《電子技術(shù)基礎(chǔ)與技能（第二版）》10 集成電路

1、第10章 集成電路集成電路的基礎(chǔ)知識集成電路的基礎(chǔ)知識集成電路的基礎(chǔ)實訓集成電路的基礎(chǔ)實訓集成電路的技能實訓集成電路的技能實訓學習集成電路的類別、標識封裝、安裝使用等基礎(chǔ)知識。學習集成電路的類別、標識封裝、安裝使用等基礎(chǔ)知識。掌握三端穩(wěn)壓器的基本使用方法，了解掌握三端穩(wěn)壓器的基本使用方法，了解555電路的應(yīng)用。電路的應(yīng)用。能正確識別集成電路的標識、引腳排列、封裝形式。能正確識別集成電路的標識、引腳排列、封裝形式。能熟練使用三端穩(wěn)壓器搭建基本的穩(wěn)壓電路，實現(xiàn)能熟練使用三端穩(wěn)壓器搭建基本的穩(wěn)壓電路，實現(xiàn)555集成電路的應(yīng)用。集成電路的應(yīng)用。學會判斷集成電路的好壞。學會判斷集成電路的好壞。第10章

2、集成電路10.1 集成電路的基礎(chǔ)知識集成電路的出現(xiàn)，特別是大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，集成電路的出現(xiàn)，特別是大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，標志著電子技術(shù)的發(fā)展進入了一個新時代。標志著電子技術(shù)的發(fā)展進入了一個新時代。1.集成電路的類別集成電路的類別集成電路的種類很多，形狀各異，如圖10-1所示。10.1 集成電路的基礎(chǔ)知識10. 1. 1集成電路簡介集成電路簡介圖10-110.1 集成電路的基礎(chǔ)知識(2)按集成電路制造工藝的差異分(1)按集成電路的用途分模擬集成電路模擬集成電路數(shù)字集成電路數(shù)字集成電路(3)按集成電路的集成度分類 (4)按導電類型分類10.1 集成電路的基礎(chǔ)知識小規(guī)模集成電

3、路小規(guī)模集成電路中規(guī)模集成電路中規(guī)模集成電路大規(guī)模集成電路大規(guī)模集成電路超大規(guī)模集成電路超大規(guī)模集成電路C字母字母數(shù)字數(shù)字字母字母字母字母2.集成電路的電路符號集成電路的電路符號集成電路在電路中通常用字母集成電路在電路中通常用字母“IC”，表示。它沒有固定的電路符號，通常人們在，表示。它沒有固定的電路符號，通常人們在電路中畫出集成電路的輪廓圖形來代表它，從圖形上引出相應(yīng)的引腳，并注明該引腳的電路中畫出集成電路的輪廓圖形來代表它，從圖形上引出相應(yīng)的引腳，并注明該引腳的排列序號。排列序號。3.集成電路的命名方法集成電路的命名方法第一部分第一部分:開頭字母開頭字母C表示中國國標產(chǎn)品表示中國國標產(chǎn)品;

4、第二部分第二部分:用字母表示集成電路的分類用字母表示集成電路的分類;第三部分第三部分:用數(shù)字表示集成電路的系列和品種代號用數(shù)字表示集成電路的系列和品種代號;第四部分第四部分:用字母表示集成電路的工作溫度范圍用字母表示集成電路的工作溫度范圍;第五部分第五部分:用字母表示集成電路的封裝形式。用字母表示集成電路的封裝形式。10.1 集成電路的基礎(chǔ)知識(1)國產(chǎn)集成電路的命名方法國產(chǎn)集成電路的命名方法根據(jù)國家標準根據(jù)國家標準GB33430的規(guī)定，集成電路的型號由以下五部分組成的規(guī)定，集成電路的型號由以下五部分組成:10.1 集成電路的基礎(chǔ)知識 (2)常見國外半導體集成電路常見國外半導體集成電路目前電子

5、產(chǎn)品中相當一部分采用了國外公司的半導體集成目前電子產(chǎn)品中相當一部分采用了國外公司的半導體集成電路，國外公司生產(chǎn)的集成電路均有自己的符號及標識方法，電路，國外公司生產(chǎn)的集成電路均有自己的符號及標識方法，見表見表10-2。10.1 集成電路的基礎(chǔ)知識10.1 集成電路的基礎(chǔ)知識10. 1. 2幾種常用集成電路介紹集成穩(wěn)壓器將調(diào)整管、比較放大單元、啟動單元和保護集成穩(wěn)壓器將調(diào)整管、比較放大單元、啟動單元和保護環(huán)節(jié)等元器件都集成為一片芯片，稱作單片穩(wěn)壓器。集成穩(wěn)環(huán)節(jié)等元器件都集成為一片芯片，稱作單片穩(wěn)壓器。集成穩(wěn)壓器的型號較多，按單片的引出端子分類，有三端固定式、壓器的型號較多，按單片的引出端子分類，

6、有三端固定式、三端可調(diào)式和多端可調(diào)式等。三端可調(diào)式和多端可調(diào)式等。10.1 集成電路的基礎(chǔ)知識1.集成穩(wěn)壓器集成穩(wěn)壓器集成電路穩(wěn)壓器基本上是將比較放大器、基準電壓、調(diào)整管和保護電路集成在同一集成電路穩(wěn)壓器基本上是將比較放大器、基準電壓、調(diào)整管和保護電路集成在同一基片上的組合，如圖基片上的組合，如圖10-3所示，是所示，是723單片穩(wěn)壓器的部分電路和功能單元。單片穩(wěn)壓器的部分電路和功能單元。(1)單片式多端集成穩(wěn)壓器10.1 集成電路的基礎(chǔ)知識圖10-3常用的固定輸出的二端集成穩(wěn)壓器有常用的固定輸出的二端集成穩(wěn)壓器有78 X X系系列和列和79 X X系列，型號中的系列，型號中的XX兩位數(shù)表示輸

7、出電壓兩位數(shù)表示輸出電壓的穩(wěn)定值。例如，的穩(wěn)定值。例如，7812的輸出電壓為的輸出電壓為12V,7805輸出輸出電壓是電壓是5V。單片式三端穩(wěn)壓器有輸入端、輸出端和公共端單片式三端穩(wěn)壓器有輸入端、輸出端和公共端(接地接地)三個接線端子，所需外接元件少，三個接線端子，所需外接元件少，使用方便，工作可靠，所以應(yīng)用較多。按輸出電壓是否可調(diào)，二端集成穩(wěn)壓器可分為固使用方便，工作可靠，所以應(yīng)用較多。按輸出電壓是否可調(diào)，二端集成穩(wěn)壓器可分為固定式和可調(diào)式兩種。定式和可調(diào)式兩種。10.1 集成電路的基礎(chǔ)知識(2)單片式二端集成穩(wěn)壓器 固定輸固定輸出的三端集成出的三端集成穩(wěn)壓器穩(wěn)壓器 78 X X系列三端穩(wěn)壓

8、器常用的穩(wěn)壓輸出電壓有系列三端穩(wěn)壓器常用的穩(wěn)壓輸出電壓有5V,6V,9V,12V,15V,18V,24V。外部。外部引腳如圖引腳如圖10-5所示，所示，1腳為輸入端，腳為輸入端，2腳為輸出端，腳為輸出端，3腳為公共端。腳為公共端。79 X X系列三端穩(wěn)壓器常用的穩(wěn)壓輸出電壓有系列三端穩(wěn)壓器常用的穩(wěn)壓輸出電壓有-5V,-6V,-9V,-12V,-15V,-18V、-24V。管腳如圖管腳如圖10-6所示，所示，1腳為公共端，腳為公共端，2腳為輸出端，腳為輸出端，3腳為輸入端。腳為輸入端。10.1 集成電路的基礎(chǔ)知識圖10-5圖10-610.1 集成電路的基礎(chǔ)知識圖圖10-7所示為正可調(diào)輸出穩(wěn)壓器引

9、腳圖所示為正可調(diào)輸出穩(wěn)壓器引腳圖(CW117,CW217,CW317系列系列)，圖，圖10-8為負可調(diào)輸出穩(wěn)壓器引腳為負可調(diào)輸出穩(wěn)壓器引腳圖圖(CW137,CW237,CW337系列系列)。輸出輸出可調(diào)三端集可調(diào)三端集成穩(wěn)壓器成穩(wěn)壓器 圖10-7圖10-8可調(diào)三端集成穩(wěn)壓器的可調(diào)三端集成穩(wěn)壓器的輸出電壓為輸出電壓為1. 25V37V，輸，輸出電流可達出電流可達1.5A。使用這種。使用這種穩(wěn)壓器非常方便，只要在輸穩(wěn)壓器非常方便，只要在輸出端接兩個電阻，就可得到出端接兩個電阻，就可得到所要求的輸出電壓值，電路所要求的輸出電壓值，電路十分簡單實用，容易實現(xiàn)。十分簡單實用，容易實現(xiàn)?？烧{(diào)輸出穩(wěn)壓器標準

10、應(yīng)用電可調(diào)輸出穩(wěn)壓器標準應(yīng)用電路如圖路如圖10-9所示。所示。10.1 集成電路的基礎(chǔ)知識圖10-92.三端集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用三端集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用圖圖10-10是三端固定輸出集成穩(wěn)壓器的基本應(yīng)用電路。圖中輸入端電容是三端固定輸出集成穩(wěn)壓器的基本應(yīng)用電路。圖中輸入端電容C，用以抵消輸，用以抵消輸入端較長接線的電感效應(yīng)，防止產(chǎn)生自激振蕩，接線不長時也可不用。輸出端入端較長接線的電感效應(yīng)，防止產(chǎn)生自激振蕩，接線不長時也可不用。輸出端C。用以改。用以改善負載的瞬態(tài)響應(yīng)，減少高頻噪聲。善負載的瞬態(tài)響應(yīng)，減少高頻噪聲。10.1 集成電路的基礎(chǔ)知識圖10-103. 555定時器定時器555定時器是一種將模擬功

11、能和邏輯功能結(jié)合在同一塊芯片上定時器是一種將模擬功能和邏輯功能結(jié)合在同一塊芯片上的中規(guī)模集成電路，只要在外部加上幾個適當?shù)淖枞菰?，就可的中?guī)模集成電路，只要在外部加上幾個適當?shù)淖枞菰?，就可以方便地?gòu)成多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和施密特觸發(fā)器等脈沖以方便地構(gòu)成多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。產(chǎn)生與變換電路。(1)555定時器簡介定時器簡介(2)電源電壓電源電壓:NE555電壓使用范圍為電壓使用范圍為4.5V-v18V,7555則為則為3V-v15V。10.1 集成電路的基礎(chǔ)知識(3)555內(nèi)部電路方框圖與電路引腳圖，如圖內(nèi)部電路方框圖與電路引腳圖，如圖10-12和圖

12、和圖10-13所示。所示。10.1 集成電路的基礎(chǔ)知識圖10-12圖10-13(4) VE555時基電路主要的時基電路主要的3種基本應(yīng)用種基本應(yīng)用 多諧振蕩器多諧振蕩器多諧振蕩器具有兩個暫穩(wěn)態(tài)，不需要外加觸發(fā)信號就能夠周期性地從多諧振蕩器具有兩個暫穩(wěn)態(tài)，不需要外加觸發(fā)信號就能夠周期性地從一個暫穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個暫穩(wěn)態(tài)，產(chǎn)生周期一定的脈沖信號。一個暫穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個暫穩(wěn)態(tài)，產(chǎn)生周期一定的脈沖信號。555定時器組成的多諧振蕩器見圖定時器組成的多諧振蕩器見圖10-14，接通電源后，多諧振蕩器不，接通電源后，多諧振蕩器不間斷的工作，當觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)為間斷的工作，當觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)為1態(tài)時，電容器態(tài)時，電容器C1的

13、電壓的電壓Uc1一一(1/3)VCC，電源，電源通過電阻通過電阻R1和和R2給電容器給電容器C1充電，電容充電，電容C1上的電壓以時間常數(shù)上的電壓以時間常數(shù)(R1+R2)C1按指按指數(shù)規(guī)律趨向終值數(shù)規(guī)律趨向終值VCC。當電容。當電容C1的電壓達到的電壓達到(2/3) VCC時，觸發(fā)器置時，觸發(fā)器置0，電容器，電容器通過通過R2放電，以時間常數(shù)放電，以時間常數(shù)R2 C1按指數(shù)規(guī)律趨向按指數(shù)規(guī)律趨向0。10.1 集成電路的基礎(chǔ)知識10.1 集成電路的基礎(chǔ)知識圖10-14555定時器組成多諧振蕩器定時器組成多諧振蕩器,3腳輸出脈沖參數(shù)如下腳輸出脈沖參數(shù)如下:10.1 集成電路的基礎(chǔ)知識高電平時間高電

14、平時間:T1=0. 693(R1+R2)C1低電平時間低電平時間:T2=0. 693R2C1振蕩周期振蕩周期:T=0. 693 (R1+2R2) C1其中其中C2為抗干擾電容，一般取為抗干擾電容，一般取0. 1F0.01F。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的特點是電路有一個穩(wěn)定狀態(tài)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的特點是電路有一個穩(wěn)定狀態(tài)(穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài))和一個暫穩(wěn)狀態(tài)和一個暫穩(wěn)狀態(tài)(暫穩(wěn)暫穩(wěn)態(tài)態(tài))。由由555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路及工作波形如圖構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路及工作波形如圖10-15所示。圖中所示。圖中R、C為外為外接定時元件，輸入的觸發(fā)信號接定時元件，輸入的觸發(fā)信號IN接在低電平觸發(fā)端接在低電平觸發(fā)端(2

15、腳腳)。10.1 集成電路的基礎(chǔ)知識圖10-15施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器具有回差電壓特性，能將邊沿變化緩慢的電壓波形整形為邊沿陡具有回差電壓特性，能將邊沿變化緩慢的電壓波形整形為邊沿陡峭的矩形脈沖。如圖峭的矩形脈沖。如圖10-16所示。所示。10.1 集成電路的基礎(chǔ)知識圖10-1610.2 集成電路的基礎(chǔ)實訓10. 2. 1集成電路的引腳排列如圖如圖10-17所示，管腳數(shù)法是所示，管腳數(shù)法是:將管腳朝上，從管鍵開始，順時針計數(shù)。將管腳朝上，從管鍵開始，順時針計數(shù)。1.圓形金屬外殼封裝與引腳排列圓形金屬外殼封裝與引腳排列圖10-1710.2 集成電路的基礎(chǔ)實訓雙列直插式封裝與引腳排列如圖雙列直插

16、式封裝與引腳排列如圖10-18所示。所示。2.雙列直插式封裝與引腳排列雙列直插式封裝與引腳排列圖10-1810.2 集成電路的基礎(chǔ)實訓3.單列直插式封裝與引腳排列單列直插式封裝與引腳排列單列直插式封裝的形式很多，如圖單列直插式封裝的形式很多，如圖10-19所示。所示。圖10-1910.2 集成電路的基礎(chǔ)實訓10. 2. 2集成電路的使用注意事項集成電路屬于易損器件，應(yīng)用稍有失誤就可能導致集成電路的永久性損壞，所以，集成電路屬于易損器件，應(yīng)用稍有失誤就可能導致集成電路的永久性損壞，所以，在使用集成電路時要注意如下幾方面的問題在使用集成電路時要注意如下幾方面的問題:1.按照集成電路的型號，認真查閱

17、集成電路資料。2.注意工作電源的穩(wěn)定性能。3.集成電路焊接裝配方法要得當。4.集成電路的PCB設(shè)計。5.嚴禁帶電拔插集成電路。6.集成電路拆卸時極易造成引腳及印制電路板的損壞，所以，拆卸時要使用吸錫器、專用電烙鐵頭、空芯針頭、熱風槍等專業(yè)工具。10.2 集成電路的基礎(chǔ)實訓 7.使用集成電路時，輸入信號的幅度不得超過集成電路電源電壓使用集成電路時，輸入信號的幅度不得超過集成電路電源電壓值值;數(shù)字集成電路的多余輸入腳不得懸空，以避免出現(xiàn)邏輯錯誤數(shù)字集成電路的多余輸入腳不得懸空，以避免出現(xiàn)邏輯錯誤;MOS集成電路使用時應(yīng)特別小心，防止靜電擊穿集成電路集成電路使用時應(yīng)特別小心，防止靜電擊穿集成電路;所

18、有儀器、設(shè)備、所有儀器、設(shè)備、工具及線路本身，應(yīng)有良好的接地措施工具及線路本身，應(yīng)有良好的接地措施;存儲存儲MOS集成電路時，應(yīng)將集成電路時，應(yīng)將其用金屬紙箔包裝起來或裝于金屬盒內(nèi)妥善保管，防止外界靜電場將其用金屬紙箔包裝起來或裝于金屬盒內(nèi)妥善保管，防止外界靜電場將其擊穿。其擊穿。10.3 集成電路的技能實訓10. 3. 1集成電路的好壞判別1.電阻比較法電阻比較法查閱集成電路手冊，確定集成電路的接地端，用萬用表的查閱集成電路手冊，確定集成電路的接地端，用萬用表的“R 1 k”擋，分別測量各引腳對接地端的反向電阻并做好記錄，擋，分別測量各引腳對接地端的反向電阻并做好記錄，與同型號好的集成電路對

19、應(yīng)引腳的電阻進行比較，只要有一個引與同型號好的集成電路對應(yīng)引腳的電阻進行比較，只要有一個引腳的阻值差別較大，就可以判定該集成電路損壞。但應(yīng)注意的是，腳的阻值差別較大，就可以判定該集成電路損壞。但應(yīng)注意的是，這種比較不是要求阻值數(shù)值絕對相等，而是要求變化規(guī)律相同，這種比較不是要求阻值數(shù)值絕對相等，而是要求變化規(guī)律相同，阻值的差異對半導體器件來說是正常的。阻值的差異對半導體器件來說是正常的。 (1)非非在路檢測電在路檢測電阻法阻法10.3 集成電路的技能實訓在路檢測電阻法是用萬用表的在路檢測電阻法是用萬用表的“R 1 k”擋，分別測量各個擋，分別測量各個引腳對公共地的正、反向電阻，做好記錄，與同型

20、號的設(shè)備電路引腳對公共地的正、反向電阻，做好記錄，與同型號的設(shè)備電路進行比較。山于受周圍分立元器件的影響，如果發(fā)現(xiàn)某引腳的阻進行比較。山于受周圍分立元器件的影響，如果發(fā)現(xiàn)某引腳的阻值差異較大，首先確定該引腳外圍電路是否有問題，若沒有則就值差異較大，首先確定該引腳外圍電路是否有問題，若沒有則就可判定該集成電路損壞?？膳卸ㄔ摷呻娐窊p壞。當然，這種方法要求要有同型號性能好的設(shè)備作參照物。當然，這種方法要求要有同型號性能好的設(shè)備作參照物。 (2)在在路檢測電阻路檢測電阻法法10.3 集成電路的技能實訓2.結(jié)構(gòu)分析法結(jié)構(gòu)分析法這種方法適用于集成電路內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)不復雜，并且有準確的內(nèi)部原這種方法適用于集

21、成電路內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)不復雜，并且有準確的內(nèi)部原理圖資料的集成電路。結(jié)合集成電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)，檢測有關(guān)引腳之間的電阻理圖資料的集成電路。結(jié)合集成電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)，檢測有關(guān)引腳之間的電阻值來分析判斷集成電路的好壞。值來分析判斷集成電路的好壞。以以F007為例，電路原理如圖為例，電路原理如圖10-24所示。根據(jù)集成運放的電路結(jié)構(gòu)，所示。根據(jù)集成運放的電路結(jié)構(gòu)，可以用萬用表電阻擋測各管腳引線間有無短路現(xiàn)象，可以用萬用表電阻擋測各管腳引線間有無短路現(xiàn)象，PN結(jié)的正反向電阻結(jié)的正反向電阻是否正常。是否正常。例如例如:6、9兩端實為兩端實為PN結(jié)，若測其正反向電阻，即可判斷其好壞。又結(jié)，若測其正反向電阻，即可判斷其好

22、壞。又如如6、7兩端電阻很大，而兩端電阻很大，而6、4兩端電阻很小，則可判斷集成塊已損壞。兩端電阻很小，則可判斷集成塊已損壞。此方法不具有通用性，不了解內(nèi)部結(jié)構(gòu)無法用此種方法判斷。此方法不具有通用性，不了解內(nèi)部結(jié)構(gòu)無法用此種方法判斷。10.3 集成電路的技能實訓圖10-2410.3 集成電路的技能實訓3.靜態(tài)電流法靜態(tài)電流法以以F007為例，根據(jù)集成電路手冊查為例，根據(jù)集成電路手冊查閱結(jié)果可知，閱結(jié)果可知，F(xiàn)007靜態(tài)功耗靜態(tài)功耗120mW，靜態(tài)電流靜態(tài)電流I I= P0/E=8mA，將輸入輸出端均，將輸入輸出端均開路，在供電回路中串入電流表，如圖開路，在供電回路中串入電流表，如圖10-25所

23、示。所示。圖10-25 分別測分別測I I1I I2有如下幾種結(jié)果有如下幾種結(jié)果: I I1 = I I2 8mA。 I I1不等于不等于I I2且差距很大。且差距很大。 I I1 = I I2且電流很小。且電流很小。 由此可以認為只有結(jié)果是正常的，和由此可以認為只有結(jié)果是正常的，和的情況說明集成塊已損壞。的情況說明集成塊已損壞。10.3 集成電路的技能實訓4.代換法代換法是指用同型號的集成電路替換被懷疑損壞的集成電路的方法。這種方法的使用前提是，是指用同型號的集成電路替換被懷疑損壞的集成電路的方法。這種方法的使用前提是，在確定集成電路外圍電路無故障的情況下，才可使用代換法，否則將損壞用來替換

24、的集成電在確定集成電路外圍電路無故障的情況下，才可使用代換法，否則將損壞用來替換的集成電路。這種方法表面卜是見效最快的方法，其實不然。舉例說明，如圖路。這種方法表面卜是見效最快的方法，其實不然。舉例說明，如圖10-26所示電路，若原先所示電路，若原先囚負載短路的原囚，使大電流流過囚負載短路的原囚，使大電流流過F007造成造成F007的損壞。如果在沒有排除負載短路故障的情的損壞。如果在沒有排除負載短路故障的情況下，用同型號的集成塊進行替換，其結(jié)果是造成集成塊的又一次損壞。況下，用同型號的集成塊進行替換，其結(jié)果是造成集成塊的又一次損壞。圖10-26對于對于78和和79系列三端穩(wěn)壓器，鑒別其質(zhì)量可使用萬用表的系列三端穩(wěn)壓器，鑒別其質(zhì)量可使用萬用表的“R 100”擋，分別檢測其輸入端與輸出端的正、反向電阻值。擋，分別檢測其輸入端與輸出端的正、反向電阻值。正常時，阻值相差在數(shù)千歐以上正常時，阻值相差在數(shù)千歐以上;若阻值相差很小或近似為零，說若阻