代换IC技巧，让PCB电路设计更完美！（附7大PCB布局原则）

（EDA365陆妹整理）

在PCB电路设计中会遇到需要代换IC的时候，下面就来分享一下代换IC时的技巧，帮助设计师在PCB电路设计时能更完美。

一、直接代换

直接代换是指用其他IC不经任何改动而直接取代原来的IC，代换后不影响机器的主要性能与指标。

其代换原则是：代换IC的功能、性能指标、封装形式、引脚用途、引脚序号和间隔等几方面均相同。其中IC的功能相同不仅指功能相同，还应注意逻辑极性相同，即输出输入电平极性、电压、电流幅度必须相同。性能指标是指IC的主要电参数（或主要特性曲线）、最大耗散功率、最高工作电压、频率范围及各信号输入、输出阻抗等参数要与原IC相近。功率小的代用件要加大散热片。

1、同一型号IC的代换

同一型号IC的代换一般是可靠的，安装集成PCB电路时，要注意方向不要搞错，否则，通电时集成PCB电路很可能被烧毁。有的单列直插式功放IC，虽型号、功能、特性相同，但引脚排列顺序的方向是有所不同的。例如，双声道功放ICLA4507，引脚有“正”、“反”之分，其起始脚标注（色点或凹坑）方向不同：没有后缀与后缀为“R”，的IC等，例如M5115P与M5115RP。

2、型号前缀字母相同、数字不同IC的代换

这种代换只要相互间的引脚功能完全相同，其内部PCB电路和电参数稍有差异，也可相互直接代换。如：伴音中放ICLA1363和LA1365，后者比前者在IC第5脚内部增加了一个稳压二极管，其它完全一样。

一般情况下，前缀字母是表示生产厂家及PCB电路的类别，前缀字母后面的数字相同，大多数可以直接代换。但也少数特例，虽数字相同，但功能却完全不同。例如，HA1364是伴音IC，而uPC1364是色解码IC；数字是4558的，8脚的是运算放大器NJM4558，14脚的是CD4558数字PCB电路；故二者完全不能代换。所以一定还要看引脚功能。

有的厂家引进未封装的IC芯片，然后加工成按本厂命名的产品，还有为了提高某些参数指标而改进的产品。这些产品常用不同型号进行命名或用型号后缀加以区别。例如，AN380与uPC1380可以直接代换，AN5620、TEA5620、DG5620等可以直接代换。

二、非直接代换

非直接代换是指不能进行直接代换的IC稍加修改外围PCB电路，改变原引脚的排列或增减个别元件等，使之成为可代换的IC的方法。

代换原则：代换所用的IC可与原来的IC引脚功能不同、外形不同，但功能要相同，特性要相近；代换后不应影响原机性能。

1、不同封装IC的代换

相同类型的IC芯片，但封装外形不同，代换时只要将新器件的引脚按原器件引脚的形状和排列进行整形。例如，AFTPCB电路CA3064和CA3064E，前者为圆形封装，辐射状引脚：后者为双列直插塑料封装，两者内部特性完全一样，按引脚功能进行连接即可。双列ICAN7114、AN7115与LA4100、LA4102封装形式基本相同，引脚和散热片正好都相差180度。前面提到的AN5620带散热片双列直插16脚封装、TEA5620双列直插18脚封装，9、10脚位于集成PCB电路的右边，相当于AN5620的散热片，二者其它脚排列一样，将9、10脚连起来接地即可使用。

2、PCB电路功能相同但个别引脚功能不同lC的代换

代换时可根据各个型号IC的具体参数及说明进行。如电视机中的AGC、视频信号输出有正、负极性的区别，只要在输出端加接倒相器后即可代换。

3、类塑相同但引脚功能不同IC的代换

这种代换需要改变外围PCB电路及引脚排列，因而需要一定的理论知识、完整的资料和丰富的实践经验与技巧。

4、有些空脚不应擅自接地

内部等效PCB电路和应用PCB电路中有的引出脚没有标明，遇到空的引出脚时，不应擅自接地，这些引出脚为更替或备用脚，有时也作为内部连接。

5、组合代换

组合代换就是把同一型号的多块IC内部未受损的PCB电路部分，重新组合成一块完整的IC，用以代替功能不良的IC的方法。对买不到原配IC的情况下是十分适用的。但要求所利用IC内部完好的PCB电路一定要有接口引出脚。

非直接代换关键是要查清楚互相代换的两种IC的基本电参数、内部等效PCB电路、各引脚的功能、IC部元件之间连接关系的资料。实际操作时予以注意。

（1）集成PCB电路引脚的编号顺序，切勿接错；

（2）为适应代换后的IC的特点，与其相连的外围PCB电路的元件要作相应的改变；

（3）电源电压要与代换后的工C相符，如果原PCB电路中电源电压高，应设法降压；电压低，要看代换IC能否工作；

（4）代换以后要测量IC的静态工作电流，如电流远大于正常值，则说明PCB电路可能产生自激，这时须进行去耦、调整。若增益与原来有所差别，可调整反馈电阻阻值；

（5）代换后IC的输入、输出阻抗要与原PCB电路相匹配；检查其驱动能力；

（6）在改动时要充分利用原PCB电路板上的脚孔和引线，外接引线要求整齐，避免前后交叉，以便检查和防止PCB电路自激，特别是防止高频自激；

（7）在通电前电源Vcc回路里最好再串接一直流电流表，降压电阻阻值由大到小观察集成PCB电路总电流的变化是否正常。

6、用分立元件代换IC

有时可用分立元件代换IC中被损坏的部分，使其恢复功能。代换前应了解该IC的内部功能原理、每个引出脚的正常电压、波形图及与外围元件组成PCB电路的工作原理。同时还应考虑：

（1）信号能否从工C中取出接至外围PCB电路的输入端：

（2）经外围PCB电路处理后的信号，能否连接到集成PCB电路内部的下一级去进行再处理（连接时的信号匹配应不影响其主要参数和性能）。如中放IC损坏，从典型应用PCB电路和内部PCB电路看，由伴音中放、鉴频以及晋频放大级成，可用信号输入法找出损坏部分，若是音频放大部分损坏，则可用分立元件代替。

附录：7大PCB布局原则

（1）元器件最好单面放置。如果需要双面放置元器件，在底层（BottomLayer）放置插针式元器件，元器件最好单面放置。

就有可能造成电路板不易安放，也不利于焊接，所以在底层（BottomLayer）最好只放置贴片元器件在底层，类似常见的计算机显卡PCB板上的元器件布置方法。单面放置时只需在电路板的一个面上做丝印层，便于降低成本。

（2）合理安排接口元器件的位置和方向。一般来说，作为电路板和外界（电源、信号线）连接的连接器元器件，通常布置在电路板的边缘，如串口和并口。

如果放置在电路板的中央，显然不利于接线，接器元器件，也有可能因为其他元器件的阻碍而无法连接。另外在放置接口时要注意接口的方向，使得连接线可以另外在放置接口时要注意接口的方向顺利地引出，远离电路板。

接口放置完毕后，应当利用接口元器件的String（字符串）清晰地标明接口的种类；对于电源类接口，应当标明电压等级，防止因接线错误导致电路板烧毁。

（3）高压元器件和低压元器件之间最好要有较宽的电气隔离带。

也就是说不要将电压等级相差很大）高压元器件和低压元器件之间最好要有较宽的电气隔离带。不要将电压等级相差很大的元器件摆放在一起，这样既有利于电气绝缘，对信号的隔离和抗干扰也有很大好处。

（4）电气连接关系密切的元器件最好放置在一起。这就是模块化的布局思想。

（5）对于易产生噪声的元器件，例如时钟发生器和晶振等高频器件，在放置的时候应当尽量把它们放置在时钟输入端。

大电流电路和开关电路也容易产生噪声，在布局的时候这些元器件或模块也应该远离逻辑控制电路和存储电路等高速信号电路，如果可能的话，尽量采用控制板结合功率板的方式，利用接口来连接，以提高电路板整体的抗干扰能力和工作可靠性。

（6）在电源和芯片周围尽量放置去耦电容和滤波电容。去耦电容和滤波电容的布置是改善电路板电源质量，提高抗干扰能力的一项重要措施。

在实际应用中，印制电路板的走线、引脚连线和接线都有在实际应用中可能带来较大的寄生电感，导致电源波形和信号波形中出现高频纹波和毛刺，而在电源和地之间放置可能带来较大的寄生电感，导致电源波形和信号波形中出现高频纹波和毛刺，一个0.1F的去耦电容的去耦电容可以有效地滤除这些高频纹波和毛刺。

如果电路板上使用的是贴片电容，应该将贴片电容紧靠元器件的电源引脚。对于电源转换芯片，或者电源输入端，最好是布置一个10F或者更大的电容，以进一步改善电源质量。

（7）元器件的编号应该紧靠元器件的边框布置，大小统一，方向整齐，不与元器件、过孔和焊盘重叠。

元器件或接插件的第1引脚表示方向；正负极的标志应该在PCB上明显标出，不允许被覆盖；电源变换元器件电源变换元器件（如DC/DC变换器，线性变换电源和开关电源）旁应该有足够的散热空间和安装空间，外围留有足够的焊接空间等。

--END--

利用心理声学低音扩展的音频处理芯片——MaxxBass处理芯“骗”

刚9.9元新淘的一块比较少见采用MaxxBass专利技术的低音加强的功放板，板载MaxxBass处理芯片MX3000CS和TAA2008 功放芯片，目前刚拿到还在维修和测试中。

测绘出的电路图

“什么是MaxxBass? 可以自行百度。简单地说，把低频信号转化成较高倍频率的组合，但是人耳同时还会"误认为"这实际是低频的信号。把低频信号转换为高倍频信号有什么 好处呢? 很明显，扬声器需要的振幅小了！小喇叭无解的问题便是振幅无法满足低频的需要，Maxxbass恰恰是为了解决这个问题”。

先锋音响公司就推出过一款有源2.1音箱：S-MM701RU，就采用了Waves公司的专利技术 MaxxBass心理声学低音扩展方案，在4英寸口径的低音单元基础上，就可以获得更低沉的低频效果。

其它公司如微软的X-BOX游戏微型音响系统、SONY笔记本电脑、iPod的便携音响系统、和一些以前的名牌电视等都采用过Maxxbass技术。

并且在许多世界著名的流行音乐作品的母带制作中也有使用过。

心理声学模型：MaxxBass技术利用著名的“基频丢失”现象（the phenomenon of the missing fundamental）。音乐家利用这个效果，称之为“动力和声”。

这种现象是管风琴演奏者17世纪发现的。其基本原理是：当低频的基频信号不存在，但是这个低频的泛音存在时，我们的人耳仍然可以感觉到低音的存在。

采用MaxxBass技术的芯片：MX3000和MX5000

以色列芯片设计公司 Waves Audio推出全新的单芯片数字信号处理器MX5000与MX3000,新组件已经过音质优化,在透过计算机播放音乐时,能在同等硬件条件下提供更佳的音效,主要适用于音乐、电影及广播等应用领域。

芯片利用复杂的算法让你的耳朵和大脑充满了曾经丢失的低音频率，能够在突破原有物理声学条件的限制下最多拓宽一个半八度的低频响应。为了能较好体现低于扬声器滚降点（f3）的低音频率，MaxxBass把音频信号分为两部分：一部分高于f3、另一部分低于f3。对于低于f3部分的信号进入MaxxBass处理器处理，通过基于心理声学的计算方式产生一系列高于f3的柔和、丰满的较高频谐波并仅仅输出此部分谐波（原低于f3部分的频率被切除），叠加高于f3部分（未经处理）的频率进行输出。由此种方法产生的低频重放效果通透而不含糊、丰满而不单薄。而且对扬声器尺寸、箱体容积和喇叭材料的要求大幅度降低，只需更小口径的扬声器单元就可以听到更低沉、更具魅力的低音。MaxxBass的特性显著地增加了扬声器设计的灵活性，厂商可以利用MaxxBass来扩展低频响应，缩减扬声器箱的体积，减少能耗或者组合这些优势以适应消费者的需求。这就是MaxxBass技术自推出以后就在全球消费类电子市场引起轰动和广泛关注的原因。

与现有的重低音的效果比较

1）以往的低音处理系统都是通过加强低音能量的方法来体现低音效果,这种方法得到的低音虽然够震撼但是很含混,不够丰满柔和。而且增大了扬声器的功率,要求更大的箱体、更大的扬声器单元,对硬件的要求较高。

2）MaxxBass 使用复杂的算法,截取滚降点以下的低频,通过运算产生其高次谐波,来达到低音重现效果。这种低音效果通透而不含混、丰满而不单薄。而且对音箱容积和音箱材料的要求小,只需更小口径的扬声器单元就可发出更具魅力的低音。

MX3000的特点

MX3000是一个16脚的 SOIC 封装,内包含A / D , D / A 和定制的 DSP 芯片,是 MaxxBass 技术的一个成品芯片。

老牌的foobar音频播放软件也有一个相应的插件，感兴趣的朋友可以试试。

板载芯片简介

1）应用低频延伸技术MaxxBass的芯片——MX3000CS

MX3000CS是第二代型号，第一代是MX3000AS，现在最新的是MX5000。

Waves Audio推出的第二代MX3000CS MaxxBass ASIC可改进音频质量，输入动态范围和信噪比(SNR)比现在的MaxxBass ASIC改进了6dB。它还增加了噪声门，可改进无声状态下的SNR。

MX3000CS还增加了一些I²C支持的新特性，如可编程时钟驱动器、低音低通滤波器和噪声门控制。该ASIC增强了低成本系统的性能，它采用MaxxBass强度控制，因而无需使用微控制器，其一层PCB设计的复位电路更可靠。

MX3000芯片管脚图

MX3000AS的管脚说明

注：复位脚可以用来启动或解除MaxxBass的处理功能。在复位过程中，MX3000AS的数字电路进行重新启动，其处理电路关闭，在触发循环过程结束的复位后MaxxBass开启，这是强度最大。

MX30000AS的最大绝对值

MX3000AS芯片内部框图

MX3000AS应用于次低音音响电路图

MX3000AS应用于电视的电路图

2）数字功放芯片TAA2008

TAA2008是双声道音频功率放大电路，内部电路和典型应用电路见下图，内含两路音频功率放大电路，独特的T类放大和数字电源处理技术，达到音响发烧友的音质，具有静音控制和睡眠模式，采用带自动复位电路的过流保护，单12V供电，每声道输出功率为9W (8Ω)。

MX3000+TAA2008功放板的维修

此板网友普遍反映声音很小，或左右声音大小不一，主要原因是电解电容因为库存放太失效，容量变很小了，所以声音都很小，更换就正常了，如果不想全换至少更换全部10uF的耦合电容。其它没有发现问题。

板上的胶很多，要除去可以用洗板水，很快就会软化就好去除了。

初试效果

因为TAA2008功率太小，带不动我的音箱（估计这块板原用在小音箱或电视上的），声音也不大，无法听出效果，于是只把MX3000串在我原功放前面,确实低音效果更震撼，原来功放开大低音后，因为是电脑小音箱，低音会变浑，在相同音量情况下，串了MX3000后仍然清晰有力，中高音及整体音量一点没变，还有一点在小音量时低音也明显，就像有等响度的效果，觉得原来的低音调节调节可以取消，就直通应该更好，非常不错。这只是简单搭接的效果，以后换些元件再找个机箱就完美了。

估计如果音箱更大，功放功率再大些效果应该更加震撼。

总的来说达到宣称的效果: “由此种方法产生的低频重放效果通透而不含糊、丰满而不单薄”。

有空再用单片机试试I2C的功能。

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