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集成電路的種類與用途
文章導讀:  在電子行業,集成電路的應用非常廣泛,每年都有許許多多通用或專用的集成電路被研發與生產出來,本文將對集成電路的知識作一全面的闡述。    1、集成電路的種類    集成電路的種類很多,按其功能不同可分為模擬集成電路和數字集成電路兩大類。前者用來產生、放大和處理各種模擬電信號;后者則用來產生、放大和處理各種數字電信號。所謂模擬信號,是指幅度隨時間連續變化的信號。例如,人對著話筒講話,話筒輸出的音頻電信號就是模擬信號,收音機、收錄機、音響設備及電視機中接收、放大的音頻信號、電視信號,也是模擬信號。所謂數字信號,是指在時間上和幅度上離散取值的信號,例如,電報電碼信號,按一下電鍵,產生一個電信號,而產生的電信號是不連續的。這種不連續的電信號,一般叫做電脈沖或脈沖信號,計算機中運行的信號是脈沖信號,但這些脈沖信號均代表著確切的數字,因而又叫做數字信號。在電子技術中,通常...
  在電子行業,集成電路的應用非常廣泛,每年都有許許多多通用或專用的集成電路被研發與生產出來,本文將對集成電路的知識作一全面的闡述。 
  1、集成電路的種類 
  集成電路的種類很多,按其功能不同可分為模擬集成電路和數字集成電路兩大類。前者用來產生、放大和處理各種模擬電信號;后者則用來產生、放大和處理各種數字電信號。所謂模擬信號,是指幅度隨時間連續變化的信號。例如,人對著話筒講話,話筒輸出的音頻電信號就是模擬信號,收音機、收錄機、音響設備及電視機中接收、放大的音頻信號、電視信號,也是模擬信號。所謂數字信號,是指在時間上和幅度上離散取值的信號,例如,電報電碼信號,按一下電鍵,產生一個電信號,而產生的電信號是不連續的。這種不連續的電信號,一般叫做電脈沖或脈沖信號,計算機中運行的信號是脈沖信號,但這些脈沖信號均代表著確切的數字,因而又叫做數字信號。在電子技術中,通常又把模擬信號以外的非連續變化的信號,統稱為數字信號。目前,在家電維修中或一般性電子制作中,所遇到的主要是模擬信號;那么,接觸最多的將是模擬集成電路。 
   集成電路按其制作工藝不同,可分為半導體集成電路、膜集成電路和混合集成電路三類。半導體集成電路是采用半導體工藝技術,在硅基片上制作包括電阻、電容、三極管、二極管等元器件并具有某種電路功能的集成電路;膜集成電路是在玻璃或陶瓷片等絕緣物體上,以“膜”的形式制作電阻、電容等無源器件。無源元件的數值范圍可以作得很寬,精度可以作得很高。但目前的技術水平尚無法用“膜”的形式制作晶體二極管、三極管等有源器件,因而使膜集成電路的應用范圍受到很大的限制。在實際應用中,多半是在無源膜電路上外加半導體集成電路或分立元件的二極管、三極管等有源器件,使之構成一個整體,這便是混合集成電路。根據膜的厚薄不同,膜集成電路又分為厚膜集成電路(膜厚為1μm~10μm)和薄膜集成電路(膜厚為1μm以下)兩種。在家電維修和一般性電子制作過程中遇到的主要是半導體集成電路、厚膜電路及少量的混合集成電路。 
 按集成度高低不同,可分為小規模、中規模、大規模及超大規模集成電路四類。對模擬集成電路,由于工藝要求較高、電路又較復雜,所以一般認為集成50個以下元器件為小規模集成電路,集成50-100個元器件為中規模集成電路,集成100個以上的元器件為大規模集成電路;對數字集成電路,一般認為集成1~10等效門/片或10~100個元件/片為小規模集成電路,集成10~100個等效門/片或100~1000元件/片為中規模集成電路,集成100~10,000個等效門/片或1000~100,000個元件/片為大規模集成電路,集成10,000以上個等效門/片或100,000以上個元件/片為超大規模集成電路。 
   按導電類型不同,分為雙極型集成電路和單極型集成電路兩類。前者頻率特性好,但功耗較大,而且制作工藝復雜,絕大多數模擬集成電路以及數字集成電路中的TTL、ECL、HTL、LSTTL、STTL型屬于這一類。后者工作速度低,但輸人阻抗高、功耗小、制作工藝簡單、易于大規模集成,其主要產品為MOS型集成電路。MOS電路又分為NMOS、PMOS、CMOS型。 
   NMOS集成電路是在半導體硅片上,以N型溝道MOS器件構成的集成電路;參加導電的是電子。PMOS型是在半導體硅片上,以P型溝道MOS器件構成的集成電路;參加導電的是空穴。CMOS型是由NMOS晶體管和PMOS晶體管互補構成的集成電路稱為互補型MOS集成電路,簡寫成CMOS集成電路。 
 除上面介紹的各類集成電路之外,現在又有許多專門用途的集成電路,稱為專用集成電路。 
  下面我們先介紹模擬集成電路中不同功能的電路。  
   1.集成運算放大器 
  集成運算放大器是一種高增益的直接耦合放大器,其內部包含數百個晶體管、電阻、電容,但體積只有一個小功率晶體管那么大,功耗也僅有幾毫瓦至幾百毫瓦,但功能很多。它通常由輸人級、中間放大級和輸出級三個基本部分構成。運算放大器除具有十、一輸人端和輸出端外,還有十、一電源供電端、外接補償電路端、調零端、相位補償端、公共接地端及其他附加端等。它的放大倍數取決于外接反饋電阻,這給使用帶來很大方便。其種類有通用型運算放大器,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);低噪聲運算放大器(如F5037、XFC88);高速運算放大器(如國產型號有F715、F722、4E321、F318,國外的有uA702);高壓運算放大器(國產的有F1536、BG315、F143);還有電流型、單電源、跨導型、靜電型、程控型運算放大器等。 
  2.穩壓集成電路 
          穩壓集成電路又稱集成穩壓電源,其電路形式大多采用串聯穩壓方式。集成穩壓器與分立元件穩壓器相比,體積小,性能高、使用簡便可靠。集成穩壓器的種類有,多端可調式、三端可調式、三端固定式及單片開關式集成穩壓器。 
 多端可調集成穩壓器精度高、價格低,但輸出功率小,引出端多,給使用帶來不方便。 
 多端可調式集成穩壓器可根據需要加上相應的外接元件,組成限流和功率保護。國內外同類產品基本電路形式有區別,基本原理相似。國產的有W2系列、WB7系列、WA7系列、BG11等。 
 三端可調式輸出集成穩壓器精度高,輸出電壓紋波小,一般輸出電壓為1.25V~35V或l.25V~35V連續可調。其型號有W117、W138、LM317、LM138、LMl96等型號。 
 三端固定輸出集成穩壓器是一種串聯調整式穩壓器,其電路只有輸人、輸出和公共3個引出端,使用方便。其型號有W78正電壓系列、W79負電壓系列。 開關式集成穩壓器是新的一種穩壓電源,其工作原理不同上述三種類型,它是由直流變交流再變直流的變換器,輸出電壓可調,效率很高。其型號有AN5900、HA17524等型號,廣泛用于電視機、電子儀器等設備中。 
 3、音響集成電路 
單響集成電路隨著收音機、收錄機、組合音響設備的發展而不斷開發。對音響電路要求多功能、大功率和高保真度。比如一塊單片收音機、錄音機電路,就必須具有變頻、檢波。中放、低放、AGC、功放和穩壓等電路。音響集成電路工藝技術不斷發展,采用數字傳輸和處理,使音響系統的各項電聲指標不斷提高。比如,脈沖碼調制錄音機、CD唱機,能使信噪比和立體聲分離度切變好,失真度減到最小。 
 音響集成電路按本身的電路功能分有,高、中頻放大集成電路、功放集成電路、低噪前置放大集成電路、立體聲解碼集成電路、單片收音機、收錄機集成電路。驅動集成電路及特殊功能集成電路。 
 高、中頻放大器集成電路體積小而緊湊,自動增益高、控制特性好、失真小,在收音機、收錄機中得到廣泛應用。其中調幅集成電路的型號有FD304、SL1018、SL1018AM、TB1018等型號。調頻集成電路有TA7303、TDA1576、LA1165、LA1210、TDA1062等型號。調幅、調頻共用集成電路內設AM變頻功能、AM檢波功能、FM鑒頻限幅功能。調頻立體聲接收機的專門用的立體聲解碼電路。后期(70年代以后)產品有LA3350、LA3361、HA11227、AN7140、BA1350、TA7343P等型號。單片集成電路已成為世界流行的一種單片音響集成電路。用單片收音機集成電路裝配收音機其成本低,調試方便。其中ULN2204型AM收音機集成電路,功能齊全,能在3V~12V電壓范圍內工作。類似型號有HA12402、TA7613、ULN2204A型等。 
特殊功能集成電路有顯示驅動電路、電動機穩速電路、自動選曲電路及降噪電路等。 
其中雙列5點LED電平顯示驅動集成電路可同時驅動10只發光二極管,它是高中檔收錄機、收音機、CD唱機等音響設備中,用來作音量指示、交直流電平指示、交直流電源電壓指示的常用集成電路。比如,我國生產的SL322、SL325等型號,國外的LB1405、TA7666P型等。6、7、9點LED電平顯示驅動集成電路的型號有SL326、SL327、LB1407、LB1409型等。 
 特殊功能的集成電路除上述外,還有自動選曲集成電路、降噪集成電路等。比如,有NE464、LM1101、LA2730、uPC1180、HA12045、HA12028等型號,有的電路型號具有一定的兼容性。 
 4.電視集成電路 
電視機采用的集成電路種類繁多,型號也不統一,但有趨向單片機和兩片機的高集成化發展。用于電視機的集成電路列舉如下: 
 (1)伴音系統集成電路 
 電視伴音系統目前新動向,就是采用電視多重伴音系統,使用各種單片式或多塊式電視雙伴音信號處理集成電路。比如,用于彩色電視機伴音電路的BL5250型、BJ5250、DG5250型伴音中放、音頻功放集成電路。該電路采用16引腳雙列直插式,并附有散熱片。D7176P、uPC1353C型伴音中放、限幅放大集成電路,具有高增益、直流工作點穩定、檢波失真小、頻響性能好、輸出功率大等特點。uPC1353C型與AN1353型功能完全相同。其直流音量控制范圍達80dB,輸出級電壓范圍為9V~18V,失真小于0.6%,最大音頻輸出功率為1.2W~2.4W。 
 用于伴音中放、功放的集成電路還有:D7176、TA7678AD、IX0052CE、IX0065CE、AN241P、CA3065、KA2101、LA1365、TA7176、KC583型等。 
 (2)行場掃描集成電路 
行場掃描集成電路性能優于分立元件電路,并且有的集成掃描電路系統采用了數字自動同步電路,可得到穩定的場頻信號,保證了隔行掃描的穩定性,可省掉“場同步”電位器調整,提高了自動化程度。比如,D7609P、LA1460、TA7609P、TB7609等型號,電路功能有:同步分離、場輸出、場振蕩、AFT、行振蕩保護等。 
 D002(國產)、HA11669(國外)型電路,電路功能有行振蕩、行激勵;D004(國產)、KC581C(國外)型電路,主要功能是場振蕩、場輸出;D7242、TA7242P、KA2131、uPC1031Hz、LA1358、uPC1378h等型號,主要功能是場振蕩、場輸出,場激勵;D103lHz、BG103lHz、LD1031Hz、uPC1031Hz型電路主要功能有:場振蕩、場輸出。 
 (3)圖像中放、視放集成電路 
早期的中頻通道集成電路,是用三塊集成電路分別完成中放、視頻檢波及AFT等功能。目前已出現把圖像中放、視頻,伴音中放,行場掃描三大系統壓縮在一塊芯片中的集成電路,使電路簡化,給使用、調試帶來更大方便。 
 該類集成電路有:D1366C、SF1366、uPC1366、CD003、HA1167、D7607AP、TA7607、AN5132、CD7680CD、HA1126D、HA11215A、TB7607、TA7611AP、LA1357N、AN5150。 
  M51353 P等。 
(4)彩色解碼集成電路 
彩色解碼電路的功能是恢復彩色信號,使圖像的顏色正常。早期的彩色解碼集成電路是由幾塊電路完成,如國產的5G3108、5G314、7CD1、7CD2、7CD3等;后來采用單片式PAL制彩色解碼集成電路,如TA7193AP/P、TA7644AP/P、IX02lCE、uPC1400c、M51338SP、M51393AP、IX0719CE、AN5625型等。其中的AN5625、uPC1400C等集成電路應用了數字濾波延時網絡,有的把全部小信號處理集成到一塊電路中,使電路體積減小,功能更全。 
 (5)電源集成電路 
目前多數電視機的電源控制采用了集成電路,電路類型有開關型和串聯型。 
開關穩壓電源控制的集成電路有:W2019、IR9494、NJM2048、AN5900型等;屬于串聯型直流穩壓集成電路有:STR455、STR451、LA5110、LA5112、STR5404等型號。 
 (6)遙控集成電路 
遙控集成電路分為遙控發射集成電路和遙控接收集成電路。比如,用于日立CEP-323D型彩電、福日HFC-323型彩電的集成電路為uPD1943G和LA7234型遙控集成電路。uPD1934G為遙控發射電路,發射紅外光信號;LA7224為遙控接收集成電路。 
  uPD1943G為20引腳雙引直插封裝(也有22列扁平封裝),其主要參數與特點如下: 
  ①為CMOS電路,特點與M50119相似; 
  ②電源電壓為3V,電源電流為0.lmA~1mA; 
  ③輸出電流為13mA,功耗為0.25W; 
  ④可配接4×8鍵,共32個控制功能。 
M50142P和uPC1373H為一對遙控集成電路。 
  uPC1373H的主要參數與特點: 
  ①電源電壓為6V~14.4V。 
  ②電流變化范圍為1.3mA~3.5mA; 
  ③允許耗散功率為0.27W; 
  ④主要特點、結構、引腳排列與LA7224相同; 
  ⑤常在第4腳對地接一個150k電阻。 
 5.電子琴集成電路 
電子琴集成電路有5G2208、5G001、5G002、CW93520、LM6402、M112、Z8611等型號,其外形只有小鈕扣大小,內部含有振蕩器、音符發生器、前置放大器等電路,能演奏22~61個基本音符。5G005型為音階發生器,LM8071集成電路可作回響主音階發生器,它是電子琴核心器件之一。M208是一種單片電子琴NMOS集成電路,內設短陣處理61琴鍵,并設可抗抖動電路。YM3812是一種新型電子琴專用音源集成電路。 
 6.CMO集成電路 
在數字集成電路中,我們只介紹MOS數字集成電路中的CMOS電路。因為在一些小家電中,CMOS集成電路用得比較廣泛。 
(1)CMOS集成電路的特點 
CMOS電路的結構、制作工藝不同于TTL電路,CMOS集成電路的功耗很低。一般小規模CMOS集成電路的靜態平均功耗小于10uW,是各類實用電路中功耗最低的。比如 
TTL集成電路的平均功耗為10mw是CMOS電路的10倍。但CMOS集成電路的動態功耗隨工作頻率的升高而增大。 
CMOS電路的輸入特性用輸入電流和電容表示,由于電路的輸入電阻很高,輸入電路一般小于0.1uA;輸入電容是各種雜散電容總和,一般在5pF左右。 
 CMOS電路的輸出特性取決于輸出線路形式和輸出管的特性參數。大多數CMOS電路可用輸出驅動電流、邏輯電平及狀態轉換時間來表示輸出特性。 
 (2)CMOS集成電路的類型 
CMOS電路的類型很多,但最常用的是門電路。 
CMOS電路中的邏輯門有非門、與門、與非門、或非門、或門、異或門、異或非門,施密特觸發門、緩沖器、驅動器等。 
非門也稱反相器,它是只有1個輸入端和1個輸出端的邏輯門。輸人為高電平時,輸出即為低電平;反之,輸出為高電平。輸出與輸入總是反相或互補的。與門具有2個或2個以上輸入端和1個輸出端。當所有輸人都是高電平時,輸出也為高電平;只要有1個或互個以上輸入低電平時,輸出就為低電平。 
 與非門則是當輸入端中有1個或1個以上是低電平時,輸出為高電平;只有所有輸入是高電平時,輸出才是低電平。 
或門具有1個或端,2個或2個以上的輸入端。當所有輸入為低電平時,輸出才是低電平。如果有1個或1個以上輸入是高電平,則其輸出變相電平。或非門電路是當得入端都處于低電平時,其輸出才呈現高電平;只要有1個或互個以上輸入為高電平,輸出即為低電平。 
 異或門電路有2個輸入端,1個輸出端。當2個輸入端中只有一個是高電平時,輸出則為高電平;當輸入端都是低電平或都是高電平時,輸出才是低電平。 
異或門倒相就變為異或非門。異或非門也稱作為“同或門”。異或非門只有2個輸入端,1個輸出端,當2個輸入端都是低電平或都是高電平時,輸出為高電平;2個輸入端只有1 個是高電平時,輸出才是低電平。 
 最基本線路構成的門電路存在著抗干擾性能差和不對稱等缺點。為了克服這些缺點,可以在輸出或輸入端附加反相器作為緩沖級;也可以輸出或輸入端同時都加反相器作為緩沖級。這樣組成的門電路稱為帶緩沖器的門電路。 
帶緩沖輸出的門電路輸出端都是1個反相器,輸出驅動能力僅由該輸出級的管子特性決定,與各輸入端所處邏輯狀態無關。而不帶緩沖器的門電路其輸出驅動能力與輸入狀態有關。另一方面。帶緩沖器的門電路的轉移特性至少是由3級轉移特性相乘的結果,因此轉換區域窄,形狀接近理想矩形,并且不隨輸入使用端數的情況而變化、加緩沖器的門電路,抗干擾性能提高10%電源電壓。此外,帶緩沖器的門電路還有輸出波形對稱、交流電壓增益大、帶寬窄、輸入電容比較小等優點。不過,由于附加了緩沖級,也帶來了一些缺點。例如傳輸延遲時間加大,因此,帶緩沖器的門電路適宜用在高速電路系統中。 
在數字電路中,由于TTL電路、CMOS電路、ECL電路等,它們的邏輯電平不同,當這些電路相互聯接時,一定要進行電平轉換,使各電路都工作在各自允許的電壓工作范圍內。 
 數字電路中的三態邏輯門,一般是指電路的輸出端的狀態可呈現三種輸出阻態,或簡稱“三態輸出”,這個狀態通常用字母“Z”表示。 
三狀態電路在使用時的兩狀態特性與普通電路相同,而在禁止時的“Z”狀態特性則取決于三態門電路的漏電流大小。 
更新日期:2013-05-02 11:02:15  瀏覽次數:2226次  作者:admin  【打印此頁】  【關閉
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