集成電路介紹及原理應(yīng)用
集成電路是一種采用特殊工藝,將晶體管、電阻、電容等元件集成在硅基片上而形成的具有一定功能的器件,英文為縮寫為IC,也俗稱芯片。集成電路是六十年代出現(xiàn)的,當(dāng)時(shí)只集成了十幾個(gè)元器件。 后來集成度越來越高,也有了今天的P-III。
集成電路根據(jù)不同的功能用途分為模擬和數(shù)字兩大派別,而具體功能更是數(shù)不勝數(shù),其應(yīng)用遍及人類生活的方方面面。集成電路根據(jù)內(nèi)部的集成度分為大規(guī)模中規(guī)模小規(guī)模三類。其封裝又有許多形式。“雙列直插”和“單列直插”的最為常見。消費(fèi)類電子產(chǎn)品中用軟封裝的IC,精密產(chǎn)品中用貼片封裝的IC等。
對(duì)于CMOS型IC,特別要注意防止靜電擊穿IC,最好也不要用未接地的電烙鐵焊接。使用IC也要注意其參數(shù),如 工作電壓,散熱等。數(shù)字IC多用+5V的工作電壓,模擬IC工作電壓各異。集成電路有各種型號(hào),其命名也有一定規(guī)律。一般是由前綴、數(shù)字編號(hào)、后綴組成。前綴表示集成電路的生產(chǎn)廠家及類別,后綴一般用來表示集成電路的封裝形式、版本代號(hào)等。常用的集成電路如小功率音頻放大器LM386就因?yàn)楹缶Y不同而有許多種。LM386N是美國國家半導(dǎo)體公司的產(chǎn)品,LM代表線性電路,N代表塑料雙列直插。這里有各大IC生產(chǎn)公司的商標(biāo)及其器件型號(hào)前綴。
集成電路型號(hào)眾多,隨著技術(shù)的發(fā)展,又有更多的功能更強(qiáng)、集成度更高的集成電路涌現(xiàn),為電子產(chǎn)品的生產(chǎn)制作帶來了方便。在設(shè)計(jì)制作時(shí),若沒有專用的集成電路可以應(yīng)用,就應(yīng)該盡量選用應(yīng)用廣泛的通用集成電路,同時(shí)考慮集成電路的價(jià)格和制作的復(fù)雜度。在電子制作中,有許多常用的集成電路,如NE555(時(shí)基電路)、LM324(四個(gè)集成的運(yùn)算放大器)、TDA2822(雙聲道小功率放大器)、KD9300(單曲音樂集成電路)、LM317(三端可調(diào)穩(wěn)壓器)等。
為了您的方便使用,Bitbaby以后將在網(wǎng)站上建立一個(gè)集成電路數(shù)據(jù)庫,您可以通過WEB查詢獲得各種集成電路的參數(shù)及常用集成電路的典型應(yīng)用。敬請(qǐng)期待……
這里有些集成電路的樣子:
標(biāo)準(zhǔn)的雙列直插集成電路:
標(biāo)準(zhǔn)的單列直插集成電路:
軟包封集成電路:
功率類集成電路:
?三端穩(wěn)壓IC
電子產(chǎn)品中常見到的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的78××系列和負(fù)電壓輸出的79××系列。故名思義,三端IC是指這種穩(wěn)壓用的集成電路只有三條引腳輸出,分別是輸入端、接地端和輸出端。它的樣子象是普通的三極管,TO-220的標(biāo)準(zhǔn)封裝,也有9013樣子的TO-92封裝。
用78/79系列三端穩(wěn)壓IC來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少,電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路,使用起來可靠、方便,而且價(jià)格便宜。該系列集成穩(wěn)壓IC型號(hào)中的78或79后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓,如7806表示輸出電壓為正6V,7909表示輸出電壓為負(fù)9V。
78/79系列三端穩(wěn)壓IC有很多電子廠家生產(chǎn),80年代就有了,通常前綴為生產(chǎn)廠家的代號(hào),如TA7805是東芝的產(chǎn)品,AN7909是松下的產(chǎn)品。
有時(shí)在數(shù)字78或79后面還有一個(gè)M或L,如78M12或79L24,用來區(qū)別輸出電流和封裝形式等, 其中78L調(diào)系列的最大輸出電流為100mA, 78M系列最大輸出電流為1A,78系列最大輸出電流為1.5A。它的封裝也有多種,詳見圖。塑料封裝的穩(wěn)壓電路具有安裝容易、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn),因此用得比較多。 79系列除了輸出電壓為負(fù)。引出腳排列不 同以外,命名方法、外形等均與78系列的相同。
因?yàn)槿斯潭煞€(wěn)壓電路的使用方便,電子制作中經(jīng)常采用,可以用來改裝分立元件的穩(wěn)壓電源,也經(jīng)常用作電子設(shè)備的工作電源。電路圖如圖所示。
注意三端集成穩(wěn)壓電路的輸入、輸出和接地端絕不能接錯(cuò),不然容易燒壞。一般三端集成穩(wěn)壓電路的最小輸入、輸出電壓差約為2V,否則不能輸出穩(wěn)定的電壓,一般應(yīng)使電壓差保持在4-5V,即經(jīng)變壓器變壓,二極管整流,電容器濾波后的電壓應(yīng)比穩(wěn)壓值高一些。
在實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)在三端集成穩(wěn)壓電路上安裝足夠大的散熱器(當(dāng)然小功率的條件下不用)。當(dāng)穩(wěn)壓管溫度過高時(shí),穩(wěn)壓性能將變差,甚至損壞。
當(dāng)制作中需要一個(gè)能輸出1.5A以上電流的穩(wěn)壓電源,通常采用幾塊三端穩(wěn)壓電路并聯(lián)起來,使其最大輸出電流為N個(gè)1.5A,但應(yīng)用時(shí)需注意:并聯(lián)使用的集成穩(wěn)壓電路應(yīng)采用同一廠家、同一批號(hào)的產(chǎn)品,以保證參數(shù)的一致。另外在輸出電流上留有一定的余量,以避免個(gè)別集成穩(wěn)壓電路失效時(shí)導(dǎo)致其他電路的連鎖燒毀。
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語音集成電路
電子制作中經(jīng)常用到音樂集成電路和語言集成電路,一般稱為語言片和音樂片。它們一般都是軟包封,即芯片直接用黑膠封裝在一小塊電路板上。語音IC一般還需要少量外圍元件才能工作,它們可直接焊到這塊電路板上。
別看語音IC應(yīng)用電路很簡單,但是它確確實(shí)實(shí)是一片含有成千上萬個(gè)晶體管芯的集成電路。其內(nèi)部含有振蕩器、節(jié)拍器、音色發(fā)生器、ROM、地址計(jì)算器和控制輸出電路等。 音樂片內(nèi)可存儲(chǔ)一首或多首世界名曲,價(jià)格很便宜,幾角錢一片。音樂門鈴都是用這種音樂片裝的,其實(shí)成本很低。
不同的語言片內(nèi)存儲(chǔ)了各種動(dòng)物的叫聲,簡短語言等,價(jià)格要比音樂片貴些。但因?yàn)橛腥ぃ鋺?yīng)用越來越多。會(huì)說話的計(jì)算器、倒車告警器、報(bào)時(shí)鐘表等。語音電路盡管品種不少,但不能根據(jù)用戶隨時(shí)的要求發(fā)出聲音, 因?yàn)?a target="_blank">商品化的語音產(chǎn)品采用掩膜工藝,發(fā)聲的語音是做死的,使成本得到了控制。
一般語音集成電路的生產(chǎn)廠家都可以特別定制語音的內(nèi)容,但因?yàn)橐谀#髷?shù)量千片以上。近年來出現(xiàn)的OTP語音電路解決了這一問題。OTP就是一次性可編程的意思,就是廠家生產(chǎn)出來的芯片,里面是空的,內(nèi)容由用戶寫入(需開發(fā)設(shè)備),一旦固化好,再也不能擦除,信息也就不會(huì)丟失。它的出現(xiàn)為開發(fā)人員試制樣機(jī)提供了方便,特別適合于小批量生產(chǎn)。
業(yè)余制作采用可錄放的語言電路是十分方便的,UM5506、ISD1400、ISD2500等,外圍元件極少。bitbaby第一次知道可錄放語音集成電路,是在九幾年的無線電雜志上,記得那時(shí)是UM5101和T6668,都是用41256等DRAM的。那時(shí)多想有那么一套,不用磁帶就可以錄音的怪物,還能在放音時(shí)隨意變調(diào)呢。早期的數(shù)碼留言機(jī)也用它們,由于使用DRAM,如果沒有后備電池,一旦斷電后,所有的信息都會(huì)丟失。
現(xiàn)在采用EEPROM的語音電路大大方便了電子愛好者,它隨錄隨放,不怕掉電,使用方便,外圍元件少。只是價(jià)格較貴些,每秒鐘成本約1元人民幣。這類語音錄放集成電路首推(美國)ISD公司的ISD系列。國內(nèi)、***都有廠家生產(chǎn)兼容的芯片及軟包封的芯片、模塊,但從結(jié)構(gòu)來看,猜想來自于ISD。
如果您對(duì)語音集成電路很感興趣,請(qǐng)密切留意bitbaby的網(wǎng)站。為了讓您更好地了解語音IC,bitbaby以后將把精心收集的語音IC應(yīng)用圖集貼到網(wǎng)上來,以方便您查詢使用。
這里是幾張語音IC的圖片:
這是經(jīng)典的KD9300門鈴音樂芯片:
這是“請(qǐng)注意-倒車”的語言片:
這是能夠驅(qū)動(dòng)十二個(gè)LED閃光的芯片
這是軟包封的ISD1420芯片:(好貴:-(
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數(shù)字集成電路產(chǎn)品的種類很多種。數(shù)字集成電路構(gòu)成了各種邏輯電路,如各種門電路、編譯碼器、觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器、寄存器等。它們廣泛地應(yīng)用在生活中的方方面面,小至電子表,大至計(jì)算機(jī),都是有數(shù)字集成電路構(gòu)成的。
結(jié)構(gòu)上,可分成TTL型和CMOS型兩類。74LS/HC等系列是最常見的TTL電路,它們使用5V的電壓,邏輯“0”輸出電壓為小于等于0.2V,邏輯“1”輸出電壓約為3V。CMOS數(shù)字集成電路的工作電壓范圍寬,靜態(tài)功耗低,抗干擾能力強(qiáng),更具優(yōu)點(diǎn)。數(shù)字集成電路有個(gè)特點(diǎn),就是它們的供電引腳,如16腳的集成電路,其第8腳是電源負(fù)極,16腳是電源正極;14腳的,它的第7腳是電源的正極。
通常CMOS集成電路工作電壓范圍為3-18V,所以不必像TTL集成電路那樣,要用正正好好的5V電壓。CMOS集成電路的輸入阻抗很高,這意味著驅(qū)動(dòng)CMOS集成電路時(shí),所消耗的驅(qū)動(dòng)功率幾乎可以不計(jì)。同時(shí)CMOS集成電路的耗電也非常的省,用CMOS集成電路制作的電子產(chǎn)品,通常都可以用干電池供電。
CMOS集成電路的輸出電流不是很大,大概為10mA左右,但是在一般的電子制作中,驅(qū)動(dòng)一個(gè)LED發(fā)光二極管還是沒有問題的。此外,CMOS集成電路的抗干擾能力也較強(qiáng),即行話所說的噪聲容限較大,且電源電壓越高,抗干擾能力越強(qiáng)。
電子制作中常用的數(shù)字集成電路有4001、4011、4013、4017、4040、4052、4060、4066等型號(hào),建議多買些備用。市場上的數(shù)字集成電路進(jìn)口的較多,產(chǎn)品型號(hào)的前綴代表生產(chǎn)公司,常見的有MC1XXXX(摩托羅拉)、CDXXXX(美國無線電RCA)、HEFXXXX(飛利普)、TCXXXX(東芝)、HCXXXX(日立)等。一般來說,只要型號(hào)相同,不同公司的產(chǎn)品可以互換。
需要注意的是,CMOS集成電路容易被靜電擊穿,因此需要妥善保存。一般要放在防靜電原包裝條中,或用錫箔紙包好。另外焊接的時(shí)候,要用接地良好的電烙鐵焊,或者索性拔掉插頭,利用余熱焊接。不過說實(shí)話,現(xiàn)在的CMOS集成電路因?yàn)楦倪M(jìn)了生產(chǎn)工藝,防靜電能力都有很大提高,不少人都不太注意為CMOS集成電路防靜電,IC卻也活著。
這里是TC4066(電子模擬開關(guān)) 的外形圖:
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模擬集成電路
模擬集成電路被廣泛地應(yīng)用在各種視聽設(shè)備中。收錄機(jī)、電視機(jī)、音響設(shè)備等,即使冠上了“數(shù)碼設(shè)備”的好名聲,卻也離不開模擬集成電路。
實(shí)際上,模擬集成電路在應(yīng)用上比數(shù)字集成電路復(fù)雜些。每個(gè)數(shù)字集成電路只要元器件良好,一般都能按預(yù)定的功能工作,即使電路工作不正常,檢修起來也比較方便,1是1,0是0,不含糊。模擬集成電路就不一樣了,一般需要一定數(shù)量的外圍元件配合它工作。那么,既然是“集成電路”,為什么不把外圍元件都做進(jìn)去呢?這是因?yàn)榧呻娐分谱鞴に嚿系南拗疲彩菫榱俗尲呻娐犯嗟剡m應(yīng)于不同的應(yīng)用電路。
對(duì)于模擬集成電路的參數(shù)、在線各管腳電壓,家電維修人員是很關(guān)注的,它們就是憑借這些判斷故障的。對(duì)業(yè)余電子愛好者來說,只要掌握常用的集成電路是做什么用的就行了,要用時(shí)去查找相關(guān)的資料。
許多電子愛好者都是從裝收音機(jī)、音響放大器開始的,用集成電路裝,確實(shí)是一種樂趣。相信大家對(duì)這兩者也都感興趣。裝的收音機(jī)有兩種,一是AM中波的,通常用CIC7642、TA7641集成塊裝。另一種是FM調(diào)頻的,通常要求具有一定的水平,用TDA7010、TDA7021、TDA7088,CXA1019(CXA1191)、CXA1238等。這些集成塊也是收音機(jī)長商所采用的經(jīng)典IC。
CIC7642外形象一個(gè)9013,僅三個(gè)引腳,工作于1.5V下,其內(nèi)部集成了多個(gè)三極管,用于組裝直放式收音機(jī),而且極易成功,因此許多電子入門套件少不了它。其兼容型號(hào)為MK484、YS414,許多進(jìn)口的微型收音機(jī)、電子表收音機(jī)都用。
TA7641P裝出來的收音機(jī)為超外差式,性能要好,但是因?yàn)橛兄兄埽谱髡{(diào)試都有點(diǎn)復(fù)雜,如果能買到套件組裝,那也不算麻煩(照著指示把元件焊到電路板上就行啦:-〕。
TDA7000系列是飛利普公司的產(chǎn)品,有bitbaby沒見過的TDA7000,以及TDA7010T,TDA7021T,TDA7088T, 后三者有個(gè)后綴T,表示是微型貼片封裝的。bitbaby也沒見過標(biāo)準(zhǔn)DIP(雙列直插塑封)封裝的,所以盡管它們的應(yīng)用電路簡單,做起來可麻煩,整個(gè)集成電路和一粒赤豆差不多大。(下面有圖)TDA7088T是可以用變?nèi)莨芎?a target="_blank">電位器實(shí)現(xiàn)電調(diào)諧的。
CXA1019是索尼公司生產(chǎn)的, CXA1191是它的改進(jìn)型號(hào),它們被稱為單片AM/FM收音集成電路,因?yàn)橐黄琁C包含了從高頻放大、本振到中頻放大、低頻(音頻)放大的所有功能。CXA1238是AM/FM立體聲收音集成電路,它不包括音頻放大器,但有立體聲解碼功能,通常用于WALKMAN收放機(jī)等。
這里有個(gè)知識(shí),就是CXA的收音IC同一型號(hào)有三種不同的大小(即后綴M型為貼片封裝,S型為小型封裝,P型為DIP封裝)。
音響功放電路也是電子愛好者們津津樂道的話題。通過親手制作,不但深入了解了原理,更是具有意義。bitbaby并不是發(fā)燒友(也燒不起),對(duì)吹毛求疵的“金耳朵”更是持有懷疑態(tài)度。請(qǐng)各位新手不要誤入歧途。做一套實(shí)用的音響才是聰明之舉,不要相信什么“把XXXX IC換成運(yùn)放之皇NE5532后效果立竿見影”。
Bitbaby幫別人裝過許多功放,也有不少經(jīng)驗(yàn)。有的雖然只是用收錄機(jī)用的功放集成塊,但因?yàn)橛昧溯^大功率的電位器、較大容量的濾波電容、較大口徑的揚(yáng)聲器,效果還是比收錄機(jī)好。
TA7240P是收錄機(jī)中常用的功放IC,雙聲道,各5.8W,12V左右供電,音質(zhì)一般般。
TDA1521是高保真功放IC,功率較大,音質(zhì)較好,上點(diǎn)檔次的電腦有源音箱也都用該集成塊。
LM1875(TDA2003、TDA2030、TDA2030A)等應(yīng)用電路差不多,功率不同,TDA2030A是TDA2030的改進(jìn)型,功率稍大。這些集成塊應(yīng)用也很多,但假貨也多,有的假貨是用廉價(jià)IC打磨過的,有的則是粗制濫造。
傻瓜功放是一種厚膜集成電路,其實(shí)不過是把各分立元件封裝在一起,只有輸入引腳用來接音源,輸出引腳接音箱,以及電源引腳,方便了使用。
此外,還有TDA2822、LM386等的小功率音頻放大器,在電池供電的產(chǎn)品中作功放。用它們也可做有源音箱,廉價(jià)的有源音箱就用它們。
評(píng)論
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