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集成电道的品种与用处71418

日期:2019-10-03 20:16 来源: 集成电路IC

  集成电路的种类与用途71418_电力/水利_工程科技_专业资料。在电子行业, 集成电路的应用非常广泛, 每年都有许许多多通用或专用的集成电路被研发与 生产出来,本文将对集成电路的知识作一全面的阐述。 集成电路的种类 集成电路的种类很多,按其功能不同可分为模拟集成电

  在电子行业, 集成电路的应用非常广泛, 每年都有许许多多通用或专用的集成电路被研发与 生产出来,本文将对集成电路的知识作一全面的阐述。 集成电路的种类 集成电路的种类很多,按其功能不同可分为模拟集成电路和数字集成电路两大类。前 者用来产生、放大和处理各种模拟电信号;后者则用来产生、放大和处理各种数字电信号。 所谓模拟信号,是指幅度随时间连续变化的信号。例如,人对着话筒讲话,话筒输出的音频 电信号就是模拟信号,收音机、收录机、音响设备及电视机中接收、放大的音频信号、电视 信号,也是模拟信号。所谓数字信号,是指在时间上和幅度上离散取值的信号,例如,电报 电码信号,按一下电键,产生一个电信号,而产生的电信号是不连续的。这种不连续的电信 号,一般叫做电脉冲或脉冲信号,计算机中运行的信号是脉冲信号,但这些脉冲信号均代表 着确切的数字,因而又叫做数字信号。在电子技术中,通常又把模拟信号以外的非连续变化 的信号,统称为数字信号。目前,在家电维修中或一般性电子制作中,所遇到的主要是模拟 信号;那么,接触最多的将是模拟集成电路。 集成电路按其制作工艺不同,可分为半导体集成电路、膜集成电路和混合集成电路三 类。半导体集成电路是采用半导体工艺技术,在硅基片上制作包括电阻、电容、三极管、二 极管等元器件并具有某种电路功能的集成电路;膜集成电路是在玻璃或陶瓷片等绝缘物体 上,以“膜”的形式制作电阻、电容等无源器件。无源元件的数值范围可以作得很宽,精度可 以作得很高。但目前的技术水平尚无法用“膜”的形式制作晶体二极管、三极管等有源器件, 因而使膜集成电路的应用范围受到很大的限制。 在实际应用中, 多半是在无源膜电路上外加 半导体集成电路或分立元件的二极管、三极管等有源器件,使之构成一个整体,这便是混合 集成电路。根据膜的厚薄不同,膜集成电路又分为厚膜集成电路(膜厚为 1μm~10μm)和 薄膜集成电路(膜厚为 1μm 以下)两种。在家电维修和一般性电子制作过程中遇到的主要 是半导体集成电路、厚膜电路及少量的混合集成电路。 按集成度高低不同,可分为小规模、中规模、大规模及超大规模集成电路四类。对模 拟集成电路,由于工艺要求较高、电路又较复杂,所以一般认为集成 50 个以下元器件为小 规模集成电路, 集成 50-100 个元器件为中规模集成电路, 集成 100 个以上的元器件为大规 模集成电路; 对数字集成电路, 一般认为集成 1~10 等效门/片或 10~100 个元件/片为小 规模集成电路, 集成 10~100 个等效门/片或 100~1000 元件/片为中规模集成电路, 集成 100~10,000 个等效门/片或 1000~100,000 个元件/片为大规模集成电路,集成 10,000 以 上个等效门/片或 100,000 以上个元件/片为超大规模集成电路。 按导电类型不同,分为双极型集成电路和单极型集成电路两类。前者频率特性好,但 功耗较大,而且制作工艺复杂,绝大多数模拟集成电路以及数字集成电路中的 TTL、ECL、 HTL、LSTTL、STTL 型属于这一类。后者工作速度低,但输人阻抗高、功耗小、制作工艺 简单、 易于大规模集成, 其主要产品为 MOS 型集成电路。 MOS 电路又分为 NMOS、 PMOS、 CMOS 型。 NMOS 集成电路是在半导体硅片上,以 N 型沟道 MOS 器件构成的集成电路;参加导 电的是电子。PMOS 型是在半导体硅片上,以 P 型沟道 MOS 器件构成的集成电路;参加导 电的是空穴。CMOS 型是由 NMOS 晶体管和 PMOS 晶体管互补构成的集成电路称为互补型 MOS 集成电路,简写成 CMOS 集成电路。 除上面介绍的各类集成电路之外, 现在又有许多专门用途的集成电路, 称为专用集成电 路。 下面我们先介绍模拟集成电路中不同功能的电路。 1.集成运算放大器 集成运算放大器是一种高增益的直接耦合放大器,其内部包含数百个晶体管、电阻、电容, 但体积只有一个小功率晶体管那么大,功耗也仅有几毫瓦至几百毫瓦,但功能很多。它通常 由输人级、中间放大级和输出级三个基本部分构成。运算放大器除具有十、一输人端和输出 端外,还有十、一电源供电端、外接补偿电路端、调零端、相位补偿端、公共接地端及其他 附加端等。它的放大倍数取决于外接反馈电阻,这给使用带来很大方便。其种类有通用型运 算放大器,比如 uA709、5G922、FC1、FC31、F005、4E320、8FC2、SG006、BG305 等; 通用Ⅲ型有 F748、F108、XFC81、F008、4E322 等;低功耗放大器(UPC253、7XC4、5G26、 F3078 等) ;低噪声运算放大器(如 F5037、XFC88) ;高速运算放大器(如国产型号有 F715、 F722、4E321、F318, 国外的有 uA702) ; 高压运算放大器 (国产的有 F1536、 BG315、F143) ; 还有电流型、单电源、跨导型、静电型、程控型运算放大器等。 2.稳压集成电路 稳压集成电路又称集成稳压电源,其电路形式大多采用串联稳压方式。集成稳压器与分 立元件稳压器相比,体积小,性能高、使用简便可靠。集成稳压器的种类有,多端可调式、 三端可调式、三端固定式及单片开关式集成稳压器。 多端可调集成稳压器精度高、价格低,但输出功率小,引出端多,给使用带来不方便。 多端可调式集成稳压器可根据需要加上相应的外接元件,组成限流和功率保护。国内外 同类产品基本电路形式有区别,基本原理相似。国产的有 W2 系列、WB7 系列、WA7 系列、 BG11 等。 三端可调式输出集成稳压器精度高,输出电压纹波小,一般输出电压为 1.25V~35V 或 l.25V~35V 连续可调。其型号有 W117、W138、LM317、LM138、LMl96 等型号。 三端固定输出集成稳压器是一种串联调整式稳压器,其电路只有输人、输出和公共 3 个 引出端,使用方便。其型号有 W78 正电压系列、W79 负电压系列。 开关式集成稳压器是新的一种稳压电源,其工作原理不同上述三种类型,它是由直流变 交流再变直流的变换器,输出电压可调,效率很高。其型号有 AN5900、HA17524 等型号, 广泛用于电视机、电子仪器等设备中。 3、音响集成电路 单响集成电路随着收音机、收录机、组合音响设备的发展而不断开发。对音响电路要求 多功能、大功率和高保真度。比如一块单片收音机、录音机电路,就必须具有变频、检波。 中放、低放、AGC、功放和稳压等电路。音响集成电路工艺技术不断发展,采用数字传输 和处理,使音响系统的各项电声指标不断提高。比如,脉冲码调制录音机、CD 唱机,能使 信噪比和立体声分离度切变好,失真度减到最小。 音响集成电路按本身的电路功能分有,高、中频放大集成电路、功放集成电路、低噪前 置放大集成电路、立体声解码集成电路、单片收音机、收录机集成电路。驱动集成电路及特 殊功能集成电路。 高、中频放大器集成电路体积小而紧凑,自动增益高、控制特性好、失真小,在收音机、 收录机中得到广泛应用。其中调幅集成电路的型号有 FD304、SL1018、SL1018AM、TB1018 等型号。调频集成电路有 TA7303、TDA1576、LA1165、LA1210、TDA1062 等型号。调幅、 调频共用集成电路内设 AM 变频功能、AM 检波功能、FM 鉴频限幅功能。调频立体声接收 机的专门用的立体声解码电路。后期(70 年代以后)产品有 LA3350、LA3361、HA11227、 AN7140、BA1350、TA7343P 等型号。单片集成电路已成为世界流行的一种单片音响集成电 路。用单片收音机集成电路装配收音机其成本低,调试方便。其中 ULN2204 型 AM 收音机 集成电路,功能齐全,能在 3V~12V 电压范围内工作。类似型号有 HA12402、TA7613、 ULN2204A 型等。 特殊功能集成电路有显示驱动电路、电动机稳速电路、自动选曲电路及降噪电路等。 其中双列 5 点 LED 电平显示驱动集成电路可同时驱动 10 只发光二极管,它是高中档收 录机、收音机、CD 唱机等音响设备中,用来作音量指示、交直流电平指示、交直流电源电 压指示的常用集成电路。 比如, 我国生产的 SL322、 SL325 等型号, 国外的 LB1405、 TA7666P 型等。6、7、9 点 LED 电平显示驱动集成电路的型号有 SL326、SL327、LB1407、LB1409 型等。 特殊功能的集成电路除上述外,还有自动选曲集成电路、降噪集成电路等。比如,有 NE464、LM1101、LA2730、uPC1180、HA12045、HA12028 等型号,有的电路型号具有一 定的兼容性。 4.电视集成电路 电视机采用的集成电路种类繁多,型号也不统一,但有趋向单片机和两片机的高集成化 发展。用于电视机的集成电路列举如下: (1)伴音系统集成电路 电视伴音系统目前新动向,就是采用电视多重伴音系统,使用各种单片式或多块式电视 双伴音信号处理集成电路。比如,用于彩色电视机伴音电路的 BL5250 型、BJ5250、DG5250 型伴音中放、音频功放集成电路。该电路采用 16 引脚双列直插式,并附有散热片。D7176P、 uPC1353C 型伴音中放、限幅放大集成电路,具有高增益、直流工作点稳定、检波失真小、 频响性能好、输出功率大等特点。uPC1353C 型与 AN1353 型功能完全相同。其直流音量控 制范围达 80dB, 输出级电压范围为 9V~18V, 失线%, 最大音频输出功率为 1.2W~ 2.4W。 用于伴音中放、 功放的集成电路还有: D7176、 TA7678AD、 IX0052CE、 IX0065CE、 AN241P、 CA3065、KA2101、LA1365、TA7176、KC583 型等。 (2)行场扫描集成电路 行场扫描集成电路性能优于分立元件电路,并且有的集成扫描电路系统采用了数字自动 同步电路, 可得到稳定的场频信号, 保证了隔行扫描的稳定性, 可省掉“场同步”电位器调整, 提高了自动化程度。比如,D7609P、LA1460、TA7609P、TB7609 等型号,电路功能有:同 步分离、场输出、场振荡、AFT、行振荡保护等。 D002(国产) 、HA11669(国外)型电路,电路功能有行振荡、行激励;D004(国产) 、 KC581C (国外) 型电路, 主要功能是场振荡、 场输出; D7242、 TA7242P、 KA2131、 uPC1031Hz、 LA1358、uPC1378h 等型号,主要功能是场振荡、场输出,场激励;D103lHz、BG103lHz、 LD1031Hz、uPC1031Hz 型电路主要功能有:场振荡、场输出。 (3)图像中放、视放集成电路 早期的中频通道集成电路,是用三块集成电路分别完成中放、视频检波及 AFT 等功能。 目前已出现把图像中放、 视频, 伴音中放, 行场扫描三大系统压缩在一块芯片中的集成电路, 使电路简化,给使用、调试带来更大方便。 该类集成电路有:D1366C、SF1366、uPC1366、CD003、HA1167、D7607AP、TA7607、 AN5132、CD7680CD、HA1126D、HA11215A、TB7607、TA7611AP、LA1357N、AN5150。 M51353 P 等。 (4)彩色解码集成电路 彩色解码电路的功能是恢复彩色信号,使图像的颜色正常。早期的彩色解码集成电路是 由几块电路完成,如国产的 5G3108、5G314、7CD1、7CD2、7CD3 等;后来采用单片式 PAL 制彩色解码集成电路,如 TA7193AP/P、TA7644AP/P、IX02lCE、uPC1400c、M51338SP、 M51393AP、IX0719CE、AN5625 型等。其中的 AN5625、uPC1400C 等集成电路应用了数字 滤波延时网络,有的把全部小信号处理集成到一块电路中,使电路体积减小,功能更全。 (5)电源集成电路 目前多数电视机的电源控制采用了集成电路,电路类型有开关型和串联型。 开关稳压电源控制的集成电路有:W2019、IR9494、NJM2048、AN5900 型等;属于串联 型直流稳压集成电路有:STR455、STR451、LA5110、LA5112、STR5404 等型号。 (6)遥控集成电路 遥控集成电路分为遥控发射集成电路和遥控接收集成电路。比如,用于日立 CEP-323D 型彩电、福日 HFC-323 型彩电的集成电路为 uPD1943G 和 LA7234 型遥控集成电路。 uPD1934G 为遥控发射电路,发射红外光信号;LA7224 为遥控接收集成电路。 uPD1943G 为 20 引脚双引直插封装(也有 22 列扁平封装) ,其主要参数与特点如下: ①为 CMOS 电路,特点与 M50119 相似; ②电源电压为 3V,电源电流为 0.lmA~1mA; ③输出电流为 13mA,功耗为 0.25W; ④可配接 4× 8 键,共 32 个控制功能。 M50142P 和 uPC1373H 为一对遥控集成电路。 uPC1373H 的主要参数与特点: ①电源电压为 6V~14.4V。 ②电流变化范围为 1.3mA~3.5mA; ③允许耗散功率为 0.27W; ④主要特点、结构、引脚排列与 LA7224 相同; ⑤常在第 4 脚对地接一个 150k 电阻。 5.电子琴集成电路 电子琴集成电路有 5G2208、5G001、5G002、CW93520、LM6402、M112、Z8611 等型号, 其外形只有小钮扣大小,内部含有振荡器、音符发生器、前置放大器等电路,能演奏 22~ 61 个基本音符。5G005 型为音阶发生器,LM8071 集成电路可作回响主音阶发生器,它是电 子琴核心器件之一。M208 是一种单片电子琴 NMOS 集成电路,内设短阵处理 61 琴键,并 设可抗抖动电路。YM3812 是一种新型电子琴专用音源集成电路。 6.CMOS 集成电路 在数字集成电路中,我们只介绍 MOS 数字集成电路中的 CMOS 电路。因为在一些小家 电中,CMOS 集成电路用得比较广泛。 (1)CMOS 集成电路的特点 CMOS 电路的结构、制作工艺不同于 TTL 电路,CMOS 集成电路的功耗很低。一般小规 模 CMOS 集成电路的静态平均功耗小于 10uW,是各类实用电路中功耗最低的。比如 TTL 集成电路的平均功耗为 10mw 是 CMOS 电路的 10 倍。但 CMOS 集成电路的动态功 耗随工作频率的升高而增大。 CMOS 电路的输入特性用输入电流和电容表示,由于电路的输入电阻很高,输入电路一 般小于 0.1uA;输入电容是各种杂散电容总和,一般在 5pF 左右。 CMOS 电路的输出特性取决于输出线路形式和输出管的特性参数。大多数 CMOS 电路可 用输出驱动电流、逻辑电平及状态转换时间来表示输出特性。 (2)CMOS 集成电路的类型 CMOS 电路的类型很多,但最常用的是门电路。 CMOS 电路中的逻辑门有非门、与门、与非门、或非门、或门、异或门、异或非门,施 密特触发门、缓冲器、驱动器等。 非门也称反相器,它是只有 1 个输入端和 1 个输出端的逻辑门。输人为高电平时,输出 即为低电平;反之,输出为高电平。输出与输入总是反相或互补的。与门具有 2 个或 2 个以 上输入端和 1 个输出端。当所有输人都是高电平时,输出也为高电平;只要有 1 个或互个以 上输入低电平时,输出就为低电平。 与非门则是当输入端中有 1 个或 1 个以上是低电平时,输出为高电平;只有所有输入是 高电平时,输出才是低电平。 或门具有 1 个或端, 2 个或 2 个以上的输入端。 当所有输入为低电平时, 输出才是低电平。 如果有 1 个或 1 个以上输入是高电平, 则其输出变相电平。 或非门电路是当得入端都处于低 电平时,其输出才呈现高电平;只要有 1 个或互个以上输入为高电平,输出即为低电平。 异或门电路有 2 个输入端,1 个输出端。当 2 个输入端中只有一个是高电平时,输出则为 高电平;当输入端都是低电平或都是高电平时,输出才是低电平。 异或门倒相就变为异或非门。异或非门也称作为“同或门”。异或非门只有 2 个输入端,1 个输出端,当 2 个输入端都是低电平或都是高电平时,输出为高电平;2 个输入端只有 1 个 是高电平时,输出才是低电平。 最基本线路构成的门电路存在着抗干扰性能差和不对称等缺点。为了克服这些缺点,可 以在输出或输入端附加反相器作为缓冲级;也可以输出或输入端同时都加反相器作为缓冲 级。这样组成的门电路称为带缓冲器的门电路。 带缓冲输出的门电路输出端都是 1 个反相器,输出驱动能力仅由该输出级的管子特性决 定, 与各输入端所处逻辑状态无关。 而不带缓冲器的门电路其输出驱动能力与输入状态有关。 另一方面。 带缓冲器的门电路的转移特性至少是由 3 级转移特性相乘的结果, 因此转换区域 窄,形状接近理想矩形,并且不随输入使用端数的情况而变化、加缓冲器的门电路,抗干扰 性能提高 10%电源电压。此外,带缓冲器的门电路还有输出波形对称、交流电压增益大、 带宽窄、输入电容比较小等优点。不过,由于附加了缓冲级,也带来了一些缺点。例如传输 延迟时间加大,因此,带缓冲器的门电路适宜用在高速电路系统中。 在数字电路中,由于 TTL 电路、CMOS 电路、ECL 电路等,它们的逻辑电平不同,当这 些电路相互联接时,一定要进行电平转换,使各电路都工作在各自允许的电压工作范围内。 数字电路中的三态逻辑门,一般是指电路的输出端的状态可呈现三种输出阻态,或简称 “三态输出”,这个状态通常用字母“Z”表示。 三状态电路在使用时的两状态特性与普通电路相同, 而在禁止时的“Z”状态特性则取决于 三态门电路的漏电流大小。

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