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數(shù)字集成電路的故障類型

姚小熊27 ? 來源:電工學(xué)習(xí)網(wǎng) ? 作者:電工學(xué)習(xí)網(wǎng) ? 2020-09-16 10:14 ? 次閱讀

通常可以將每一塊集成電路芯片(以下簡(jiǎn)稱為“芯片”)看成是帶有電源端,輸入、輸出端,且具有一定功能的黑色方塊,對(duì)它的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)可以不去了解,只要判明它的電源端并了解其輸入、輸出之間的關(guān)系和特性即可。如果其輸入與輸出的特性參數(shù)符合要求,輸入與輸出之間的邏輯關(guān)系正確,則認(rèn)為是正常的,否則表明組件有故障。一般組件故障可以分為兩類:

①芯片內(nèi)部電路的故障;②芯片外部電路的故障。

(1)芯片內(nèi)部電路故障。

1)輸入、輸出腳脫焊開路。

2)輸入、輸出腳與Ucc電源或和地線短路。

3) Ucc電源和地線以外的兩個(gè)引線之間短路。

4)芯片內(nèi)部邏輯功能失效。

(2)芯片外部電路故障。

1) Ucc電源和地線與外部電路節(jié)點(diǎn)之間短路。

2) Ucc電源和地線之外的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間短路。

3)信號(hào)開路。

4)外部元件故障,如電感、電容電阻等。

綜上所述,芯片的故障類型有開路、短路和功能失效三種情況。大量的實(shí)踐證明,芯片的動(dòng)態(tài)參數(shù)(延遲時(shí)間、上升邊沿時(shí)間、下降邊沿時(shí)間)失效情況較少,而靜態(tài)參數(shù)、靜態(tài)功能失效情況較多。

靜態(tài)參數(shù)和靜態(tài)功能是在直流電壓信號(hào)和低頻信號(hào)下測(cè)試的參數(shù)與功能。其功能故障一般有以下幾種。

(1)芯片的功能電流過大,芯片發(fā)熱,使芯片功能失效。

(2)芯片的輸入電流過大,使前級(jí)負(fù)載加重,將前級(jí)信號(hào)或電平拉垮。

(3)幾個(gè)輸入端的交叉漏電流過大,從而引起邏輯功能失效。

(4)輸入和輸出引腳中有開路或短路,致使功能失效。

(5)芯片的頻率特性變壞,當(dāng)工作頻率升高時(shí),輸出電平的幅度降到3V(對(duì)工作電源電壓為5V的芯片而言)以下,致使功能失效。

(6)芯片內(nèi)部輸出管負(fù)載特性變壞,低電平升高,大于0.8V(如在1~2V之間),使邏輯產(chǎn)生錯(cuò)誤。

(7)芯片內(nèi)部驅(qū)動(dòng)管輸出電流太小,不能驅(qū)動(dòng)下一級(jí)負(fù)載,使邏輯出錯(cuò)。

(8)高、低電平不符合要求,如低電平大于0.6V、高電平小于2.8V,這樣的電平一般被稱為危險(xiǎn)電平或不可靠電平,具有這樣輸出電平的芯片應(yīng)當(dāng)剔除。但要注意,當(dāng)集電極開路而芯片的輸出端不加匹配電阻時(shí)也會(huì)產(chǎn)生故障電平,但這不是芯片有故障,不應(yīng)剔除。

以上介紹的基本上屬于數(shù)字集成電路的故障類型,對(duì)于其他集成電路(如模擬線性集成電路)可作為借鑒。

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