初步揭開集成電路的工作秘密
來源：http://www.py519.com 作者：yijinkj 2014年09月25
官方把這樣一個能布線互聯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.諾伊恩所發明,在60年代可以慢慢發展起來的一種新型半導體器件.它是經過氧化,光刻,擴散,外延,蒸鋁等半導體制造工藝,把構成具有一定功能的電路所需的半導體,電阻,晶振等元件及它們之間的連接導線全部集成在硅片上,然后焊接封裝在一個管殼內的電子器件成為具有所需電路功能的微型結構；其中所有元件在結構上已組成一個整體,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,對于現代信息社會非常重要.雖然設計開發一個復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速度應用.這些年來,IC 持續向更小的外型尺寸發展,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在設計師手里,使電子電路的開發趨向于小型化,高速化.越來越多的應用已經由復雜的模擬電路轉化為簡單的數字邏輯集成電路.
IC的分類就像石英晶振類別一樣,不同規格有不一樣的封裝,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字,可以分為：模擬集成電路,數字集成電路和混合信號集成電路（模擬和數字在一個芯片上）.
數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,觸發器,多任務器和其他電路.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.這些數字IC, 以微處理器,數字信號處理器（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,混頻的功能等.通過使用專家所設計,具有良好特性的模擬集成電路,減輕了電路設計師的重擔,不需凡事再由基礎的一個個晶體管處設計起.
IC可以把模擬和數字電路集成在一個單芯片上,以做出如模擬數字轉換器（A/D converter）和數字模擬轉換器（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,例如開關電源集成電路出現故障我們該如何檢測
1.開關電源集成電路的關鍵腳電壓是電源端(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.內置大功率開關管的厚膜集成電路,還可通過測量開關管C,B,E極之間的正,反向電阻值,來判斷開關管是否正常.
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.若測得各引腳的數據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鍵測試引腳是VDD電源端,RESET復位端,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.在路測量這些關鍵腳對地的電阻值和電壓值,看是否與正常值(可從產品電路圖或有關維修資料中查出)相同.不同型號微處理器的RESET復位電壓也不相同,有的是低電平復位,即在開機瞬間為低電平,復位后維持高電平;有的是高電平復位,即在開關瞬間為高電平,復位后維持低電平.
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,對于現代信息社會非常重要.雖然設計開發一個復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速度應用.這些年來,IC 持續向更小的外型尺寸發展,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在設計師手里,使電子電路的開發趨向于小型化,高速化.越來越多的應用已經由復雜的模擬電路轉化為簡單的數字邏輯集成電路.
IC的分類就像石英晶振類別一樣,不同規格有不一樣的封裝,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字,可以分為：模擬集成電路,數字集成電路和混合信號集成電路（模擬和數字在一個芯片上）.
數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,觸發器,多任務器和其他電路.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.這些數字IC, 以微處理器,數字信號處理器（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,混頻的功能等.通過使用專家所設計,具有良好特性的模擬集成電路,減輕了電路設計師的重擔,不需凡事再由基礎的一個個晶體管處設計起.
IC可以把模擬和數字電路集成在一個單芯片上,以做出如模擬數字轉換器（A/D converter）和數字模擬轉換器（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,例如開關電源集成電路出現故障我們該如何檢測
1.開關電源集成電路的關鍵腳電壓是電源端(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.內置大功率開關管的厚膜集成電路,還可通過測量開關管C,B,E極之間的正,反向電阻值,來判斷開關管是否正常.
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.若測得各引腳的數據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鍵測試引腳是VDD電源端,RESET復位端,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.在路測量這些關鍵腳對地的電阻值和電壓值,看是否與正常值(可從產品電路圖或有關維修資料中查出)相同.不同型號微處理器的RESET復位電壓也不相同,有的是低電平復位,即在開機瞬間為低電平,復位后維持高電平;有的是高電平復位,即在開關瞬間為高電平,復位后維持低電平.
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