這行以來略懂一些,最先進的集成電路是微處理器或多核處理器的"核心(cores)",可以控制電腦到手機顯示數(shù)字微波爐的一切.存儲器和ASIC是其他集成電路家族的例子,對于現(xiàn)代信息社會非常重要.雖然設(shè)計開發(fā)一個復(fù)雜集成電路的成本非常高,但是當分散到通常以百萬計的產(chǎn)品上,每個IC的成本最小化.IC的性能很高,因為小尺寸帶來短路徑,使得低功率邏輯電路可以在快速開關(guān)速度應(yīng)用.這些年來,IC 持續(xù)向更小的外型尺寸發(fā)展,使得每個芯片可以封裝更多的電路.這樣增加了每單位面積容量,可以降低成本和增加功能集成電路中的晶體管數(shù)量,每兩年增加一倍.隨著外形尺寸縮小,幾乎所有的指標都相繼改善了單位成本和開關(guān)功率消耗下降,速度提高.在電子城我們可以看到各式各樣的集成電路,隨便一個IC對于外行人來說都很難參透,越來越多的電路以集成芯片的方式出現(xiàn)在設(shè)計師手里,使電子電路的開發(fā)趨向于小型化,高速化.越來越多的應(yīng)用已經(jīng)由復(fù)雜的模擬電路轉(zhuǎn)化為簡單的數(shù)字邏輯集成電路.
IC的分類就像石英晶振類別一樣,不同規(guī)格有不一樣的封裝,用處不同IC也不一樣里面的元器件也會有所改變,依照電路屬模擬或數(shù)字,可以分為：模擬集成電路,數(shù)字集成電路和混合信號集成電路（模擬和數(shù)字在一個芯片上）.
數(shù)字集成電路可以包含任何東西,在幾平方毫米上有從幾千到百萬的邏輯門,觸發(fā)器,多任務(wù)器和其他電路.這些電路的小尺寸使得與板級集成相比,有更高速度,更低功耗并降低了制造成本.這些數(shù)字IC, 以微處理器,數(shù)字信號處理器（DSP）和單片機為代表,工作中使用二進制,處理1和0信號.
模擬集成電路有,例如傳感器,電源控制電路和運放,處理模擬信號.完成放大,濾波,解調(diào),混頻的功能等.通過使用專家所設(shè)計,具有良好特性的模擬集成電路,減輕了電路設(shè)計師的重擔,不需凡事再由基礎(chǔ)的一個個晶體管處設(shè)計起.
IC可以把模擬和數(shù)字電路集成在一個單芯片上,以做出如模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（A/D converter）和數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器（D/A converter）等器件.這種電路提供更小的尺寸和更低的成本,但是對于信號沖突必須小心.前面說到IC的尺寸也變的越來越小,這無疑與板子上的各種元器件有關(guān)電容,電阻,包括有源晶振體積都追求薄片化促使整體IC尺寸變的更緊湊.IC固然好也有損壞的時候,例如開關(guān)電源集成電路出現(xiàn)故障我們該如何檢測
1.開關(guān)電源集成電路的關(guān)鍵腳電壓是電源端(VCC),激勵脈沖輸出端,電壓檢測輸入端,電流檢測輸入端.測量各引腳對地的電壓值和電阻值,若與正常值相差較大,在其外圍元器件正常的情況下,可以確定是該集成電路已損壞.內(nèi)置大功率開關(guān)管的厚膜集成電路,還可通過測量開關(guān)管C,B,E極之間的正,反向電阻值,來判斷開關(guān)管是否正常.
2.音頻功放集成電路的檢測
檢查音頻功放集成電路時,應(yīng)先檢測其電源端(正電源端和負電源端),音頻輸入端,音頻輸出端及反饋端對地的電壓值和電阻值.若測得各引腳的數(shù)據(jù)值與正常值相差較大,其外圍元件與正常,則是該集成電路內(nèi)部損壞.對引起無聲故障的音頻功放集成電路,測量其電源電壓正常時,可用信號干擾法來檢查.測量時,萬用表應(yīng)置于R×1檔,將紅表筆接地,用黑表筆點觸音頻輸入端,正常時揚聲器中應(yīng)有較強的“喀喀”聲.
3.微處理器集成電路的檢測
微處理器集成電路的關(guān)鍵測試引腳是VDD電源端,RESET復(fù)位端,XIN晶振信號輸入端,XOUT晶振信號輸出端及其他各線輸入,輸出端.在路測量這些關(guān)鍵腳對地的電阻值和電壓值,看是否與正常值(可從產(chǎn)品電路圖或有關(guān)維修資料中查出)相同.不同型號微處理器的RESET復(fù)位電壓也不相同,有的是低電平復(fù)位,即在開機瞬間為低電平,復(fù)位后維持高電平;有的是高電平復(fù)位,即在開關(guān)瞬間為高電平,復(fù)位后維持低電平.
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