PCB設計において、ICを賢く置き換えるにはどうすればよいでしょうか?

PCB 回路設計で IC を置き換える必要がある場合、設計者が PCB 回路設計をより完璧に行えるように、IC を置き換える際のヒントをいくつか共有しましょう。

 

1. 直接置換
直接交換とは、元の IC を改造せずに他の IC に直接交換することを指し、交換後も機械の主な性能や指標には影響しません。

交換の原則は、交換するICの機能、性能指標、パッケージ形状、ピンの使用状況、ピン数、間隔が同一であることです。ICの同一機能とは、単に機能が同一であるだけでなく、論理極性も同一であることを指します。つまり、出力と入力の極性、電圧、電流振幅が同一である必要があります。性能指標とは、ICの主な電気的パラメータ(または主な特性曲線)、最大消費電力、最大動作電圧、周波数範囲、および各種信号入出力インピーダンスパラメータが元のICと類似していることを指します。低消費電力の代替品は、ヒートシンクを大きくする必要があります。

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同じタイプのICの代替
同じ種類のICの交換は一般的に信頼性が高いです。統合PCB回路を取り付ける際は、方向を間違えないように注意してください。そうしないと、電源投入時に統合PCB回路が焼損する可能性があります。一部のシングルインラインパワーアンプICは、モデル、機能、特性が同じですが、ピンの配列順序の方向が異なります。たとえば、デュアルチャネルパワーアンプICLA4507には「正」ピンと「負」ピンがあり、最初のピンマーキング(色のドットまたはピット)の方向が異なります。サフィックスがなく、サフィックスが「R」、ICなどです。たとえば、M5115PとM5115RP​​です。

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同じ接頭文字と異なる番号を持つICの置換
このような代替品は、ピンの機能が完全に同じであれば、PCB内部の回路と電気的パラメータがわずかに異なるだけで、直接交換することも可能です。例えば、ICLA1363とLA1365はサウンドカードに搭載されていますが、後者は前者よりもICの5番ピンにツェナーダイオードを追加していますが、その他の部分は全く同じです。

一般的に、接頭文字はPCB回路のメーカーとカテゴリを示します。接頭文字の後の数字は同じで、ほとんどはそのまま置き換えることができます。しかし、いくつかの特殊なケースもあります。数字は同じですが、機能は全く異なります。例えば、HA1364はサウンドIC、uPC1364はカラーデコードICです。番号は4558で、8ピンはオペアンプNJM4558、14ピンはデジタルPCB回路CD4558です。したがって、この2つは全く置き換えることができません。そのため、ピンの機能を確認する必要があります。

一部のメーカーは、パッケージ化されていないICチップを加工し、工場名を冠した製品や、特定のパラメータを改善した改良型製品を開発しています。これらの製品は、多くの場合、異なるモデル名で命名されたり、モデルのサフィックスで区別されたりします。例えば、AN380とuPC1380は直接交換可能であり、AN5620、TEA5620、DG5620なども直接交換可能です。

 

2. 間接的な代替
間接置換とは、直接置換できないICを、周辺のPCB回路を若干変更したり、元々のピン配置を変えたり、個別の部品を追加・削除するなどして、置換可能なICにする方法を指します。

代替の原則: 代替に使用する IC は、ピン機能や外観が異なり、元の IC と異なる場合がありますが、機能は同じで、特性は類似している必要があります。代替後も元のマシンのパフォーマンスには影響しません。

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異なるパッケージのICの置き換え
同じ種類でパッケージ形状が異なる IC チップの場合、新しいデバイスのピンのみを元のデバイスのピンの形状と配置に合わせて再形成する必要があります。たとえば、AFTPCB 回路 CA3064 と CA3064E の場合、前者は放射状ピンを備えた円形パッケージです。後者はデュアルインラインプラスチックパッケージです。2 つの内部特性はまったく同じで、ピン機能に応じて接続できます。デュアル列 ICAN7114、AN7115 と LA4100、LA4102 はパッケージ形式が基本的に同じで、リードとヒートシンクは正確に 180 度離れています。前述の AN5620 デュアルインライン 16 ピンパッケージ (ヒートシンク付き) と TEA5620 デュアルインライン 18 ピンパッケージ。ピン 9 と 10 は統合 PCB 回路の右側にあり、これは AN5620 のヒートシンクに相当します。 2つの他のピンも同様の配置になっています。9番ピンと10番ピンをグランドに接続して使用してください。

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PCB回路の機能は同じですが、個々のピンの機能は異なります。LC置換
交換は、各ICの具体的なパラメータと指示に従って行うことができます。例えば、テレビのAGCとビデオ信号出力には正負の極性がありますが、出力端子にインバータを接続すれば交換可能です。

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同じプラスチックでピン機能が異なるICの置き換え
この種の置き換えでは、周辺の PCB 回路とピン配置を変更する必要があり、一定の理論的知識、完全な情報、豊富な実践経験とスキルが必要です。

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許可なく空席を地面に留めるべきではない
内部等価PCB回路およびアプリケーションPCB回路の一部のリードピンにはマークが付いていません。空きリードピンがある場合は、許可なく接地しないでください。これらのリードピンは代替ピンまたは予備ピンであり、内部接続としても使用される場合があります。

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組み合わせ置換
コンビネーション交換とは、同一モデルの複数のICの損傷していないPCB回路部品を組み直し、完全なICに組み替えて、動作不良のICを交換することです。元のICが入手できない場合に非常に有効です。ただし、使用するIC内部の良好なPCB回路にはインターフェースピンが必要です。

間接置換の鍵は、置換対象となる2つのICの基本的な電気的パラメータ、内部の等価PCB回路、各ピンの機能、ICの部品間の接続関係を把握することです。実際の操作では注意が必要です。

(1)集積PCB回路ピンの番号順序が間違って接続されてはならない。
(2)交換したICの特性に適応させるために、それに接続されている周辺PCB回路の部品もそれに応じて変更する必要がある。
(3)電源電圧は交換用ICと一致する必要があります。元のPCB回路の電源電圧が高い場合は、電圧を下げるようにしてください。電圧が低い場合は、交換用ICが動作するかどうかによって異なります。
(4)交換後、ICの静止動作電流を測定する必要があります。電流が正常値を大幅に上回る場合は、PCB回路が自己励起状態にある可能性があります。この場合、デカップリングと調整が必要です。ゲインが元の値と異なる場合は、帰還抵抗の抵抗値を調整できます。
(5)交換後、ICの入出力インピーダンスは元のPCB回路と一致している必要があり、駆動能力をチェックする必要がある。
(6)変更を行うときは、元のPCB回路基板上のピンホールとリード線を最大限に活用し、外部リード線を整理し、前後の交差を避けて、PCB回路の自己励起をチェックして防止し、特に高周波自己励起を防止します。
(7)電源投入前に電源のVccループにDC電流計を直列に接続し、統合PCB回路の総電流が大から小への変化が正常かどうかを観察するのが最適です。

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ICを個別部品に置き換える
ICの損傷部分をディスクリート部​​品で交換することで、機能を回復できる場合があります。交換前に、ICの内部動作原理、各ピンの正常電圧、波形図、周辺部品を含むPCB回路の動作原理を理解しておく必要があります。また、以下の点にも留意してください。

(1)ワークCから信号を取り出し、周辺PCB回路の入力端子に接続できるかどうか
(2)周辺PCB回路で処理された信号を、統合PCB回路内の次のレベルに接続して再処理できるかどうか(接続時の信号整合が主なパラメータや性能に影響を与えない)。中間増幅ICが破損した場合、典型的なアプリケーションPCB回路と内部PCB回路から、オーディオ中間増幅回路、周波数弁別回路、周波数ブースト回路などから構成されています。信号入力方法を用いて破損箇所を特定することができます。オーディオ増幅回路が破損している場合は、ディスクリート部​​品で代替することができます。