集成電路基礎(chǔ)及應(yīng)用

集成電路基礎(chǔ)及應(yīng)用

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?！半p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。

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。

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?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)及其器件型號前綴。

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(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(fù)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(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，而且價格便宜。該系列集成穩(wěn)壓IC型號中的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，如TA7805是東芝的產(chǎn)品，AN7909是松下的產(chǎn)品。

有時在數(shù)字78或79后面還有一個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，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，穩(wěn)壓性能將變差，甚至損壞。

當(dāng)制作中需要一個能輸出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1．5A，但應(yīng)用時需注意：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，以避免個別集成穩(wěn)壓電路失效時導(dǎo)致其他電路的連鎖燒毀。

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(shí)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?yàn)橛腥?，其?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?yàn)樯唐坊恼Z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?，要求?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(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(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“請注意－倒車”的語言片：
這是能夠驅(qū)動十二個LED閃光的芯片
這是軟包封的ISD1420芯片：（好貴：－（

數(shù)字集成電路

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(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(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，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，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：

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?，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。

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9013，僅三個引腳，工作于1.5V下，其內(nèi)部集成了多個三極管，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?，制作調(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)莨芎碗娢黄鲗?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，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。
這里有個知識，就是CXA的收音IC同一型號有三種不同的大?。春缶YM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），對吹毛求疵的“金耳朵”更是持有懷疑態(tài)度。請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，廉價的有源音箱就用它們。