什么是集成电路IC (什么是集成电路?)

在电子行业，集成电路的应用非常广泛，每年都有许许多多通用或专用的集成电路被研发与生产出来，本文将对集成电路的知识作一全面的阐述一、集成电路的种类集成电路的种类很多，按其功能不同可分为模拟集成电路和数字集成电路两大类前者用来产生、放大和处理各种模拟电信号；后者则用来产生、放大和处理各种数字电信号所谓模拟信号，是指幅度随时间连续变化的信号例如，人对着话筒讲话，话筒输出的音频电信号就是模拟信号，收音机、收录机、音响设备及电视机中接收、放大的音频信号、电视信号，也是模拟信号所谓数字信号，是指在时间上和幅度上离散取值的信号，例如，电报电码信号，按一下电键，产生一个电信号，而产生的电信号是不连续的这种不连续的电信号，一般叫做电脉冲或脉冲信号，计算机中运行的信号是脉冲信号，但这些脉冲信号均代表着确切的数字，因而又叫做数字信号在电子技术中，通常又把模拟信号以外的非连续变化的信号，统称为数字信号目前，在家电维修中或一般性电子制作中，所遇到的主要是模拟信号；那么，接触最多的将是模拟集成电路集成电路按其制作工艺不同，可分为半导体集成电路、膜集成电路和混合集成电路三类半导体集成电路是采用半导体工艺技术，在硅基片上制作包括电阻、电容、三极管、二极管等元器件并具有某种电路功能的集成电路；膜集成电路是在玻璃或陶瓷片等绝缘物体上，以“膜”的形式制作电阻、电容等无源器件无源元件的数值范围可以作得很宽，精度可以作得很高但目前的技术水平尚无法用“膜”的形式制作晶体二极管、三极管等有源器件，因而使膜集成电路的应用范围受到很大的*在实际应用中，多半是在无源膜电路上外加半导体集成电路或分立元件的二极管、三极管等有源器件，使之构成一个整体，这便是混合集成电路根据膜的厚薄不同，膜集成电路又分为厚膜集成电路（膜厚为1μm～μm）和薄膜集成电路（膜厚为1μm以下）两种在家电维修和一般性电子制作过程中遇到的主要是半导体集成电路、厚膜电路及少量的混合集成电路按集成度高低不同，可分为小规模、中规模、大规模及超大规模集成电路四类对模拟集成电路，由于工艺要求较高、电路又较复杂，所以一般认为集成个以下元器件为小规模集成电路，集成－个元器件为中规模集成电路，集成个以上的元器件为大规模集成电路；对数字集成电路，一般认为集成1～等效门／片或～个元件／片为小规模集成电路，集成～个等效门／片或～元件／片为中规模集成电路，集成～,个等效门／片或～,个元件／片为大规模集成电路，集成,以上个等效门／片或,以上个元件／片为超大规模集成电路按导电类型不同，分为双极型集成电路和单极型集成电路两类前者频率特性好，但功耗较大，而且制作工艺复杂，绝大多数模拟集成电路以及数字集成电路中的TTL、ECL、HTL、LSTTL、STTL型属于这一类后者工作速度低，但输人阻抗高、功耗小、制作工艺简单、易于大规模集成，其主要产品为MOS型集成电路MOS电路又分为NMOS、PMOS、CMOS型[Page]NMOS集成电路是在半导体硅片上，以N型沟道MOS器件构成的集成电路；参加导电的是电子PMOS型是在半导体硅片上，以P型沟道MOS器件构成的集成电路；参加导电的是空穴CMOS型是由NMOS晶体管和PMOS晶体管互补构成的集成电路称为互补型MOS集成电路，简写成CMOS集成电路除上面介绍的各类集成电路之外，现在又有许多专门用途的集成电路，称为专用集成电路下面我们先介绍模拟集成电路中不同功能的电路1．集成运算放大器集成运算放大器是一种高增益的直接耦合放大器，其内部包含数百个晶体管、电阻、电容，但体积只有一个小功率晶体管那么大，功耗也仅有几毫瓦至几百毫瓦，但功能很多它通常由输人级、中间放大级和输出级三个基本部分构成运算放大器除具有十、一输人端和输出端外，还有十、一电源供电端、外接补偿电路端、调零端、相位补偿端、公共接地端及其他附加端等它的放大倍数取决于外接反馈电阻，这给使用带来很大方便其种类有通用型运算放大器，比如uA、5G、FC1、FC、F、4E、8FC2、SG、BG等；通用Ⅲ型有F、F、XFC、F、4E等；低功耗放大器（UPC、7XC4、5G、F等）；低噪声运算放大器（如F、XFC）；高速运算放大器（如国产型号有F、F、4E、F，国外的有uA）；高压运算放大器（国产的有F、BG、F）；还有电流型、单电源、跨导型、静电型、程控型运算放大器等2．稳压集成电路稳压集成电路又称集成稳压电源，其电路形式大多采用串联稳压方式集成稳压器与分立元件稳压器相比，体积小，性能高、使用简便可靠集成稳压器的种类有，多端可调式、三端可调式、三端固定式及单片开关式集成稳压器多端可调集成稳压器精度高、*低，但输出功率小，引出端多，给使用带来不方便多端可调式集成稳压器可根据需要加上相应的外接元件，组成限流和功率保护国内外同类产品基本电路形式有区别，基本原理相似国产的有W2系列、WB7系列、WA7系列、BG等三端可调式输出集成稳压器精度高，输出电压纹波小，一般输出电压为1.V～V或l.V～V连续可调其型号有W、W、LM、LM、LMl等型号三端固定输出集成稳压器是一种串联调整式稳压器，其电路只有输人、输出和公共3个引出端，使用方便其型号有W正电压系列、W负电压系列开关式集成稳压器是新的一种稳压电源，其工作原理不同上述三种类型，它是由直流变交流再变直流的变换器，输出电压可调，效率很高其型号有AN、HA等型号，广泛用于电视机、电子仪器等设备中[Page]3、音响集成电路单响集成电路随着收音机、收录机、组合音响设备的发展而不断开发对音响电路要求多功能、大功率和高*度比如一块单片收音机、录音机电路，就必须具有变频、检波中放、低放、AGC、功放和稳压等电路音响集成电路工艺技术不断发展，采用数字传输和处理，使音响*的各项电声指标不断提高比如，脉冲码调制录音机、CD唱机，能使信噪比和立体声分离度切变好，失真度减到最小音响集成电路按本身的电路功能分有，高、中频放大集成电路、功放集成电路、低噪前置放大集成电路、立体声*集成电路、单片收音机、收录机集成电路驱动集成电路及特殊功能集成电路高、中频放大器集成电路体积小而紧凑，自动增益高、控制特性好、失真小，在收音机、收录机中得到广泛应用其中调幅集成电路的型号有FD、SL、SLAM、TB等型号调频集成电路有TA、TDA、LA、LA、TDA等型号调幅、调频共用集成电路内设AM变频功能、AM检波功能、FM鉴频限幅功能调频立体声*的专门用的立体声*电路后期（年代以后）产品有LA、LA、HA、AN、BA、TAP等型号单片集成电路已成为世界流行的一种单片音响集成电路用单片收音机集成电路装配收音机其成本低，调试方便其中ULN型AM收音机集成电路，功能齐全，能在3V～V电压范围内工作类似型号有HA、TA、ULNA型等特殊功能集成电路有显示驱动电路、电动机稳速电路、自动选曲电路及降噪电路等其中双列5点LED电平显示驱动集成电路可同时驱动只发光二极管，它是高中档收录机、收音机、CD唱机等音响设备中，用来作音量指示、交直流电平指示、交直流电源电压指示的常用集成电路比如，我国生产的SL、SL等型号，国外的LB、TAP型等6、7、9点LED电平显示驱动集成电路的型号有SL、SL、LB、LB型等特殊功能的集成电路除上述外，还有自动选曲集成电路、降噪集成电路等比如，有NE、LM、LA、uPC、HA、HA等型号，有的电路型号具有一定的兼容性4．电视集成电路电视机采用的集成电路种类繁多，型号也不统一，但有趋向单片机和两片机的高集成化发展用于电视机的集成电路列举如下：（1）伴音*集成电路电视伴音*目前新动向，就是采用电视多重伴音*，使用各种单片式或多块式电视双伴音信号处理集成电路比如，用于彩色电视机伴音电路的BL型、BJ、DG型伴音中放、音频功放集成电路该电路采用引脚双列直插式，并附有散热片DP、uPCC型伴音中放、限幅放大集成电路，具有高增益、直流工作点稳定、检波失真小、频响性能好、输出功率大等特点uPCC型与AN型功能完全相同其直流音量控制范围达dB，输出级电压范围为9V～V，失真小于0.6%，最大音频输出功率为1.2W～2.4W[Page]用于伴音中放、功放的集成电路还有：D、TAAD、IXCE、IXCE、ANP、CA、KA、LA、TA、KC型等（2）行场扫描集成电路行场扫描集成电路性能优于分立元件电路，并且有的集成扫描电路*采用了数字自动同步电路，可得到稳定的场频信号，保证了隔行扫描的稳定性，可省掉“场同步”电位器调整，提高了自动化程度比如，DP、LA、TAP、TB等型号，电路功能有：同步分离、场输出、场振荡、AFT、行振荡保护等D（国产）、HA（国外）型电路，电路功能有行振荡、行激励；D（国产）、KCC（国外）型电路，主要功能是场振荡、场输出；D、TAP、KA、uPCHz、LA、uPCh等型号，主要功能是场振荡、场输出，场激励；DlHz、BGlHz、LDHz、uPCHz型电路主要功能有：场振荡、场输出（3）图像中放、视放集成电路早期的中频通道集成电路，是用三块集成电路分别完成中放、*检波及AFT等功能目前已出现把图像中放、*，伴音中放，行场扫描三大*压缩在一块芯片中的集成电路，使电路简化，给使用、调试带来更大方便该类集成电路有：DC、SF、uPC、CD、HA、DAP、TA、AN、CDCD、HAD、HAA、TB、TAAP、LAN、ANMP等（4）彩色*集成电路彩色*电路的功能是恢复彩色信号，使图像的颜色正常早期的彩色*集成电路是由几块电路完成，如国产的5G、5G、7CD1、7CD2、7CD3等；后来采用单片式PAL制彩色*集成电路，如TAAP／P、TAAP/P、IXlCE、uPCc、MSP、MAP、IXCE、AN型等其中的AN、uPCC等集成电路应用了数字滤波延时网络，有的把全部小信号处理集成到一块电路中，使电路体积减小，功能更全（5）电源集成电路目前多数电视机的电源控制采用了集成电路，电路类型有开关型和串联型开关稳压电源控制的集成电路有：W、IR、NJM、AN型等；属于串联型直流稳压集成电路有：STR、STR、LA、LA、STR等型号（6）遥控集成电路遥控集成电路分为遥控发射集成电路和遥控接收集成电路比如，用于日立CEP－D型彩电、福日HFC－型彩电的集成电路为uPDG和LA型遥控集成电路uPDG为遥控发射电路，发射*光信号；LA为遥控接收集成电路uPDG为引脚双引直插封装（也有列扁平封装），其主要参数与特点如下：①为CMOS电路，特点与M相似；[Page]②电源电压为3V，电源电流为0.lmA～1mA；③输出电流为mA，功耗为0.W；④可配接4×8键，共个控制功能MP和uPCH为一对遥控集成电路uPCH的主要参数与特点：①电源电压为6V～.4V②电流变化范围为1.3mA～3.5mA；③允许耗散功率为0.W；④主要特点、结构、引脚排列与LA相同；⑤常在第4脚对地接一个k电阻5．电子琴集成电路电子琴集成电路有5G、5G、5G、CW、LM、M、Z等型号，其外形只有小钮扣大小，内部含有振荡器、音符发生器、前置放大器等电路，能演奏～个基本音符5G型为音阶发生器，LM集成电路可作回响主音阶发生器，它是电子琴核心器件之一M是一种单片电子琴NMOS集成电路，内设短阵处理琴键，并设可抗抖动电路YM是一种新型电子琴专用音源集成电路6．CMO集成电路在数字集成电路中，我们只介绍MOS数字集成电路中的CMOS电路因为在一些小家电中，CMOS集成电路用得比较广泛（1）CMOS集成电路的特点CMOS电路的结构、制作工艺不同于TTL电路，CMOS集成电路的功耗很低一般小规模CMOS集成电路的静态平均功耗小于uW，是各类实用电路*耗最低的比如TTL集成电路的平均功耗为mw是CMOS电路的倍但CMOS集成电路的动态功耗随工作频率的升高而增大CMOS电路的输入特性用输入电流和电容表示，由于电路的输入电阻很高，输入电路一般小于0.1uA；输入电容是各种杂散电容总和，一般在5pF左右CMOS电路的输出特性取决于输出线路形式和输出管的特性参数大多数CMOS电路可用输出驱动电流、逻辑电平及状态转换时间来表示输出特性（2）CMOS集成电路的类型CMOS电路的类型很多，但最常用的是门电路CMOS电路中的逻辑门有非门、与门、与非门、或非门、或门、异或门、异或非门，施密特触发门、缓冲器、驱动器等非门也称反相器，它是只有1个输入端和1个输出端的逻辑门输人为高电平时，输出即为低电平；反之，输出为高电平输出与输入总是反相或互补的与门具有2个或2个以上输入端和1个输出端当所有输人都是高电平时，输出也为高电平；只要有1个或互个以上输入低电平时，输出就为低电平与非门则是当输入端中有1个或1个以上是低电平时，输出为高电平；只有所有输入是高电平时，输出才是低电平或门具有1个或端，2个或2个以上的输入端当所有输入为低电平时，输出才是低电平如果有1个或1个以上输入是高电平，则其输出变相电平或非门电路是当得入端都处于低电平时，其输出才呈现高电平；只要有1个或互个以上输入为高电平，输出即为低电平[Page]异或门电路有2个输入端，1个输出端当2个输入端中只有一个是高电平时，输出则为高电平；当输入端都是低电平或都是高电平时，输出才是低电平异或门倒相就变为异或非门异或非门也称作为“同或门”异或非门只有2个输入端，1个输出端，当2个输入端都是低电平或都是高电平时，输出为高电平；2个输入端只有1个是高电平时，输出才是低电平最基本线路构成的门电路存在着抗干扰性能差和不对称等缺点为了克服这些缺点，可以在输出或输入端附加反相器作为缓冲级；也可以输出或输入端同时都加反相器作为缓冲级这样组成的门电路称为带缓冲器的门电路带缓冲输出的门电路输出端都是1个反相器，输出驱动能力仅由该输出级的管子特性决定，与各输入端所处逻辑状态无关而不带缓冲器的门电路其输出驱动能力与输入状态有关另一方面带缓冲器的门电路的转移特性至少是由3级转移特性相乘的结果，因此转换区域窄，形状接近理想矩形，并且不随输入使用端数的情况而变化、加缓冲器的门电路，抗干扰性能提高％电源电压此外，带缓冲器的门电路还有输出波形对称、交流电压增益大、带宽窄、输入电容比较小等优点不过，由于附加了缓冲级，也带来了一些缺点例如传输延迟时间加大，因此，带缓冲器的门电路适宜用在高速电路*中在数字电路中，由于TTL电路、CMOS电路、ECL电路等，它们的逻辑电平不同，当这些电路相互联接时，一定要进行电平转换，使各电路都工作在各自允许的电压工作范围内数字电路中的三态逻辑门，一般是指电路的输出端的状态可呈现三种输出阻态，或简称“三态输出”，这个状态通常用字母“Z”表示三状态电路在使用时的两状态特性与普通电路相同，而在禁止时的“Z”状态特性则取决于三态门电路的漏电流大小