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初步揭开集成电路的工作秘密

来源：http://www.hneyq.com 作者：yijinkj 2014年09月25

官方把这样一个能布线互联把一些所需要的晶体管,二极管,晶振,电容和电感称为集成电路,俗称IC或者芯片.20世纪50年代后期被杰克-基尔比和罗伯特.诺伊恩所发明,在60年代可以慢慢发展起来的一种新型半导体器件.它是经过氧化,光刻,扩散,外延,蒸铝等半导体制造工艺,把构成具有一定功能的电路所需的半导体,电阻,晶振等元件及它们之间的连接导线全部集成在硅片上,然后焊接封装在一个管壳内的电子器件成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体,使电子元件向着微小型化,低功耗,智能化和高可靠性方面迈进了一大步.
实话说了解集成电路还是从事石英晶振这行以来略懂一些,最先进的集成电路是微处理器或多核处理器的"核心(cores)",可以控制电脑到手机显示数字微波炉的一切.存储器和ASIC是其他集成电路家族的例子,对于现代信息社会非常重要.虽然设计开发一个复杂集成电路的成本非常高,但是当分散到通常以百万计的产品上,每个IC的成本最小化.IC的性能很高,因为小尺寸带来短路径,使得低功率逻辑电路可以在快速开关速度应用.这些年来,IC 持续向更小的外型尺寸发展,使得每个芯片可以封装更多的电路.这样增加了每单位面积容量,可以降低成本和增加功能集成电路中的晶体管数量,每两年增加一倍.随着外形尺寸缩小,几乎所有的指标都相继改善了单位成本和开关功率消耗下降,速度提高.在电子城我们可以看到各式各样的集成电路,随便一个IC对于外行人来说都很难参透,越来越多的电路以集成芯片的方式出现在设计师手里,使电子电路的开发趋向于小型化,高速化.越来越多的应用已经由复杂的模拟电路转化为简单的数字逻辑集成电路.
IC的分类就像石英晶振类别一样,不同规格有不一样的封装,用处不同IC也不一样里面的元器件也会有所改变,依照电路属模拟或数字,可以分为：模拟集成电路,数字集成电路和混合信号集成电路（模拟和数字在一个芯片上）.
数字集成电路可以包含任何东西,在几平方毫米上有从几千到百万的逻辑门,触发器,多任务器和其他电路.这些电路的小尺寸使得与板级集成相比,有更高速度,更低功耗并降低了制造成本.这些数字IC, 以微处理器,数字信号处理器（DSP）和单片机为代表,工作中使用二进制,处理1和0信号.
模拟集成电路有,例如传感器,电源控制电路和运放,处理模拟信号.完成放大,滤波,解调,混频的功能等.通过使用专家所设计,具有良好特性的模拟集成电路,减轻了电路设计师的重担,不需凡事再由基础的一个个晶体管处设计起.
IC可以把模拟和数字电路集成在一个单芯片上,以做出如模拟数字转换器（A/D converter）和数字模拟转换器（D/A converter）等器件.这种电路提供更小的尺寸和更低的成本,但是对于信号冲突必须小心.前面说到IC的尺寸也变的越来越小,这无疑与板子上的各种元器件有关电容,电阻,包括有源晶振体积都追求薄片化促使整体IC尺寸变的更紧凑.IC固然好也有损坏的时候,例如开关电源集成电路出现故障我们该如何检测
1.开关电源集成电路的关键脚电压是电源端(VCC),激励脉冲输出端,电压检测输入端,电流检测输入端.测量各引脚对地的电压值和电阻值,若与正常值相差较大,在其外围元器件正常的情况下,可以确定是该集成电路已损坏.内置大功率开关管的厚膜集成电路,还可通过测量开关管C,B,E极之间的正,反向电阻值,来判断开关管是否正常.
2.音频功放集成电路的检测
检查音频功放集成电路时,应先检测其电源端(正电源端和负电源端),音频输入端,音频输出端及反馈端对地的电压值和电阻值.若测得各引脚的数据值与正常值相差较大,其外围元件与正常,则是该集成电路内部损坏.对引起无声故障的音频功放集成电路,测量其电源电压正常时,可用信号干扰法来检查.测量时,万用表应置于R×1档,将红表笔接地,用黑表笔点触音频输入端,正常时扬声器中应有较强的“喀喀”声.
3.微处理器集成电路的检测
微处理器集成电路的关键测试引脚是VDD电源端,RESET复位端,XIN晶振信号输入端,XOUT晶振信号输出端及其他各线输入,输出端.在路测量这些关键脚对地的电阻值和电压值,看是否与正常值(可从产品电路图或有关维修资料中查出)相同.不同型号微处理器的RESET复位电压也不相同,有的是低电平复位,即在开机瞬间为低电平,复位后维持高电平;有的是高电平复位,即在开关瞬间为高电平,复位后维持低电平.

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