集成电路的种类与用途

集成电路的种类与用途 作者：陈建新 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限制。 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～10μm）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50 个以下元器件为小规 模集成电路，集成 50－100 个元器件为中规模集成电路，集成 100 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 1～10 等效门／片或 10～100 个元件／片为 小规模集成电路，集成 10～100 个等效门／片或 100～1000 元件／片为中规模集成电路， 集成100～10,000个等效门／片或1000～100,000个元件／片为大规模集成电路， 集成10,000 以上个等效门／片或 100,000 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。 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uA709、5G922、FC1、FC31、F005、4E320、8FC2、SG006、BG305 等； 通用Ⅲ型有 F748、F108、XFC81、F008、4E322 等；低功耗放大器（UPC253、7XC4、5G26、 F3078 等） ；低噪声运算放大器（如 F5037、XFC88） ；高速运算放大器（如国产型号有 F715、 F722、4E321、F318，国外的有 uA702） ；高压运算放大器 （国产的有 F1536、BG315、F143） ； 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、价格低，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、BG11 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1.25V～35V 或 l.25V～35V 连续可调。其型号有W117、W138、LM317、LM138、LMl96 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W78 正电压系列、W79 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AN5900、HA17524 等型号， 广泛用于电视机、电子仪器等设备中。 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、 大功率和高保真度。 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， 使音响系统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、立体声解码集成电路、 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