標題: 集成電路的分類及使用 [打印本頁]
作者: 51黑tt    時間: 2016-3-6 14:36
標題: 集成電路的分類及使用
概述　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，英文縮寫為IC，也稱芯片。集成電路是60年代出現(xiàn)的，當時只集成了十幾個元器件。 后來集成度越來越高，也有了今天的P－III。
  
　　分類
　　集成電路根據(jù)不同的功能用途分為模擬和數(shù)字兩大類別，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，其命名也有一定規(guī)律。一般是由前綴、數(shù)字編號、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、版本代號等。常用的集成電路如小功率音頻放大器LM386就因為后綴不同而有許多種。LM386N是美國國家半導體公司的產(chǎn)品，LM代表線性電路，N代表塑料雙列直插。  
　　集成電路型號眾多，隨著技術(shù)的發(fā)展，又有更多的功能更強、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)計制作時，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，同時考慮集成電路的價格和制作的復雜度。在電子制作中，有許多常用的集成電路，如NE555（時基電路）、LM324（四個集成的運算放大器）、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。
　　這里有些集成電路的樣子：
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　　標準的雙列直插集成電路：  　　標準的單列直插集成電路：  

　　  　　  　　　
集成電路介紹

　　集成電路IC是封在單個封裝件中的一組互連電路。裝在陶瓷襯底上的分立元件或電路有時還和單個集成電路連在一起，稱為混合集成電路。把全部元件和電路成型在單片晶體硅材料上稱單片集成電路。單片集成電路現(xiàn)在已成為最普及的集成電路形式，它可以封裝成各種類型的固態(tài)器件，也可以封裝成特殊的集成電路。
　　通用集成電路分為模擬（線性）和數(shù)字兩大類。模擬電路根據(jù)輸入的各種電平，在輸出端產(chǎn)生各種相應(yīng)的電平；而數(shù)字電路是開關(guān)器件，以規(guī)定的電平響應(yīng)導通和截止。有時候集成電路標有LM（線性類型）或DM（數(shù)字類型）符號。
　　集成電路都有二或三個電源接線端：用VCC、VDD、VSS、+V、-V或GND來表示。這是一般應(yīng)用所需要的。
　　雙列直插式是集成電路最通用的封裝形式。其引腳標記有半圓形豁口、標志線、標志圓點等，一般由半圓形豁口就可以確定各引腳的位置。雙列直插式的引腳排列圖如圖T306所示。
　　集成電路命名方法
　　集成電路命名方法見表B312
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　　使用TTL集成電路與CMOS集成電路的注意事項
　　(1)使用TTL集成電路注意事項
　�、賂TL集成電路的電源電壓不能高于＋5.5V使用，不能將電源與地顛倒錯接，否則將會因為過大電流而造成器件損壞。
　�、陔娐返母鬏斎攵瞬荒苤苯优c高于＋5.5V和低于-0.5V的低內(nèi)阻電源連接，因為低內(nèi)阻電源能提供較大的電流，導致器件過熱而燒壞。
　�、鄢龖B(tài)和集電極開路的電路外，輸出端不允許并聯(lián)使用。如果將 圖T306雙列直插集電極開路的門電路輸出端并聯(lián)使用而使電路具有線與功能時，應(yīng)在其輸出端加一個預先計算好的上拉負載電阻到VCC端。
　�、茌敵龆瞬辉试S與電源或地短路。否則可能造成器件損壞。但可以通過電阻與地相連，提高輸出電平。
　�、菰陔娫唇油〞r，不要移動或插入集成電路，因為電流的沖擊可能會造成其永久性損壞。
　�、薅嘤嗟妮斎攵俗詈貌灰獞铱�。雖然懸空相當于高電平，并不影響與非門的邏輯功能，但懸空容易受干擾，有時會造成電路的誤動作，在時序電路中表現(xiàn)更為明顯。因此，多余輸入端一般不采用懸空辦法，而是根據(jù)需要處理。例如：與門、與非門的多余輸入端可直接接到VCC上；也可將不同的輸入端通過一個公用電阻（幾千歐）連到VCC上；或?qū)⒍嘤嗟妮斎攵撕褪褂枚瞬⒙?lián)。不用的或門和或非門等器件的所有輸入端接地，也可將它們的輸出端連到不使用的與門輸入端上。如圖T307所示。
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-對觸發(fā)器來說，不使用的輸入端不能懸空，應(yīng)根據(jù)邏輯功能接人電平。輸入端連線應(yīng)盡量短，這樣可以縮短時序電路中時鐘信號沿傳輸線的延遲時間。一般不允許將觸發(fā)器的輸出直接驅(qū)動指示燈、電感負載、長線傳輸，需要時必須加緩沖門。
　�。�2）使用CMOS電路的注意事項
　　CMOS集成電路由于輸入電阻很高，因此極易接受靜電電荷。為了防止產(chǎn)生靜電擊穿，生產(chǎn)CMOS時，在輸入端都要加上標準保護電路，但這并不能保證絕對安全，因此使用CMOS集成電路時，必須采取以下預防措施。
　　①存放CMOS集成電路時要屏蔽，一般放在金屬容器中，也可以用金屬箔將引腳短路。
　�、贑MOS集成電路可以在很寬的電源電壓范圍內(nèi)提供正常的邏輯功能，但電源的上限電壓（即使是瞬態(tài)電壓）不得超過電路允許極限值、…電源的下限電壓（即使是瞬態(tài)電壓）不得低于
系統(tǒng)工作所必需的電源電壓最低值Vmin，更不得低于VSS。
　�、酆附覥MOS集成電路時，一般用20Ｗ內(nèi)熱式電烙鐵，而且烙鐵要有良好的接地線。也可以利用電烙鐵斷電后的余熱快速焊接。禁止在電路通電的情況下焊接。
　　④為了防止輸入端保護二極管因正向偏置而引起損壞，輸入電壓必須處在VDD 和VSS之間，即VSS＜ｕ1＜VDD。
　　⑤調(diào)試CMOS電路時，如果信號電源和電路板用兩組電源，則剛開機時應(yīng)先接通電路板電源，后開信號源電源。關(guān)機時則應(yīng)先關(guān)信號源電源，后斷電路板電源。即在CMOS本身還沒有接通電源的情況下，不允許有輸入信號輸入。
　　⑥多余輸入端絕對不能懸空。否則不但容易受外界噪聲干擾，而且輸入電位不定，破壞了正常的邏輯關(guān)系，也消耗不少的功率。因此，應(yīng)根據(jù)電路的邏輯功能需要分別情況加以處理。例如：與門和與非門的多余輸入端應(yīng)接到VDD或高電平；或門和或非門的多余輸入端應(yīng)接到VSS或低電平；如果電路的工作速度不高，不需要特別考慮功耗時，也可以將多余的輸入端和使用端并聯(lián)。如圖T308所示。
　　以上所說的多余輸入端，包括沒有被使用但已接通電源的CMOS電路所有輸入端。例如，一片集成電路上有4個與門，電路中只用其中一個，其它三個門的所有輸入端必須按多余輸入端處理。
　　⑦輸入端連接長線時，由于分布電容和分布電感的影響，容易構(gòu)成LC振蕩，可能使輸入保護二極管損壞，因此必須在輸入端串接一個10~20kΩ的保護電阻R，如圖T309所示。
　�、郈MOS電路裝在印刷電路板上時，印刷電路板上總有輸入端，當電路從機器中拔出時，輸入端必然出現(xiàn)懸空，所以應(yīng)在各輸入端上接入限流保護電阻，如圖T309所示。如果要在印刷電路板上安裝CMOS集成電路，則必須在與它有關(guān)的其它元件安裝之后再裝CMOS電路，避免CMOS器件輸入端懸空。  
　�、岵灏坞娐钒咫娫床孱^時，應(yīng)該注意先切斷電源，防止在插拔過程中燒壞CMOS的輸入端保護二極管。
-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，但是它確確實實是一片含有成千上萬個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、地址計算器和控制輸出電路等。 音樂片內(nèi)可存儲一首或多首世界名曲，價格很便宜，幾角錢一片。音樂門鈴都是用這種音樂片裝的，其實成本很低。
　　不同的語言片內(nèi)存儲了各種動物的叫聲，簡短語言等，價格要比音樂片貴些。但因為有趣，其應(yīng)用越來越多。 會說話的計算器、倒車告警器、報時鐘表等。語音電路盡管品種不少，但不能根據(jù)用戶隨時的要求發(fā)出聲音， 因為商品化的語音產(chǎn)品采用掩膜工藝，發(fā)聲的語音是固定的，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，但因為要掩模，要求數(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，信息也就不會丟失。它的出現(xiàn)為開發(fā)人員試制樣機提供了方便，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90年代的無線電雜志上，記得那時是UM5101和T6668，都是用41256等DRAM的。那時多想有那么一套，不用磁帶就可以錄音的怪物，還能在放音時隨意變調(diào)呢。早期的數(shù)碼留言機也用它們，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)、臺灣都有廠家生產(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。
　　如果您對語音集成電路很感興趣，請密切留意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。
　　這是軟包封的ISD1420芯片：
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-數(shù)字集成電路　　數(shù)字集成電路產(chǎn)品的種類很多。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，大至計算機，都是由數(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，更具優(yōu)點。數(shù)字集成電路有個特點，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CMOS集成電路時，所消耗的驅(qū)動功率幾乎可以不計。同時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)動一個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，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。
　　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，建議多買些備用。市場上的數(shù)字集成電路進口的較多，產(chǎn)品型號的前綴代表生產(chǎn)公司，常見的有MC1XXXX（摩托羅拉）、CDXXXX（美國無線電RCA）、HEFXXXX（飛利浦）、TCXXXX（東芝）、HCXXXX（日立）等。一般來說，只要型號相同，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。另外焊接的時候，要用接地良好的電烙鐵焊接，或者索性拔掉插頭，利用余熱焊接。不過說實話，現(xiàn)在的CMOS集成電路因為改進了生產(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。
　　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、電視機、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。 　　實際上，模擬集成電路在應(yīng)用上比數(shù)字集成電路復雜些。每個數(shù)字集成電路只要元器件良好，一般都能按預定的功能工作，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去呢？這是因為集成電路制作工藝上的限制，也是為了讓集成電路更多地適應(yīng)于不同的應(yīng)用電路。
　　對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，要用時去查找相關(guān)的資料。




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