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数字逻辑芯片是个大家族。从整体上看,数字电路可以分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。按制成工艺及材料又可以分为TTL数字逻辑电路和CMOS逻辑电路。 
TTL集成电路内部输入级和输出级都是晶体管结构，属于双极型数字集成电路。 <1>.74系列，这是早期的产品，现仍在使用，但正逐渐被淘汰。 <2>.74H系列，这是 74 – 系列的改进型，属于高速 TTL 产品。其“与非门”的平均传输时间达 10ns 左右，但电路的静态功耗较大，目前该系列产品使用越来越少，逐渐被淘汰。 <3>.74S系列，这是TTL的高速型肖特基系列。在该系列中，采用了抗饱和肖特基二极管，速度较高，但品种较少。<4>.74LS系列 ，这是当前 TTL 类型中的主要产品系列。品种和生产厂家都非常多。性能价格比比较高，目前在中小规模电路中应用非常普遍。<5>.74ALS系列，这是“先进的低功耗肖特基”系列。属于 74LS – 系列的后继产品，速度（典型值为 4ns） 、功耗（典型值为 1mW）等方面都有较大的改进，但价格比较高。<6>.74AS系列．这是 74S系列的后继产品，尤其速度（典型值为 1.5ns）有显著的提高，又称“先进 超高速肖特基”系列。 CMOS数字集成电路是利用NMOS管和PMOS管巧妙组合成的电路，属于一种微功耗 的数字集成电路。 <1>.标准型 4000B/4500B 系列 该系列是以美国 RCA 公司的 CD4000B 系列和 CD4500B 系列制定的，与美国 Motorola 公司的 MC14000B 系列和 MC14500B 系列产品完全兼容。该系列产品的最大特点是工作电 源电压范围宽（3～18V） 、功耗最小、速度较低、品种多、价格低廉，是目前 CMOS 集成 电路的主要应用产品。 <2>.74HC – 系列 54/74HC – 系列是高速 CMOS 标准逻辑电路系列，具有与 74LS – 系列同等的工作度和 CMOS 集成电路固有的低功耗及电源电压范围宽等特点。74HCxxx 是 74LSxxx 同序号的翻 版，型号最后几位数字相同，表示电路的逻辑功能、管脚排列完全兼容，为用 74HC替代74LS 提供了方便。 <3>.74AC – 系列 该系列又称“先进的 CMOS 集成电路”，54/74AC 系列具有与 74AS 系列等同的工作速度 和与 CMOS 集成电路固有的低功耗及电源电压范围宽等特点。 逻辑芯片的失效检测 图9.1是TTL和CMOS两种类型半导体与非门电路的内部结构，从结构来看，芯片损坏可能性最大的是输出端对地或电源端短路，因为输出端带上负载，内部晶体管相对发热和冲击要比其它部分大，通常损坏就体现为输出端对地或对电源端阻值变小。而输入端的损坏机率相应的要小得多，最有可能是高压静电冲击，这也会造成输入端对地或对电源端的阻值减小。 根据以上规律，总结一下针对数字逻辑芯片检测的方法： <1>电阻扫描法 大部分芯片的损坏体现为芯片的输入输出管脚对地或电源短路，这是比较方便定位的故障。操作方法是，使用万用表通断蜂鸣器档，如图9.3所示。先定位黑表笔接地GND，使用红表笔去扫描触碰其它管脚，当蜂鸣器响起，观察蜂鸣器档万用表显示的阻值，如果阻值小于1Ω，说明此管脚在PCB上就是和地连在一起的，此时显示的只是表笔电阻和表笔与万用表的接触电阻，这种情况可以不必在意；如果阻值1Ω以上，（根据经验统计，大多数情况在1Ω~20Ω之间），说明相应节点可能对地短路，和此节点相连的元件都有短路嫌疑，可以就此入手继续查询短路元件。然后红表笔固定接电源VCC，使用黑表笔再扫描一遍管脚。 以上方法可以排除大部分的数字电路芯片的故障。 绝大多数数字逻辑芯片的电源引脚安排都有一个规律，即第一排引脚的最后一脚是GND，第二排引脚的最后一脚是VCC，如图9.2所示。因此在检修测试的时候找电源脚可以根据这个规律来入手。 图9.2数字芯片电源管脚规律 图9.3 万用表短路测试功能 <2>电平测试法 某些电路板上只是一些简单的组合逻辑芯片，如与非门、或非门之类，这些芯片除了可以通过电阻扫描法初步排除故障以外，还可以在通电后测试输入输出电平，判断是否符合逻辑关系来进一步确认好坏。例如与非门电路，测试两个输入信号一低一高，则输出信号肯定是高电平，如果测到低电平，那么此与非门肯定是坏的。 <3>功能测试法 数字电路输入组合很多种，通电测试大多数情况只能检测某一个输入状态，这并不全面，如果要全面测试，就需要把芯片数据手册真值表全部列出的逻辑状态都验证一遍，方法是把芯片拆下来，使用编程器或者专门的芯片测试仪进行测试。某些编程器的软件选项里有对数字电路的测试，测试74系列，40系列45系列都是标配，甚至还有部分RAM芯片的测试功能。如图9.4所示，某编程器软件界面有逻辑芯片测试选项。 图9.4编程器的逻辑芯片测试选项 如果电路板上是双列直插的逻辑芯片，也可以不拆下芯片而使用在线测试仪夹住芯片对芯片进行测试。如图9.5所示，测试仪会自动给芯片加电，在芯片输入端发送测试代码及在输出端检测输出结果，并最终判断芯片是否符合逻辑功能。但是因为在线芯片有和其它元件相连，这会影响测试结果，如果测试结果显示芯片没有问题还好，如果显示有问题，可能是其它元件的干扰，这样就必须拆下芯片单独测试。另外随着芯片大量采用贴片封装以及电路板上涂有绝缘漆，在线测试也越来越不好操作，还是离线功能测试比较靠谱，但是离线测试又需要拆下芯片，这会增加工作量，甚至还会因为拆焊问题带来二次故障。 图9.5 使用在线测试仪测试芯片 <4>对比法 虽然使用电阻扫描法能够检查出大部分逻辑芯片的问题，但是还是会有一部分芯片成为“漏网之鱼”。这些芯片某个管脚对GND或VCC不是短路特别厉害，使用万用表通断档也测试不出来，但还是有漏电。有时候即使取下芯片进行功能测试也不能说完全证明芯片没有问题，因为测试的条件没有完全模拟芯片的实际工作情况，例如芯片的驱动能力，芯片的速度响应等。这时候如果有条件使用对比法就比较合适。 对比包括电阻值对比和VI曲线对比。对比的对象可以是相同电路板的相同位置的芯片管脚，也可以是一块电路板上的相同电路部分，甚至可以是一颗芯片的相同地位的管脚。 电阻值对比宜使用指针表，这可以避免数字表测试CMOS芯片的高阻抗管脚时，显示值飘忽不定，而且指针表指针对比直观，显示快速。对比时应选择合适的电阻档位，指针太偏左太偏右都不宜，以指针靠近中间位置为佳，如果对比某个节点可以看出明显差异，就可以从节点处进一步寻找原因。 VI曲线对比有着更大的优势，尤其可以选择曲线扫描方式，曲线能够非常直观地显示差异。 数字逻辑芯片的代换：
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