集成电路的分类及使用

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1、集成电路的分类及使用概述集成电路是一种采用特殊工艺,将晶体管、电阻、电容等元件集成在硅基片上而形成的具有一定功能的器件,英文缩写为1&也称芯片。集成 电路是60年代出现的,当时只集成了十几个元器件。后来集成度越来 越高,也有了今天的PIII。分类集成电路根据不同的功能用途分为模拟和数字两大类别,而具体功能更是数不胜数,其应用遍及人类生活的方方面面。集成电路根据内部的集成度分为大规模、中规 模、小规模三类。其封装又有许多形式。双列直插”和单列直插”的最为常见。消费类电子产品中用软封装的IC,精密产品中用贴片封装的IC等。对于CMOS型IC,特别要注意防止静电击穿IC,最好也不要用未接地的电烙铁焊

2、接。 使用IC也要注意其参数,如工作电压,散热等。数字IC多用+5V的工作电压,模拟IC 工作电压各异。集成电路有各种型号,其命名也有一定规律。一般是由前缀、数字编号、 后缀组成。前缀表示集成电路的生产厂家及类别,后缀一般用来表示集成电路的封装形 式、版本代号等。常用的集成电路如小功率音频放大器LM386就因为后缀不同而有许多 种。LM386N是美国国家半导体公司的产品,LM代表线性电路,N代表塑料双列直 插。集成电路型号众多,随着技术的发展,又有更多的功能更强、集成度更高的集成电 路涌现,为电子产品的生产制作带来了方便。在设计制作时,若没有专用的集成电路可以 应用,就应该尽量选用应用广泛的通

3、用集成电路,同时考虑集成电路的价格和制作的复杂度。在电子制作中,有许多常用的集成电路,如NE555 (时基 电路)、LM324 (四个集成的运算放大器)、TDA2822(双声道小功率放大器)、 KD9300 (单曲音乐集成电路)、LM317 (三端可调稳压器)等。这里有些集成电路的样子:标准的双列直插集成电路:标准的单列直插集成电路:uunrar3114(集成电路介绍图 T305141312111098 nnnnnnnuu11 LIUU34567双列直插式集成电路的一引脚排列集成电路IC是封在单个封装件中的一组 互连电路。装在陶瓷衬底上的分立元件或电路 有时还和单个集成电路连在一起,称为混合集

4、 成电路。把全部元件和电路成型在单片晶体硅 材料上称单片集成电路。单片集成电路现在巳 成为最普及的集成电路形式,它可以封装成各 种类型的固态器件,也可以封装成特殊的集成 电路。通用集成电路分为模拟平,在输出端产生各种相应的电平;导通和截 (线性)和数字两大类。模拟电路根据输入的各种电而 止。有时候集成电路标有数字电路是开关器件,以规定的电平响应LM (线性类集成电路都有二或三个电型)或DM (数字类型)符号。源接线端:用VCC、VDD、VSS、+V、-V 或 GND来表示。这是一般应用所需要的双列直插式是集成电路最通用的封装形式。其引脚标记有半圆形豁口、标志线、标志圆点等,一般由半圆形豁口就可

5、以确定各引脚的位置。双列直插式的引脚排列图如图T306所示集成电路命名方法集成电路命名方法见表B312*B312国叱密Z攵田型弓鱼雕弭3第二M韵悄泗碣1砂剖at帛(1罕欣示珊牛时割林式f 0T?税sx税曲cTTTLC0WCWHHITE487TCBEECLRF全耘魏平CCMOSM-址 IJTCDFPpWittD普帽电祀电官帚JPWK|金JT曲J禊口则T塞JIBM使用TTL集成电路与CMOS集成电路的注意事项(1)使用TTL集成电路注意事项 TTL集成电路的电源电压不能高于+5.5V使用,不能将电源与地颠倒错接,否则将会因为过大电流而造成器件损坏。 电路的各输入端不能直接与高于+5.5V和低于-0

6、.5V的低内阻电源连接,因为低内阻电源能提供较大的电流,导致器件过热而烧坏。 除三态和集电极开路的电路外,输出端不允许并联使用。如果将图T306双列 直插集电极开路的门电路输出端并联使用而使电路具有线与功能时,应在其输出端加一 个预先计算好的上拉负载电阻到VCC端。 输出端不允许与电源或地短路。否则可能造成器件损坏。但可以通过电阻与地相 连,提高输出电平。 在电源接通时,不要移动或插入集成电路,因为电流的冲击可能会造成其永久性 损坏。 多余的输入端最好不要悬空。虽然悬空相当于高电平,并不影响与非门的逻辑功 能,但悬空容易受干扰,有时会造成电路的误动作,在时序电路中表现更为明显。因此, 多余输入

7、端一般不采用悬空办法,而是根据需要处理。例如:与门、与非门的多余输入端可直接接到VCC上;也可将不同的输入端通过一个公用电阻 (几千欧)连到VCC上;或将多余的输入端和使用端并联。不用的或门和或非门等器件 的所有输入端接地,也可将它们的输出端连到不使用的与门输入端上。如图T307所示。(:)VqQJ)(C)(d)图 T307 TTL卜片叶电路多余端的处理对触发器来说,不使用的输入端不能悬空,应根据逻辑功能接人电平。输入端连线应尽量短,这样可以缩短 时序电路中时钟信号沿传输线的延迟时间。一般不允许将触发器的输出直接驱动指示灯、电感负载、长线传输,需要时必须加缓冲门。(2)使用CMOS电路的注意事

8、项CMOS集成电路由于输入电阻很高,因此极易接受静电电荷。为了防止产生静电击穿,生产CMOS时,在输入端都要加上标准保护电路,但这并不能保证绝对安全,因此使用CMOS集成电路 时,必须采取以下预防措施。 存放CMOS集成电路时要屏蔽,一般放在金属容器中,也可以用金属箔将引脚短路。 CMOS集成电路可以在很宽的电源电压范围内提供正常的逻辑功能,但电源的上限电压(即使是瞬态电压)不得超过电路允许极限值、电源的下限电压(即使是瞬态电压)不得低于系统工作所必需的电源电压最低值Vmin,更不得低于VSS。 焊接CMOS集成电路时,一般用20W内热式电烙铁,而且烙铁要有良好的接地线。也可以利用电 烙铁断电

9、后的余热快速焊接。禁止在电路通电的情况下焊接。 为了防止输入端保护二极管因正向偏置而引起损坏,输入电压必须处在VDD和VSS之间,即VSS VulvVDD 。 调试CMOS电路时,如果信号电源和电路板用两组电源,则刚开机时应先接通电路板电源,后开信号源电源。关机时则 应先关信号源电源,后断电路板电源。即在CMOS本身还没有接通电源的情况下,不允许有输入信号输入。多余输入端绝对不能悬空。否则不但容易受外界噪声干扰,而且输入电位不定,破坏了正常的逻辑关系,也消耗不 少的功率。因此,应根据电路的逻辑功能需要 分别情况加以处理。例如:与门和与非门的多 余输入端应接到VDD或高电平;或门和或非门 的多余

10、输入端应接到VSS *或低电平;如果电路的工作速度不高,不(a) (t) (c)图T308CMOS多余端的处理_-(t)(c)需要特别考虑功耗时,也可以将多余的输入端和使用端并联。如图T308所示。以上所说的多余输入端,包括没有被使用但已接通电源的CMOS电路所有输入端。例如,一片集成电路上有4个与门,电路中只用其中一个,其它三个门的所有输入端必须按多余输入端处理。 输入端连接长线时,由于分布电容和分布电感的影响,容易构成LC振荡,可能使输入保护二极管损坏,因此必须在输入端串接一个1020kQ的保护电阻R,如图T309所示。 CMOS电路装在印刷电路板上时,印刷电路板上总有输入端,当电路从机器

11、中拔出时,输入端必然出现悬空,所以应在各输入端上接入限流保护电阻,如图T309所示。如果要在印刷电路板上安装CMOS集成电路,则必须在与它有关的其它元件安装之后再装CMOS电路,避免 CMOS器件输入端悬空。 插拔电路板电源插头时,应该注意先切断电源,防止在插拔过程中烧坏CMOS的输入端保护二极管。语音集成电路电子制作中经常用到音乐集成电路和语言集成电路,一般称为语言片和音乐片。它 们一般都是软包封,即芯片直接用黑胶封装在一小块电路板上。语音IC 一般还需要少量外 围元件才能工作,它们可直接焊到这块电路板上。别看语音IC应用电路很简单,但是它确确实实是一片含有成千上万个晶体管芯的集 成电路。其

12、内部含有振荡器、节拍器、音色发生器、ROM、地址计算器和控制输出电路等。音乐片内可存储一首或多首世界名曲,价格很便宜,几角钱一片。音乐门铃都是用这种音乐片装的,其实成本很低。不同的语言片内存储了各种动物的叫声,简短语言等,价格要比音乐片贵些。但因为 有趣,其应用越来越多。会说话的计算器、倒车告警器、报时钟表等。语音电路尽管品种不少,但不能根据用户随时的要求发出声音,因为商品化的语音产品采用掩膜工艺,发声的语音是固定的,使成本得到了控制。一般语音集成电路的生产厂家都可以特别定制语音的内容,但因为要掩模,要求数量 千片以上。近年来出现的OTP语音电路解决了这一问题。OTP就是一次性可编程的意 思,

13、就是厂家生产出来的芯片,里面是空的,内容由用户写入(需开发设备),一旦固化 好,再也不能擦除,信息也就不会丢失。它的出现为开发人员试制样机提供了方便,特别 适合于小批量生产。业余制作采用可录放的语言电路是十分方便的,UM5506、ISD1400、ISD2500等,外围元件极少。bitbaby第一次知道可录放语音集成电路,是在90年代的无线 电杂志上,记得那时是UM5101和T6668,都是用41256等DRAM的。那时多想有那 么一套,不用磁带就可以录音的怪物,还能在放音时随意变调呢。早期的数码留言机也用 它们,由于使用DRAM,如果没有后备电池,一旦断电后,所有的信息都会丢失。现在采用EEP

14、ROM的语音电路大大方便了电子爱好者,它随录随放,不怕掉电,使 用方便,外围元件少。只是价格较贵些,每秒钟成本约1元人民币。这类语音录放集成电路首推(美国)ISD公司的ISD系列。国内、台湾都有厂家生产兼容的 芯片及软包封的芯片、模块,但从结构来看,猜想来自于ISD。如果您对语音集成电路很感兴趣,请密切留意bitbaby的网站。为了让您更好地了 解语音IC,bitbaby以后将把精心收集的语音IC应用图集贴到网上来,以方便您查询使 用。这是软包封的ISD1420芯片:数字集成电路数字集成电路产品的种类很多。数字集成电路构成了各种逻辑电路,如各种门电 路、编译码器、触发器、计数器、寄存器等。它们广泛地应用在生活中的方方面面,小至 电子表,大至计算机,都是由数字集成电路构成的。结构上,可分成TTL型和CMOS型两类。74LS/HC等系列是最常见的TTL电路, 它们使用5V的电压,逻辑“0输出电压为小于等于0.2V,逻辑“1输出电压约为3V。 CMOS数字集成电路的工作电压范围宽,静态功耗低,抗干扰能力强,更具优点。数字集 成电路有个特点,就是它们的供电引脚,女口16脚的集成电路,其第8脚是电源负极,16脚是电源正极;14脚的,它的第7脚是电源的正极。通常CMOS集成电路工作电压范围为318V,所以不必像TTL集成电路那样,要 用正正好好的5V电压。CMOS集成电路的输入阻抗很高

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