【正文】 65 第七節(jié) 集成電路 集成電路是 50年代末發(fā)展起來(lái)的新型電子器件。前面介紹過(guò)電阻器、電容器、電感器、晶體二極管、三極管等分立元器件。而集成電路是相對(duì)于這些分立元器件或分立電路而言的，它集元器件、電路為一體，獨(dú)立成為更大概念的器件。 集成電路是利用半導(dǎo)體技術(shù)或薄膜技術(shù)將半導(dǎo)體器件與阻容元件，以及連線高度集中制成在一塊小面積芯片上，再加上封裝而成。例如像三極管大小的集成電路芯片可以容納上幾百個(gè)元件和連線，并具備了一個(gè)完整的電路功能，由此可見(jiàn)它的優(yōu)越性比三極管還要大。 集成電路具有體積小、重量輕、性能好、可靠性高、耗電省、成本低、簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、減少調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)，給無(wú)線電愛(ài)好者帶來(lái)了許多便利。 66 一、集成電路的型號(hào)和分類(lèi) 分類(lèi) 集成電路的類(lèi)型很多，按工作性能不同，它們主要分為：數(shù)字集成電路和模擬集成電路。 模擬集成電路從用途上可分為線性集成電路、非線性集成電路和功率集成電路。線性集成電路主要用來(lái)信號(hào)放大，如中頻放大器、音頻放大器、穩(wěn)壓器等，這些放大器在收音機(jī)、電視機(jī)等電器中得到廣泛應(yīng)用。非線性集成電路主要用于信號(hào)的轉(zhuǎn)化與加工，收音機(jī)中的變頻器、檢波器、鑒頻器等。功率集成電路具有大多數(shù)是線性集成電路，由于它的工作電壓要求較高、工作電流要求也較大，因而把它從線性集成電路中拉出來(lái)單獨(dú)列為一類(lèi)，功率集成電路在收音機(jī)、錄音機(jī)、電視機(jī)中有著重要的應(yīng)用。 67 型號(hào) 關(guān)于集成電路的型號(hào)，我國(guó)有關(guān)部門(mén)作了標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)定，每個(gè)型號(hào)由五個(gè)部分組成，有的采用數(shù)字，見(jiàn)表 。集成電路有了型號(hào)，就像一個(gè)人有了姓名，可以相互區(qū)別，也知道它的功能。 例： C F 741 C T 金屬圓形封裝 0 176。 ～ 70 ℃ 器件代號(hào) 線性放大器 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 68 表 第 0部分 第一部分 第二部分 第三部分 第四部分 用字母表示器 件符合國(guó)家標(biāo) 準(zhǔn) 用字母表示器件的類(lèi)型 用阿拉伯?dāng)?shù)字 表示器件的系 列和品種代號(hào) 用字母表示器件的 工作溫度范圍 用字母表示器件的 封裝 符號(hào) 意義 符號(hào) 意義 符號(hào) 意義 符號(hào) 意義 C 中國(guó)制造 T TTL C 0～ 70oC W 陶瓷扁平 H HTL E 40～ 85oC B 塑料扁平 E ECL R 55～ 85oC F 全封閉扁平 C CMOS M ?? 55～125oC ?? D 陶瓷直插 F 線性放大器 P 塑料直插 D 音響、電視電路 J 黑陶瓷直插 W 穩(wěn)壓器 K 金屬菱形 J 接口電路 T 金屬圓形 69 二、外形結(jié)構(gòu)和引腳排列 集成電路的外形結(jié)構(gòu)有一定的規(guī)定，它的電路引出腳的排列次序也有一定的規(guī)律，正確認(rèn)識(shí)它們的外形和引腳排序，是裝配集成電路的一個(gè)基本功。 集成電路的外形結(jié)構(gòu)有單列直插式、雙列直插式、扁平封裝和金屬圓殼封裝等。如圖 。 圖 三種封裝形式 70 集成電路引腳排列序號(hào)的一般規(guī)律是：集成電路的引腳朝下，以缺口或識(shí)別標(biāo)志為準(zhǔn)，引腳序號(hào)按逆時(shí)針?lè)较蚺帕? 4等，如圖 示。 圖 71 四、內(nèi)部框圖和等效電路 從外形上看，集成電路如同一個(gè)個(gè)元器件，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，然而，它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)卻相當(dāng)復(fù)雜，以集成電路 TD2822M為例，它們內(nèi)部就有幾十個(gè)元器件，集成電路是用現(xiàn)代技術(shù)成批生產(chǎn)的，使用它代替分立元器件還是經(jīng)濟(jì)的。 為了表示集成電路內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，一般采用兩種方法：一是“內(nèi)部框圖”法，它能粗略表達(dá)出集成電路內(nèi)部的電路組成。舉例如圖 。二是“等效電路”法，它能具體描繪出集成電路內(nèi)部的電路組成，也就是說(shuō)，等效電路與集成電路內(nèi)部的電路實(shí)際效果相同。如圖 。 圖 圖 72 第八節(jié) 其它元器件 一、揚(yáng)聲器、話筒等 揚(yáng)聲器俗稱(chēng)為喇叭，應(yīng)該是大家熟悉不過(guò)的器件了，它是收音機(jī)、錄音機(jī)、音響設(shè)備中的重要元件。常見(jiàn)的揚(yáng)聲器有動(dòng)圈式、舌簧式、壓電式等幾種，但最常用的是動(dòng)圈式揚(yáng)聲器（又稱(chēng)電動(dòng)式）。而動(dòng)圈式揚(yáng)聲器又分為內(nèi)磁式和外磁式，外磁式便宜，通常外磁式用得多。當(dāng)音頻電流通過(guò)音圈時(shí)，音圈產(chǎn)生隨音頻電流而變化的磁場(chǎng)，在永久磁鐵的磁場(chǎng)中時(shí)而吸引時(shí)而排斥，帶動(dòng)紙盆振動(dòng)發(fā)出聲音。 音響用的揚(yáng)聲器大多要求大功率、高保真。為完美再現(xiàn)聲響，揚(yáng)聲器又被分為低音、中音、高音，以各司其職。低音揚(yáng)聲器的紙盆不再由單一的材料構(gòu)成，出現(xiàn)了布邊、尼龍邊和橡皮邊等揚(yáng)聲器，使紙盆更有彈性，低音更加豐富。號(hào)筒式揚(yáng)聲器、球頂高音揚(yáng)聲器使高音更加清晰。另外還有一種全頻揚(yáng)聲器，它將高、低音揚(yáng)聲器做在了一起。 73 還有一種壓電陶瓷片，也是一種發(fā)聲元件，它利用壓電效應(yīng)工作，既可以作發(fā)聲元件又可以作接收聲音的元件。而且它很便宜，生日卡上的發(fā)聲元件就是它。壓電陶瓷片是在園形銅底板上涂覆了一層厚約 1mm的壓電陶瓷，再在陶瓷表面沉積一層涂銀層，涂銀層和銅底板就是它的兩個(gè)電極。壓電陶瓷有一個(gè)奇妙的特性－壓電效應(yīng)：如將它彎曲，它的表面就會(huì)出現(xiàn)異種電荷，如反向彎曲，電荷的極性也會(huì)相反。奇妙的是如果在壓電陶瓷片的兩個(gè)電極上施加一定的電壓，它就會(huì)發(fā)生彎曲，當(dāng)電壓方向改變時(shí)，彎曲的方向也隨之改變。利用壓電效應(yīng)，有了一種電聲轉(zhuǎn)換的兩用器件，可以當(dāng)話筒用：對(duì)壓電陶瓷片講話，使它受到聲波的振動(dòng)而發(fā)生前后彎曲，當(dāng)然人的眼睛分辨不出這種彎曲，在壓電陶瓷片的兩電極就會(huì)有音頻電壓輸出。相反地，把一定的音頻電壓加在壓電陶瓷片的兩極，由于音頻電壓的極性和大小不斷變化，壓電陶瓷片就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的彎曲運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)空氣形成聲音，這時(shí)候，它又成了喇叭。壓電陶瓷片作為一種電子元件，在新買(mǎi)來(lái)的時(shí)候，是不帶引線的，需要自己焊接。一般采用多股軟線，焊接是要求速度快，焊點(diǎn)小，否則容易損壞壓電陶瓷片嬌嫩的鍍銀層。 74 還有一種在 BP機(jī)、小鬧鐘里廣泛應(yīng)用的音響器實(shí)質(zhì)上也是電磁式的。 話筒有電容式的、動(dòng)圈式的等等，常用的卡拉 OK話筒一般都是動(dòng)圈式的 ，其實(shí)它是動(dòng)圈式揚(yáng)聲器的反應(yīng)用。 電子制作中常用的話筒是駐極體電容話筒，價(jià)錢(qián)很便宜，音質(zhì)也不算差，體積很小。其實(shí)大多數(shù)的電腦多媒體話筒里面用的就是這東西。它體積小，我們要做的微型無(wú)線竊聽(tīng)器也用這種話筒， Bitbaby有一個(gè)駐極體話筒只有米粒那么大。實(shí)物見(jiàn)圖 。 圖 75 二、場(chǎng)效應(yīng)管 場(chǎng)效應(yīng)管是利用電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)控制電流變化的放大元件。它與晶體管相比，具有輸入阻抗高、噪聲低、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，因而得到迅速發(fā)展與應(yīng)用。場(chǎng)效應(yīng)管與三極管同為放大器件，但工作原理不同：三極管是電流控制器件，在一定條件下，集電極電流受基極電流控制，而場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制器件，電子電流受柵極電壓控制。 場(chǎng)效應(yīng)管的類(lèi)型可分兩類(lèi)：一類(lèi)是結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管，一類(lèi)是絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管，也叫金屬 — 氧化物 — 半導(dǎo)體絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管，簡(jiǎn)稱(chēng) MOS管。場(chǎng)效應(yīng)管根據(jù)其溝道所采用的半導(dǎo)體材料，另分為 P型和 N型溝道兩種。溝道，就是電流通道。實(shí)物如圖 。 圖 76 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管 N型溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的基體是一塊 N型硅材料，為 N溝道。從基體引出兩個(gè)電極分別叫源極（ S）和漏極（ D）。在基體兩邊各附一小片 P型材料，其引出的電極叫柵極（ G）。這樣，在溝道和柵極之間形成了兩個(gè) PN結(jié)，當(dāng)柵極開(kāi)路時(shí)，溝道就相當(dāng)于一個(gè)電阻，不同型號(hào)的管子其阻值不相同，一般大約數(shù)百歐到千歐不等。 絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管 絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管的特點(diǎn)是輸入電阻高，便于做成集成電路。在一塊 N型硅片上有兩個(gè)相距很近濃度很高的 P擴(kuò)散區(qū)，分別為源極和漏極，在源區(qū)與漏區(qū)之間的硅片上，有一層絕緣二氧化硅，絕緣層上覆蓋著金屬鋁，這就是柵極。柵極和其它電極之間是絕緣的，所以稱(chēng)為絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管。由于源、柵之間有一層氧化層，這種管子基本上沒(méi)有柵極電流，因此輸入阻抗非常高。 77 三、光電耦合器 光電耦合器是一種光電結(jié)合的半導(dǎo)體器件，由發(fā)光器和受光器組成的一個(gè)叫“電 — 光 — 電”器件。當(dāng)輸入端有電信號(hào)輸入時(shí)，發(fā)光器發(fā)光，受光器受到光照后產(chǎn)生電流，輸出端就有電信號(hào)輸出，實(shí)現(xiàn)了以光為媒介的電信號(hào)的傳輸。這種電路使輸入端與輸出端無(wú)導(dǎo)電的直接聯(lián)系，有優(yōu)良的抗干擾性能，廣泛應(yīng)用于電氣隔離、電平轉(zhuǎn)換、級(jí)間耦合、開(kāi)關(guān)電路、脈沖耦合等電路。 常見(jiàn)的光電耦合器有管式、雙列直桿式等封裝形式。以光電三極管為例說(shuō)明光電耦合器的工作過(guò)程：光敏三極管的導(dǎo)通與截止，是由發(fā)光二極管所加正向電壓控制的，當(dāng)發(fā)光二極管加上正向電壓時(shí)，發(fā)光二極管有電流通過(guò)而發(fā)光，使光敏三極管內(nèi)阻減小而導(dǎo)通；反之，當(dāng)發(fā)光二極管截止時(shí)，發(fā)光二極管中無(wú)電流通過(guò)，光敏三極管的內(nèi)阻增大而截止。 78 四、保險(xiǎn)元件 常用的保險(xiǎn)元件有普通玻璃管熔絲、延遲型熔絲、熔斷電阻和溫度保險(xiǎn)絲等，下面簡(jiǎn)單介紹各自特點(diǎn)： 普通玻璃管熔絲 這種保險(xiǎn)元件十分常用，其價(jià)格低廉，使用方便，額定電流從 數(shù)十安不等，尺寸規(guī)格主要有 18mm、 20mm、 22mm。 延遲型熔絲 延遲型保險(xiǎn)絲的特點(diǎn)是能承受短時(shí)間大電流（浪涌電流）的沖擊，而在電流過(guò)載超過(guò)一定時(shí)限后又能可靠地熔斷。這種熔絲主要用在開(kāi)機(jī)瞬時(shí)電流較大的電子整機(jī)中，如彩電中就廣泛使用了延遲型保險(xiǎn)絲，其規(guī)格主要有 2A、 3A、 4A等。延遲型熔絲常在電流規(guī)格前加字母 T，如 T2A，這可區(qū)別于普通熔絲。 79 熔斷電阻 熔斷電阻又稱(chēng)保險(xiǎn)電阻，是一種具電阻和保險(xiǎn)絲雙重功能的元件，不過(guò)其電阻值通常較小，僅數(shù)歐至零點(diǎn)幾歐，少數(shù)為幾十歐或千歐，保險(xiǎn)電阻大都起限流作用，因此主要功能還是起保險(xiǎn)作用。保險(xiǎn)電阻大都是灰色，用色環(huán)或數(shù)字表示阻值，額定功率由電阻尺寸大小決定，也有直接標(biāo)在阻體上的。 可恢復(fù)保險(xiǎn)絲 可恢復(fù)保險(xiǎn)絲是由高分子材料及導(dǎo)電材料混合做成的過(guò)流保護(hù)元件，在常溫下，其阻抗很小，但在動(dòng)作后會(huì)形成高阻狀態(tài)，當(dāng)故障排除后又自動(dòng)返回低阻狀態(tài)。依據(jù)能承受的最大電壓，可恢復(fù)保險(xiǎn)絲可分為多個(gè)系列，每個(gè)系列中，又根據(jù)的不同工作電流，分為若干型號(hào)。 圖1.19 80 演講完畢，謝謝觀看！