说明:本文配图只是为了说明集成电路种类,与上下文不是一一对应关系。
集成电路的种类很多,按照不同的分类方法有不同类型的集成电路。
一、按照使用功能划分
根据使用功能划分集成电路可以分成四大类近20种。
1、模拟集成电路
模拟集成电路是用于处理模拟信号的集成电路,模拟信号是一种连续变化的信号。按照电路功能可划分成下列几种
1)运算放大器集成电路
简称集成运放,是一种高增益、低漂移的直流放大电路。
2)音响集成电路
用于各类音响设备中的集成电路。
3)、视频集成电路
用于各类视频设备中的集成电路。
4)稳压集成电路
用于稳压电路中的集成电路,有各种电压等级的稳压集成电路。
5)非线性集成电路
运算集成电路的一种非线性运用方式。此时,集成运放处于无反馈或者带正反馈状态。其输出量与输入量之间不成线性关系,输出量不是处于正饱和状态就是处于负饱和状态。
2、数字集成电路
数字集成电路处理的都是数字信号。
所谓数字信号是一个离散量,数字信号的电压或电流在时间和数值上都是离散的,不连续的。
1)微机集成电路
用于计算机中的集成电路,例如CPU。
2)存储器集成电路
在数字电路系统中,常使用这种具有存储功能的集成电路,它是由门电路和触发器组合起来的集成电路。
3、接口集成电路
接口集成电路既可用于各类信号之间的转换,也可用于不同类型电路之间的连接。
1)电压比较器集成电路
将模拟量按量值的大小转换成逻辑代码的集成电路。
2)电平转换器集成电路
用来衔接不同类型器件的集成电路,是一种转换电平的专用集成电路。
3)外围驱动器集成电路
微机与外围接口电路的驱动电路。
4、特殊集成电路
1)消费类集成电路
为适应消费品而专门设计的各种功能的集成电路。
2)通信集成电路
为通信系统而设计的专用集成电路
3)传感器集成电路
为了配合各类传感器件而设计的专用集成电路,不同的传感器用不同的集成电路与之配合。
二、按制作工艺分类
集成电路按制作工艺可划分为三大类7种。
1、半导体集成电路
根据晶体管是采用双极型还是单级型的不同,可分为双极型集成电路,MOS型集成电路和兼容型集成电路。
1)双极型集成电路
在半导体衬底硅片上制作双极型晶体管、电阻、电容以及连线等,参与导电的是电子和空穴两种载流子。
2)NMOS型集成电路
在半导体衬底硅片上以N沟道MOS器件构成的电路。集成电路内电路的放大管参与导电的载流子是电子。
3)PMOS型集成电路
在半导体衬底硅片上以P沟道MOS器件构成的电路。集成电路内电路的放大管参与导电的载流子是空穴。
4)CMOS型集成电路
采用P沟道场效应晶体和N沟道MOS场效应晶体管互补运用。
2、膜集成电路
1)厚膜集成电路
采用膜工艺制造,其中采用丝网漏印工艺制作厚膜电阻、电容等,焊上晶体管芯,构成集成电路内电路。
2)薄膜集成电路
采用真空镀膜或溅射工艺制作电子元器件,或有薄膜电子元器件与平面工艺为基本制作工艺。
3、混合集成电路
凡是一个完整的集成电路不能由膜工艺或半导体集成工艺单独制作,而是利用半导体集成工艺、膜工艺和分立电子元器件工艺3中中的任何两种或全部工艺制作的集成电路都称为混合集成电路。
三、按封装形式分类
1、单列直插扁平封装集成电路
这种集成电路的外壳采用陶瓷、低熔玻璃及塑料制成。采用这种封装形式的集成电路外形有多种。单列直插扁平封装集成电路的引脚数目一般少于12根,小规模,中规模集成电路多采用这种封装形式。这种封装的集成电路还有一种是单列曲插集成电路,即引脚排成单列,但引脚却呈弯曲状。
2、双列直插集成电路
双列直插集成电路的外壳采用陶瓷、低熔玻璃及塑料制成。采用这种封装形式的集成电路外形有多种。引脚数目一般在12根以上,引脚数目一般是2的倍数。大规模集成电路多采用这种封装形式。
3、贴片封装集成电路
贴片封装集成电路的外壳采用陶瓷、低熔玻璃及塑料制成。采用这种封装形式的集成电路外形有双列封装和四列封装两种,双列或四列的引脚均对称排列。通常数字集成电路和超大规模集成电路(四列形式)多采用这种封装形式。
4、金属壳封装集成电路
集成电路的外壳是金属的,如同中功率三极管。这种集成电路的引脚数目最多可达十几根。但是金属壳封装集成电路现在已经很少见了。
四、按集成度分类
集成电路的集成度是指在一块基片上的最多元器件数量。
1)小规模集成电路
小规模集成电路又称普通集成电路,用英文字母缩写SSI表示,小规模集成电路中,模拟电路中的电子元器件数目一般少于100个,数字电路中的门电路数目一般少于30个。
2)中规模集成电路
中规模集成电路用英文字母缩写MSI表示,中规模集成电路中,模拟电路中的电子元器件数目一般100~300个,数字电路中的门电路数目一般30~100个。
3)大规模集成电路
大规模集成电路用英文字母缩写LSI表示,大规模集成电路中,模拟电路中的电子元器件数目一般超过1000个,数字电路中的门电路数目一般超过100个。
4)超大规模集成电路
超大规模集成电路用英文字母缩写ULSI表示,超大规模集成电路中,模拟电路中的电子元器件数目一般超过10万个,数字电路中的门电路数目一般超过1000个。
集成电路在各种电子电器中广泛应用,特别是各种专用、高性能集成电路应用的越来越多。
集成电路的内部有一块小小的乌亮方片,是半导体硅芯片。硅芯片上装有许多很小的,用显微镜才能看清的亮晶晶小点,这些小点构成电路的三极管、电阻等元器件。
一、集成电路外形特征
集成电路的外形识别比较简单,其外形比其他电子元器件更有特点,下图所示是几种常用集成电路的外形示意图。
1、单列直插集成电路
它的引脚只有只有一列,引脚是直的
2、单列曲差集成电路
它的引脚只有一列,引脚是弯曲的。
3、双列集成电路
它的引脚分成两列分布
4、四列集成电路
它的引脚分成4列分布
5、金属外壳集成电路
集成电路的引脚比较多(远多于三根引脚),引脚均布。集成电路一般是长方形或正方形的,功率大的集成电路带有金属散热片,小信号集成电路没有散热片。
集成电路外形特征说明
1、引脚材质
集成电路的引脚为金属导体材料,引脚很细,长度仅为几毫米,贴片式集成电路的引脚更短。除了金属封装的集成电路引脚是呈圆形外,其它集成电路的引脚都是呈很薄的扁平状。
2、安装形式
集成电路装在电路板上一般有两种形式:一是把集成电路装在电路板上电子元器件一面,引脚穿过电路板,引脚焊点在铜箔线路一面;二是集成电路本身就装在电路板的铜箔线路一面,引脚焊点也在铜箔线路一面。
3、引脚数量
引脚数量最少的集成电路只有3根引脚。集成电路的引脚一般比较多,且引脚分布均匀。集成度越高、功能越完善的集成电路,其引脚数量越多。
4、外观
集成电路的外观一般是长方形或正方形,比较薄,最常见的集成电路大多采用黑色塑料封装形式。
5、散热片
有的集成电路还带有金属的散热片,这些是有功率输出要求的集成电路,工作在大信号状态下,即输出功率比较大,这类集成电路的体积相对也比较大。工作在肖鑫号状态下的集成电路则没有散热片。
设备中,根据集成电路的上述外形特征,很容易在电路板中识别出集成电路。下图所示是25种常见集成电路的外形示意图。
二、集成电路符号识图信息
集成电路的图形符号比较复杂,变化也比较多。
集成电路符号所表达的含义很少(这一点不同于其他电子元器件的图形符号),通常只能表达集成电路有几根引脚,至于各个引脚的作用、什么功能集成电路,电路符号中均不能表示出来。
下图所示是集成电路常见几种的电路图形符号。
三、图形符号的主要作用
集成电路的图形符号对分析电路工作原理和故障检修的作用主要表现在以下几个方面。
1、读图方面
在图形符号中往往用外文字母或汉语拼音来表示电子元器件,集成电路通常用IC简称,IC是英文Integrated Circuit的缩写,在国产电器的电路图中,集成电路有时还用JC表示。最新的规定分下列几种:用A表示集成电路放大器,用D表示集成数字电路等。但是在许多电路图中并没有这样具体的区分,大都用A表示集成电路。
2、原理分析方面
在进行电路原理分析时,从集成电路的图形符号上至少可以看出该集成电路有几根引脚,且与这些引脚相连的电子元器件与该集成电路一起构成了一个完整单元电路。一般情况下,引脚越多的集成电路,其功能越复杂,相应的外部电路也越复杂。
3、故障检修方面
在进行电路的故障检修时,有不少的集成电路在图形符号上都标示出了各引脚的直流工作电压,如下图所示,这是一个十分重要的维修资料,有了它可以大大方便故障的检查。例如,下图中1脚和2脚上标有1.1V,便是在正常工作时,集成电路的这两根引脚的直流工作电压为1.1V,4脚上标注有两种电压,这是指该引脚在不同工作状态下的两个直流电压值,通常主要工作状态用上面的电压值3V,在非主要工作状态下用下面的电压值0V。所谓主要工作状态是指电子电路大部分时间所处的工作状态。
电子电路可分为两大类:其一是分立电子元器件电路,这是初学者非常熟悉和常见的电子电路,且对这种电子电路往往有一种偏爱,认为电路具体、直观、易于分析;其二是集成电路,初学者觉得集成电路很神秘,因为只见到集成电路的一个个方框(集成电路的图形符号),不见其内部的具体电路,于是认为分析集成电路相当困难。其实,这是认识上的误区。不论是电子电路系统的分析,还是电路故障的分析与检修,在同等功能的情况下,集成电路构成的电子电路要比分立电子元器件电路简单得多。
四、集成电路应用电路图的功能
1、它表达了集成电路各引脚的外电路结构、电子元器件参数等,从而表示出某一集成电路的完整工作情况。
2、有些集成电路应用电路图画出了集成电路的内电路框图,这对分析集成电路应用电路是相当方便的,但这种表示方式并不多见。
3、集成电路应用电路图有典型应用电路图和实用电路图两种,前者在集成电路手册中可以查到,后者出现在实际电路中,这两种应用电路图相差不大。根据这一特点,在没有实际应用电路图时,可以用典型应用电路图做参考,这种方法在修理中常常采用。
4、一般情况下,集成电路应用电路图表达了一个完整的单元电路或一个电路系统,但有些情况下一个完整的电路系统要用到两个或更多的集成电路。
五、集成电路应用电路的特点
1、无内电路框图
大部分应用电路不给出集成电路内电路框图,这对识图不利,给初学者进行电路分析带来很大困难。
2、方便性
初学者分析集成电路的应用电路比分析分立元器件电路难度更大,这是对集成电路内部电路不了解的缘故。实际上在入门以后,会感到无论识图修理,集成电路比分析分立元器件电路更为方便。
3、规律性
在分析集成电路应用电路时,大致了解集成电路内部电路和详细了解各引脚作用后,识图是比较方便的。因为同类集成电路具有规律性,在掌握了它们的共性后就可以方便的分析许多同功能不同型号的集成电路应用电路。
六、集成电路应用电路的识图方法和识图注意事项
1、了解各引脚的作用是识图的关键
可以通过查阅有关集成电路应用手册了解各引脚的作用。知道了各引脚作用后,分析各引脚外电路工作原理和电子元器件的作用就方便了。
2、了解集成电路各引脚的作用有3种方法
一是查阅有关资料;而是根据集成电路的内电路框图进行分析;三是根据集成电路应用电路中各引脚外电路的特征进行分析。
3、电路分析的步骤
1)直流电路分析
这一步主要是进行电源和接地引脚外电路的分析。需要注意的是,若电源引脚有多个时要分清这几个引脚之间的关系。对多个接地引脚也要这样分清。分清多个电源引脚和接地引脚,对修理工作是十分有用的。
2)这一部主要分析信号输入引脚和输出引脚的外电路。当集成电路有多个输入、输出引脚时,要搞清楚是前级还是后级电路的输入、输出引脚;对于双声道电路还应分清左、右声道的输入和输出引脚。
3)其它引脚外电路的分析
例如找出负反馈引脚、消振引脚等,这一步的分析是最困难的,对初学者而言要借助于介绍引脚作用的资料或内电路框图。
4)电路规律分析
有了一定的识图能力后,要学会总结各种集成电路引脚外电路的规律,并要掌握这种规律,这对提高识图速度是很有用的。例如,输入引脚外电路的规律是:通过一个耦合电容或一个耦合电路与前级电路的输出端相连。输出引脚外电路的规律是:通过一个耦合电路与后级电路的输入端相连。
5)电路框图分析
分析集成电路内电路对信号进行放大、处理的过程时,最好查阅该集成电路内电路框图,分析内电路框图时,可以通过信号传输线路中的箭头指示,知道信号经过了那些电路的方法或处理,最后信号从哪个引脚输出。
6)关键测试点和引脚直流工作电压分析
了解集成电路的一些关键测试点和引脚直流工作电压规律对检修电路是十分有用的。
当集成电路两个引脚之间接有电阻时,该电阻将影响这两个引脚上的直流电压;当两个引脚之间接有线圈时,这两个引脚的直流工作电压是相等的,如不相等必定是线圈开路了;当两个引脚之间接有电容或接RC串联电路时,这两个引脚的直流工作电压肯定不相等,若相等说明该电容已被击穿。
7)注意点
一般情况下不必去分析集成电路内电路的工作原理。