在PCB電路設計中會遇到需要代換IC的時候,下面就來分享一下代換IC時的技巧,幫助設計師在PCB電路設計時能更完美。
一、直接代換
直接代換是指用其他IC不經任何改動而直接取代原來的IC,代換后不影響機器的主要性能與指標。
其代換原則是:代換IC的功能、性能指標、封裝形式、引腳用途、引腳序號和間隔等幾方面均相同。其中IC的功能相同不僅指功能相同,還應注意邏輯極性相同,即輸出輸入電平極性、電壓、電流幅度必須相同。性能指標是指IC的主要電參數(或主要特性曲線)、最大耗散功率、最高工作電壓、頻率范圍及各信號輸入、輸出阻抗等參數要與原IC相近。功率小的代用件要加大散熱片。
1、同一型號IC的代換
同一型號IC的代換一般是可靠的,安裝集成PCB電路時,要注意方向不要搞錯,否則,通電時集成PCB電路很可能被燒毀。有的單列直插式功放IC,雖型號、功能、特性相同,但引腳排列順序的方向是有所不同的。例如,雙聲道功放ICLA4507,引腳有“正”、“反”之分,其起始腳標注(色點或凹坑)方向不同:沒有后綴與后綴為“R”,的IC等,例如M5115P與M5115RP。
2、型號前綴字母相同、數字不同IC的代換
這種代換只要相互間的引腳功能完全相同,其內部PCB電路和電參數稍有差異,也可相互直接代換。如:伴音中放ICLA1363和LA1365,后者比前者在IC第5腳內部增加了一個穩壓二極管,其它完全一樣。
一般情況下,前綴字母是表示生產廠家及PCB電路的類別,前綴字母后面的數字相同,大多數可以直接代換。但也少數特例,雖數字相同,但功能卻完全不同。例如,HA1364是伴音IC,而uPC1364是色解碼IC;數字是4558的,8腳的是運算放大器NJM4558,14腳的是CD4558數字PCB電路;故二者完全不能代換。所以一定還要看引腳功能。
有的廠家引進未封裝的IC芯片,然后加工成按本廠命名的產品,還有為了提高某些參數指標而改進的產品。這些產品常用不同型號進行命名或用型號后綴加以區別。例如,AN380與uPC1380可以直接代換,AN5620、TEA5620、DG5620等可以直接代換。
二、非直接代換
非直接代換是指不能進行直接代換的IC稍加修改外圍PCB電路,改變原引腳的排列或增減個別元件等,使之成為可代換的IC的方法。
代換原則:代換所用的IC可與原來的IC引腳功能不同、外形不同,但功能要相同,特性要相近;代換后不應影響原機性能。
1、不同封裝IC的代換
相同類型的IC芯片,但封裝外形不同,代換時只要將新器件的引腳按原器件引腳的形狀和排列進行整形。例如,AFTPCB電路CA3064和CA3064E,前者為圓形封裝,輻射狀引腳:后者為雙列直插塑料封裝,兩者內部特性完全一樣,按引腳功能進行連接即可。雙列ICAN7114、AN7115與LA4100、LA4102封裝形式基本相同,引腳和散熱片正好都相差180度。前面提到的AN5620帶散熱片雙列直插16腳封裝、TEA5620雙列直插18腳封裝,9、10腳位于集成PCB電路的右邊,相當于AN5620的散熱片,二者其它腳排列一樣,將9、10腳連起來接地即可使用。
2、PCB電路功能相同但個別引腳功能不同lC的代換
代換時可根據各個型號IC的具體參數及說明進行。如電視機中的AGC、視頻信號輸出有正、負極性的區別,只要在輸出端加接倒相器后即可代換。
3、類塑相同但引腳功能不同IC的代換
這種代換需要改變外圍PCB電路及引腳排列,因而需要一定的理論知識、完整的資料和豐富的實踐經驗與技巧。
4、有些空腳不應擅自接地
內部等效PCB電路和應用PCB電路中有的引出腳沒有標明,遇到空的引出腳時,不應擅自接地,這些引出腳為更替或備用腳,有時也作為內部連接。
5、組合代換
組合代換就是把同一型號的多塊IC內部未受損的PCB電路部分,重新組合成一塊完整的IC,用以代替功能不良的IC的方法。對買不到原配IC的情況下是十分適用的。但要求所利用IC內部完好的PCB電路一定要有接口引出腳。
非直接代換關鍵是要查清楚互相代換的兩種IC的基本電參數、內部等效PCB電路、各引腳的功能、IC部元件之間連接關系的資料。實際操作時予以注意。
(1)集成PCB電路引腳的編號順序,切勿接錯;
(2)為適應代換后的IC的特點,與其相連的外圍PCB電路的元件要作相應的改變;
(3)電源電壓要與代換后的工C相符,如果原PCB電路中電源電壓高,應設法降壓;電壓低,要看代換IC能否工作;
(4)代換以后要測量IC的靜態工作電流,如電流遠大于正常值,則說明PCB電路可能產生自激,這時須進行去耦、調整。若增益與原來有所差別,可調整反饋電阻阻值;
(5)代換后IC的輸入、輸出阻抗要與原PCB電路相匹配;檢查其驅動能力;
(6)在改動時要充分利用原PCB電路板上的腳孔和引線,外接引線要求整齊,避免前后交叉,以便檢查和防止PCB電路自激,特別是防止高頻自激;
(7)在通電前電源Vcc回路里最好再串接一直流電流表,降壓電阻阻值由大到小觀察集成PCB電路總電流的變化是否正常。
6、用分立元件代換IC
有時可用分立元件代換IC中被損壞的部分,使其恢復功能。代換前應了解該IC的內部功能原理、每個引出腳的正常電壓、波形圖及與外圍元件組成PCB電路的工作原理。同時還應考慮:
(1)信號能否從工C中取出接至外圍PCB電路的輸入端:
(2)經外圍PCB電路處理后的信號,能否連接到集成PCB電路內部的下一級去進行再處理(連接時的信號匹配應不影響其主要參數和性能)。如中放IC損壞,從典型應用PCB電路和內部PCB電路看,由伴音中放、鑒頻以及晉頻放大級成,可用信號輸入法找出損壞部分,若是音頻放大部分損壞,則可用分立元件代替。
附錄:7大PCB布局原則
(1)元器件最好單面放置。如果需要雙面放置元器件,在底層(BottomLayer)放置插針式元器件,元器件最好單面放置。
就有可能造成電路板不易安放,也不利于焊接,所以在底層(BottomLayer)最好只放置貼片元器件在底層,類似常見的計算機顯卡PCB板上的元器件布置方法。單面放置時只需在電路板的一個面上做絲印層,便于降低成本。
(2)合理安排接口元器件的位置和方向。一般來說,作為電路板和外界(電源、信號線)連接的連接器元器件,通常布置在電路板的邊緣,如串口和并口。
如果放置在電路板的中央,顯然不利于接線,接器元器件,也有可能因為其他元器件的阻礙而無法連接。另外在放置接口時要注意接口的方向,使得連接線可以另外在放置接口時要注意接口的方向順利地引出,遠離電路板。
接口放置完畢后,應當利用接口元器件的String(字符串)清晰地標明接口的種類;對于電源類接口,應當標明電壓等級,防止因接線錯誤導致電路板燒毀。
也就是說不要將電壓等級相差很大)高壓元器件和低壓元器件之間最好要有較寬的電氣隔離帶。不要將電壓等級相差很大的元器件擺放在一起,這樣既有利于電氣絕緣,對信號的隔離和抗干擾也有很大好處。
(4)電氣連接關系密切的元器件最好放置在一起。這就是模塊化的布局思想。
(5)對于易產生噪聲的元器件,例如時鐘發生器和晶振等高頻器件,在放置的時候應當盡量把它們放置在時鐘輸入端。
大電流電路和開關電路也容易產生噪聲,在布局的時候這些元器件或模塊也應該遠離邏輯控制電路和存儲電路等高速信號電路,如果可能的話,盡量采用控制板結合功率板的方式,利用接口來連接,以提高電路板整體的抗干擾能力和工作可靠性。
(6)在電源和芯片周圍盡量放置去耦電容和濾波電容。去耦電容和濾波電容的布置是改善電路板電源質量,提高抗干擾能力的一項重要措施。
在實際應用中,印制電路板的走線、引腳連線和接線都有在實際應用中可能帶來較大的寄生電感,導致電源波形和信號波形中出現高頻紋波和毛刺,而在電源和地之間放置可能帶來較大的寄生電感,導致電源波形和信號波形中出現高頻紋波和毛刺,一個0.1F的去耦電容的去耦電容可以有效地濾除這些高頻紋波和毛刺。
如果電路板上使用的是貼片電容,應該將貼片電容緊靠元器件的電源引腳。對于電源轉換芯片,或者電源輸入端,最好是布置一個10F或者更大的電容,以進一步改善電源質量。
(7)元器件的編號應該緊靠元器件的邊框布置,大小統一,方向整齊,不與元器件、過孔和焊盤重疊。
元器件或接插件的第1引腳表示方向;正負極的標志應該在PCB上明顯標出,不允許被覆蓋;電源變換元器件電源變換元器件(如DC/DC變換器,線性變換電源和開關電源)旁應該有足夠的散熱空間和安裝空間,外圍留有足夠的焊接空間等。
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原文標題:代換IC技巧,讓PCB電路設計更完美!(附7大PCB布局原則)
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