Рекомендации по применению цифровых микросхем

Рекомендации по применению цифровых микросхем.

Поиск по сайту

Рекомендации по применению цифровых микросхем.

Высокая потенциальная надежность ИС может быть обеспечена лишь при строгом выполнении требований технических условий на значения параметров, режимов эксплуатации и правил монтажа микросхем. Здесь приводятся некоторые особенности применения и рекомендации, которые необходимо учитывать при построении узлов и устройств на ИС. Рекомендации даются по отношению к наиболее распространенным в радиолюбительской практике ТТЛ и ТТЛШ ИС. Некоторые особенности экономичных КМДП и быстродействующих ЭЛС ИС будут рассмотрены отдельно.

1. Микросхемы ТТЛШ питаются от источника с номинальным напряжением 5 В с допуском +5...+10%. Следует указать, что амплитуда пульсаций питающего напряжения (100 мВ), должна входить в допустимое отклонение питающего напряжения. Для КМДП ИС допускается больший разброс напряжения питания: от 3 до 15 В при уровне пульсаций 0,2 В. Для ЭСЛ ИС необходимо особо внимательно поддерживать напряжение питания в заданных пределах. В частности, для серии К500 допуск составляет +5% от номиналов основного (— 5,2 В) и вспомогательного (— 2 или —2,4 В) источников. При отклонении в 7...8% нарушается работа ИС за счет потери помехоустойчивости. Чем меньше разброс по напряжению питания, тем больше допускается разброс по температуре микросхем, работающих в одном устройстве. Так, при допуске +5% допустимый разброс температур ИС составляет 20...30' С, а при допуске +2...3% допустимый разброс возрастает до 40' С. Это существенно снижает требования к охлаждению микросхем. Подобных взаимосвязей нет в ТТЛШ и КМДП ИС. Серия ЭСЛ К1500 имеет встроенную систему стабилизации по питанию и температуре и не требует специальных мер, кроме поддержания допуска на напряжение источников —4,5 и —2 В в пределах +5%. При отключении питания ИС не допускается подавать напряжения на входы и выходы без принятия специальных мер (включения резисторов, ограничивающих токи).

2. Допустимые уровни постоянных входных напряжении ИС ограничиваются величиной, примерно равной максимальному напряжению питания. Для серии К555 5,5 В (при токе до 0,1 мА), для К1533 6 В при том же токе. Превышение указанных напряжений и токов приводит к выходу ИС из строя. Для КМДП ИС при поданном питании нельзя даже кратковременно подавать на входы напряжения выше питающего или ниже нуля, так как ИС При этом может войти в тиристорный режим и выйти из строя.

3. Фронты входного сигнала должны быть достаточно крутыми. В противном случае ИС длительное время может находиться в режиме усиления (при Uвх = 0,7...2 В) и при наличии обратных связей может возникнуть генерация. Для ИС К555 предельная длительность фронта (среза), которая измеряется между уровнями 0,7 и 2 В, для комбинационных схем не должна превышать 150 нс. Для последовательностных устройств соответствующие длительности указываются в ТУ. Для триггера Шмитта длительность фронта и среза не критичны. Указанные параметры необходимо учитывать при управлении ИС от внешних источников.

Часто ИС управляются переключателями или реле, у которых есть вероятность дребезга контактов, вызывающего ложное срабатывание ИС.

4.Неиспользуемые входы ИС должны находиться под постоянным потенциалом. Если входы оставить разомкнутыми, то начинают сказываться паразитные емкости по отношению к выводам питания, земле и другим элементам ИС. Емкость одного входа составляет единицы пикофарад. Емкости нескольких разомкнутых входов включаются параллельно. Наличие паразитных емкостей сказывается на понижении быстродействия и помехоустойчивости. Для ликвидации влияния паразитных емкостей неиспользуемые входы (до 20 шт.) могут быть подключены к плюсу источника питания через резистор сопротивлением R ≥ 1 кОм или заземляться (в соответствии с таблицей истинности соответствующей ИС). Кроме того, неиспользуемые входы могут быть соединены с используемыми входами ИС, если не будет превышена нагрузочная способность управляющей ИС.

5. Нагрузочная способность ИС не должна превышаться. В противном случае это приведет к снижению быстродействия, ухудшению помехоустойчивости. Для нормальной работы ИС, на выход которой подключены другие микросхемы, необходимо, чтобы не были превышены допустимые по ТУ выходные токи I0вых I1вых. Если на выходе управляющей ИС напряжение низкого уровня, то общий потребляемый ток будет равен I0вх независимо от числа подсоединенных входов. Для К555ЛА1 I0вх равен 0,36 мА. Если на выходе управляющсй ИС напряжение высокого уровня, то общий ток потребления удет равен сумме токов I1вх микросхем, подключенных к выходу. Для К555ЛА1 I1вх составляет 20 мкА. Если на вход ИС включаются входы различных ИС то необходимо суммировать их токи.

Для получения высокой нагрузочной способности используются специальые ИС с мощными выходными каскадами К155ЛА6, К155ЛА7, К555ЛА12, 555ЛА13 и другие. Если требуемая нагрузочная способность превышает возможности одиночного логического элемента, то можно объединить входы и выходы двух элементов, находящихся в одном корпусе. При этом нагрузочная способность увеличивается в 1,9 раза.

6. Нагрузочная емкость ИС не должна быть больше допустимой. В эту емкость входят суммарная емкость входов, межсоединений; навесных конденсаторов, соединенных с выходом ИС. Нагрузочная емкость сказывается на быстродействии, нагрузочной способности из-за появления дополнительных токов перезарядки конденсаторов. Обычно для ИС задаются нагрузочная емкость, при которой гарантируются динамические параметры, и предельная емкость. Для ИС К555 эти емкости составляют соответственно 15 и 150 пФ; для КР1533 — 50 и 200 пФ. Для ИС КМДП они выше, так для ИС К564 предельная емкость. достигает ЗООО пФ.

7. Защита от действия статического электричества должна быть обязательным условием при работе с микросхемами. Электрические заряды могут образовываться на теле человека при трении об одежду, при ходьбе по линолеуму, резиновым покрытиям и в других подобных случаях. Эти заряды могут достигать 1 мкК. Электризоваться может и сама микросхема при трении ее о тару или монтажный стол .

При прикосновении рукой к микросхеме на нее стекает электростатический заряд и в зависимости от емкости возникает электрический потенциал, достигающий нескольких киловольт. Статическое электричество вызывает электрические, тепловые и механические воздействия, часто приводящие к появлению дефектов в микросхемах. Наиболее чувствительны к действию статического электричества ИС на МДП транзисторах, у которых чаще всего пробивается подзатворный диэлектрик. Для этих ИС устанавливаются наиболее низкие значения допустимых потенциалов. Так для ИС К564 это значение составляет 100 В. Для ИС ТТЛ и ТТЛШ допустимые потенциалы выше, например для К155, K531, KI533 — 200 В. Для уменьшения влияния статического электричества Принимают профилактические меры. При работе с микросхемами необходимо пользоваться одеждой из малоэлектризующихся материалов. Не рекомендуется использовать одежду из шелка, капрона, нейлона и подобных материалов.

Все виды оборудования, которое используется при работе с микроэлектронной аппаратурой, особенно на КМДП ИС, необходимо заземлять. В частности, Оборудование и инструмент, не имеющие питания от сети, подключаются к заземляющей шине через сопротивление 106 Ом, служащее для ограничения возможных токов. Оснастку и инструмент, которые питаются от сети ,(например, паяльники) подключают к заземляющей шине непосредственно. Перед установкой КМДП ИС на печатную плату рекомендуется соединить вывод питания с общим выводом через резистор 1...2 кОм. После наладки устройства его можно снять. Для исключения пробоя КМДП микросхем целесообразно обеспечить одинаковые потенциалы платы, паяльника и тела монтажника. Для этого на ручку паяльника можно намотать, несколько витков голого провода и соединить его через резистор 100...200 кОм с металлическими частями паяльника (в том числе с жалом). При монтаже свободной рукой седует касаться провода питания монтируемых плат. Поверхность столов и пола в рабочих помещениях рекомендуется покрыть малоэлектризующимися материалами. Если этого осуществить нельзя, то на рабочих столах следует иметь металлические листы размером не менее 200 х 300 мм, соединенные через ограничительное сопротивление 1 МОм с заземляющей шиной. Для уменьшения электростатического заряда применяют также специальные антистатические браслеты, одеваемые на руку и имеющие связь с заземлением. Кратковременно можно снять с себя заряд статического электричества, прикоснувшись к 1 заземлению через сопротивление. 1 МОм.

Радиолюбители должны по возможности придерживаться указанных правил защиты от статического электричества, особенно при обеспечении заземления. Требования и методы защиты от статического электричества изложены в 0СТ 117.073.062-76.

8. Монтаж микросхем требует выполнения ряда правил. При монтаже микросхем в процессе эксплуатации должны приниматься меры, исключающие нарушение герметичности корпуса при изгибах выводов. В связи с этим в технических условиях оговариваются минимальные радиусы изгиба выводов и расстояния от места изгиба до корпуса. К примеру, для микросхем серии К133 не допускаются изгибы выводов более 2 раз под углом 90 градусов ближе, чем 1,25 мм от основания корпуса. Радиус изгиба должен быть не менее 0,5 мм.

Ряд типов микросхем, например в корпусах с планарными выводами и в круглых корпусах, требуют формовки, т. е. придания выводам формы, удобной для последующего монтажа. Вид формовки зависит от способа установки микросхем на печатную плату, в частности, от наличия или отсутствия прокладки между микросхемой и платой. При формовке одновременно обычно подрезают выводы. Для формовки и подрезки применяют шаблоны.

Микросхемы паяют либо вручную с помощью паяльника, либо. с применением автоматизированных установок. При пайке очень важно выдержать правильный температурный режим. При использовании припоя ПОС61, ПОС61М температура стержня паяльника должна быть равной 240...265 градусов С для пайки штыревых выводов и 250...280 градусов С — для пайки планарных выводов. Время пайки 1...5 секунды.

Пайка микросхемы обычно начинается с крайних выводов, чтобы закрепить микросхему. Для некоторых ИС порядок пайки выводов orоваривается. В частности, для ИС К564 пайку рекомендуется начинать с выводов питания. При ручной пайке и лужении необходимо обеспечить отвод тепла от выводов микросхемы. В качестве теплоотводящих элементов можно использовать пинцет, плоскогубцы или другой подобный инструмент. Теплоотвод следует снимать не ранее, чем через 5 с после пайки. Пайку соседних выводов можно производить не ранее, чем через 3...5 секунд. Расстояние по длине вывода от места пайки до корпуса обычно составляет не менее 1 мм. Для пайки и лужения выводов микросхемы применяются электропаяльники с диаметром стержня 1...5 мм, напряжением 22О, 36 и 6 В, мощностью от 1О до 65 Вт, обеспечивающие нагрев до ЗОО градусов.

В радиолюбительской практике часто приходится искать неисправности. Для сложных цифровых устройств поиск неисправностей ведется с помощью специальных программ-тестов. В простых цифровых и аналоговых устройствах неисправности определяются путем последовательного анализа прохождения сигналов по схеме. При определении места отказа путем прозвонки цепей, содержащих ИС, постоянные напряжения, прикладываемые между двумя любыми выводами ИС, не должны превышать О,З В (для ИС ТТЛ, ТТЛШ). Ток по любому выводу не должен быть более 1 мА.









Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика