怎样正确使用数字集成电路

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小规模数字集成门电路在一些简单的自动控制和数控机床等设备中被广泛地采用着,其中有TTL电路,也有HTL电路。在TTL电路中,根据速度不同又分很多种类。怎样正确合理地使用它们,对从事设计和组装的同志来说,是一个很重要的问题。下面我们提出几点看法,供大家参考。

一、首先应当根据设计要求确定使用哪一种电路。主要应该考虑三个因素,即速度、抗干扰能力和价格。集成电路中表示开关速度的参数是平均传输延迟时间t-\(_{pd}\)和最高工作频率fm。t-\(_{pd}\)是指脉冲信号通过门电路后上升沿时延和下降沿时延的平均值,TTL电路一般是几到几十毫微秒,HTL电路是150毫微秒左右。fm表示电路可以工作的上限频率,一般f\(_{m}\)=\(\frac{1}{2}\)·1;t-pd, TTL电路的最高工作濒率是几十到几百兆赫,HTL电路只有几兆赫。根据设计要求中的工作速度和脉冲信号的宽度和重复频率可以确定使用哪一种电路。但在数控装置方面,对器件速度的要求一般并不高,而抗干扰能力却是较突出的问题。因为在生产现场往往有各种干扰,如大型电机的启停,电焊机、点焊机、高频电火花加工机床等都会产生干扰信号。这些干扰信号也是电脉冲,频率从低到高不等,电压有时会超过3伏。如果它们通过电源系统进入数控装置,就会扰乱数控装置的工作,发生误动作,甚至产生事故。因此为了提高控制电路的抗干扰能力,一般采用抗干扰能力较强的 HTL型集成电路。如果采用TTL电路,也要求用低速产品,因为速度越高,价格越贵。

二、由于历史的原因,我国集成电路产品在型号、结构、技术参数等方面都较混乱,目前虽已有统一标推,但老产品仍大量存在和使用着,因此在选择产品类别时还要注意它们的不同。例如扁平型的集成电路产品从外形上就有5×10、5.4×8.4、6×9三种。引线编号方式也不同,有的是以左上脚为1脚,顺时针排列,电源和地线在中间(见图1a);而部分产品及标准化产品则以左下脚为1脚逆时针排列,电源和地线分排在对角线上(见图1b)。此外,由于集成片的尺寸不同,引线的间距也不等。以上这些区别,都对制作印刷电路版有影响。因为按照一种集成片的引线编号方式和尺寸制好的印刷电路版,对其它种类的集成片来说就不能用,即不能互相代替。从电源来讲, TTL都是+5伏,而 HTL却有+12伏和+15伏两种产品。所以确定产品系列时,应尽量采用同一系列的产品,还要考虑到备件的来源,否则对制作和维修会带来不便。

图1
图1 🔍原图 (437×412)

三、集成电路的电参数优劣和稳定可靠两者没有直接关系。电参数好的可靠性不一定高,电参数差的可靠性却不一定低。因此从稳定可靠上讲,并不一定要求使用高档产品、正视产品。从节约观点出发,电参数稍差的产品经过筛选照样可以用得很好。较简单的方法是将器件放在高温(12°~200℃)和低温(-40°~-60℃)箱内各存放八到十几小时,再在温度为40°~60℃相对湿度为95~98%的温湿箱内存放十几小时,然后测试它们的参数,剔除不合格的器件。这样可使集成片内的隐患及早暴露及时剔除,保证工作稳定可靠。

四、为了节约,有了毛病的器件也应该利用。例如四个输入端的与非门,如坏了一个输入端可当作三输入端与非门用,甚至四个输入端中坏了三个,留下一个好的还可当非门使用。

五、焊接时应使用不超过25瓦的电烙铁,电烙铁应有良好的接地,焊接时间不宜过长。一般使用松香的酒精溶液作焊剂,不能使用有腐蚀性的焊剂。在整机中需要更换集成片时,必须关机切断电源后再焊接,防止电烙铁漏电烧坏集成片。

六、对剩余不用的输入端一般有悬空、并联和接高电位三种处理方法(见图2)。与非门的输入端悬空时从逻辑功能上讲相当于接高电位,TTL电路用万用表实测,悬空端的电位正常时是1.5万伏,如果低于1伏说明这个输入端已损坏不能使用。因此悬空的处理方法不会影响其它输入端的逻辑功能。但这种方法对干扰较为敏感。把不用的输入端和使用的输入端并联的方法由于各个发射结并联,使输入电容上升,抗干扰能力下降。把不用的输入端通过电阻接高电位的方法对抗干扰有利,但对电源电压的稳定性要求较高,一般在工作速度不高干扰严重的场合都用此法。(方波)

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图2 🔍原图 (551×231)