教学课件第10章 集成电路.ppt

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2、技能主编：王扬帆 主审：新世纪高职高专教材编审委员会 组编大连理工大学出版社第10章 集成电路集成电路的基础知识集成电路的基础知识集成电路的基础实训集成电路的基础实训集成电路的技能实训集成电路的技能实训10.110.310.2大连理工大学出版社学习集成电路的类别、标识封装、安装使用等基础知识。学习集成电路的类别、标识封装、安装使用等基础知识。掌握三端稳压器的基本使用方法，了解掌握三端稳压器的基本使用方法，了解555电路的应用。电路的应用。能正确识别集成电路的标识、引脚排列、封装形式。能正确识别集成电路的标识、引脚排列、封装形式。能熟练使用三端稳压器搭建基本的稳压电路，实现能熟练使用三端稳压器搭

3、建基本的稳压电路，实现555集成电路的应用。集成电路的应用。学会判断集成电路的好坏。学会判断集成电路的好坏。第10章 集成电路大连理工大学出版社10.1 集成电路的基础知识集成电路的出现，特别是大规模和超大规模集成电路的出现，集成电路的出现，特别是大规模和超大规模集成电路的出现，标志着电子技术的发展进入了一个新时代。标志着电子技术的发展进入了一个新时代。大连理工大学出版社1.集成电路的类别集成电路的类别集成电路的种类很多，形状各异，如图10-1所示。10.1 集成电路的基础知识10. 1. 1集成电路简介集成电路简介图10-1大连理工大学出版社10.1 集成电路的基础知识(2)按集成电路制造工

4、艺的差异分(1)按集成电路的用途分模拟集成电路模拟集成电路大连理工大学出版社(3)按集成电路的集成度分类 (4)按导电类型分类10.1 集成电路的基础知识小规模集成电路小规模集成电路中规模集成电路中规模集成电路大规模集成电路大规模集成电路超大规模集成电路超大规模集成电路大连理工大学出版社2.集成电路的电路符号集成电路的电路符号集成电路在电路中通常用字母集成电路在电路中通常用字母“IC”，表示。它没有固定的电路符号，通常人们在，表示。它没有固定的电路符号，通常人们在电路中画出集成电路的轮廓图形来代表它，从图形上引出相应的引脚，并注明该引脚的电路中画出集成电路的轮廓图形来代表它，从图形上引出相应的

5、引脚，并注明该引脚的排列序号。排列序号。3.集成电路的命名方法集成电路的命名方法第一部分第一部分:开头字母开头字母C表示中国国标产品表示中国国标产品;第二部分第二部分:用字母表示集成电路的分类用字母表示集成电路的分类;第三部分第三部分:用数字表示集成电路的系列和品种代号用数字表示集成电路的系列和品种代号;第四部分第四部分:用字母表示集成电路的工作温度范围用字母表示集成电路的工作温度范围;第五部分第五部分:用字母表示集成电路的封装形式。用字母表示集成电路的封装形式。10.1 集成电路的基础知识(1)国产集成电路的命名方法国产集成电路的命名方法根据国家标准根据国家标准GB33430的规定，集成电路

6、的型号由以下五部分组成的规定，集成电路的型号由以下五部分组成:大连理工大学出版社10.1 集成电路的基础知识大连理工大学出版社 (2)常见国外半导体集成电路常见国外半导体集成电路目前电子产品中相当一部分采用了国外公司的半导体集成目前电子产品中相当一部分采用了国外公司的半导体集成电路，国外公司生产的集成电路均有自己的符号及标识方法，电路，国外公司生产的集成电路均有自己的符号及标识方法，见表见表10-2。10.1 集成电路的基础知识大连理工大学出版社10.1 集成电路的基础知识大连理工大学出版社10. 1. 2几种常用集成电路介绍集成稳压器将调整管、比较放大单元、启动单元和保护集成稳压器将调整管、

7、比较放大单元、启动单元和保护环节等元器件都集成为一片芯片，称作单片稳压器。集成稳环节等元器件都集成为一片芯片，称作单片稳压器。集成稳压器的型号较多，按单片的引出端子分类，有三端固定式、压器的型号较多，按单片的引出端子分类，有三端固定式、三端可调式和多端可调式等。三端可调式和多端可调式等。10.1 集成电路的基础知识1.集成稳压器集成稳压器大连理工大学出版社集成电路稳压器基本上是将比较放大器、基准电压、调整管和保护电路集成在同一集成电路稳压器基本上是将比较放大器、基准电压、调整管和保护电路集成在同一基片上的组合，如图基片上的组合，如图10-3所示，是所示，是723单片稳压器的部分电路和功能单元。

8、单片稳压器的部分电路和功能单元。(1)单片式多端集成稳压器10.1 集成电路的基础知识图10-3大连理工大学出版社常用的固定输出的二端集成稳压器有常用的固定输出的二端集成稳压器有78 X X系系列和列和79 X X系列，型号中的系列，型号中的XX两位数表示输出电压两位数表示输出电压的稳定值。例如，的稳定值。例如，7812的输出电压为的输出电压为12V,7805输出输出电压是电压是5V。单片式三端稳压器有输入端、输出端和公共端单片式三端稳压器有输入端、输出端和公共端(接地接地)三个接线端子，所需外接元件少，三个接线端子，所需外接元件少，使用方便，工作可靠，所以应用较多。按输出电压是否可调，二端集

9、成稳压器可分为固使用方便，工作可靠，所以应用较多。按输出电压是否可调，二端集成稳压器可分为固定式和可调式两种。定式和可调式两种。10.1 集成电路的基础知识(2)单片式二端集成稳压器 固定输固定输出的三端集成出的三端集成稳压器稳压器 大连理工大学出版社78 X X系列三端稳压器常用的稳压输出电压有系列三端稳压器常用的稳压输出电压有5V,6V,9V,12V,15V,18V,24V。外部。外部引脚如图引脚如图10-5所示，所示，1脚为输入端，脚为输入端，2脚为输出端，脚为输出端，3脚为公共端。脚为公共端。79 X X系列三端稳压器常用的稳压输出电压有系列三端稳压器常用的稳压输出电压有-5V,-6V

10、,-9V,-12V,-15V,-18V、-24V。管脚如图管脚如图10-6所示，所示，1脚为公共端，脚为公共端，2脚为输出端，脚为输出端，3脚为输入端。脚为输入端。10.1 集成电路的基础知识图10-5图10-6大连理工大学出版社10.1 集成电路的基础知识图图10-7所示为正可调输出稳压器引脚图所示为正可调输出稳压器引脚图(CW117,CW217,CW317系列系列)，图，图10-8为负可调输出稳压器引脚为负可调输出稳压器引脚图图(CW137,CW237,CW337系列系列)。输出输出可调三端集可调三端集成稳压器成稳压器 图10-7图10-8大连理工大学出版社可调三端集成稳压器的可调三端集成

11、稳压器的输出电压为输出电压为1. 25V37V，输，输出电流可达出电流可达1.5A。使用这种。使用这种稳压器非常方便，只要在输稳压器非常方便，只要在输出端接两个电阻，就可得到出端接两个电阻，就可得到所要求的输出电压值，电路所要求的输出电压值，电路十分简单实用，容易实现。十分简单实用，容易实现。可调输出稳压器标准应用电可调输出稳压器标准应用电路如图路如图10-9所示。所示。10.1 集成电路的基础知识图10-9大连理工大学出版社2.三端集成稳压器的应用三端集成稳压器的应用图图10-10是三端固定输出集成稳压器的基本应用电路。图中输入端电容是三端固定输出集成稳压器的基本应用电路。图中输入端电容C，

12、用以抵消输，用以抵消输入端较长接线的电感效应，防止产生自激振荡，接线不长时也可不用。输出端入端较长接线的电感效应，防止产生自激振荡，接线不长时也可不用。输出端C。用以改。用以改善负载的瞬态响应，减少高频噪声。善负载的瞬态响应，减少高频噪声。10.1 集成电路的基础知识图10-10大连理工大学出版社3. 555定时器定时器555定时器是一种将模拟功能和逻辑功能结合在同一块芯片上定时器是一种将模拟功能和逻辑功能结合在同一块芯片上的中规模集成电路，只要在外部加上几个适当的阻容元件，就可的中规模集成电路，只要在外部加上几个适当的阻容元件，就可以方便地构成多谐振荡器、单稳态触发器和施密特触发器等脉冲以方

13、便地构成多谐振荡器、单稳态触发器和施密特触发器等脉冲产生与变换电路。产生与变换电路。(1)555定时器简介定时器简介(2)电源电压电源电压:NE555电压使用范围为电压使用范围为4.5V-v18V,7555则为则为3V-v15V。10.1 集成电路的基础知识大连理工大学出版社(3)555内部电路方框图与电路引脚图，如图内部电路方框图与电路引脚图，如图10-12和图和图10-13所示。所示。10.1 集成电路的基础知识图10-12图10-13大连理工大学出版社(4) VE555时基电路主要的时基电路主要的3种基本应用种基本应用 多谐振荡器多谐振荡器多谐振荡器具有两个暂稳态，不需要外加触发信号就能

14、够周期性地从多谐振荡器具有两个暂稳态，不需要外加触发信号就能够周期性地从一个暂稳态转换到另一个暂稳态，产生周期一定的脉冲信号。一个暂稳态转换到另一个暂稳态，产生周期一定的脉冲信号。555定时器组成的多谐振荡器见图定时器组成的多谐振荡器见图10-14，接通电源后，多谐振荡器不，接通电源后，多谐振荡器不间断的工作，当触发器翻转为间断的工作，当触发器翻转为1态时，电容器态时，电容器C1的电压的电压Uc1一一(1/3)VCC，电源，电源通过电阻通过电阻R1和和R2给电容器给电容器C1充电，电容充电，电容C1上的电压以时间常数上的电压以时间常数(R1+R2)C1按指按指数规律趋向终值数规律趋向终值VCC

15、。当电容。当电容C1的电压达到的电压达到(2/3) VCC时，触发器置时，触发器置0，电容器，电容器通过通过R2放电，以时间常数放电，以时间常数R2 C1按指数规律趋向按指数规律趋向0。10.1 集成电路的基础知识大连理工大学出版社10.1 集成电路的基础知识图10-14大连理工大学出版社555定时器组成多谐振荡器定时器组成多谐振荡器,3脚输出脉冲参数如下脚输出脉冲参数如下:10.1 集成电路的基础知识高电平时间高电平时间:T1=0. 693(R1+R2)C1低电平时间低电平时间:T2=0. 693R2C1振荡周期振荡周期:T=0. 693 (R1+2R2) C1其中其中C2为抗干扰电容，一般

16、取为抗干扰电容，一般取0. 1F0.01F。大连理工大学出版社单稳态触发器单稳态触发器单稳态触发器的特点是电路有一个稳定状态单稳态触发器的特点是电路有一个稳定状态(稳态稳态)和一个暂稳状态和一个暂稳状态(暂稳暂稳态态)。由由555构成的单稳态触发器电路及工作波形如图构成的单稳态触发器电路及工作波形如图10-15所示。图中所示。图中R、C为外为外接定时元件，输入的触发信号接定时元件，输入的触发信号IN接在低电平触发端接在低电平触发端(2脚脚)。10.1 集成电路的基础知识图10-15大连理工大学出版社施密特触发器施密特触发器具有回差电压特性，能将边沿变化缓慢的电压波形整形为边沿陡具有回差电压特性

17、，能将边沿变化缓慢的电压波形整形为边沿陡峭的矩形脉冲。如图峭的矩形脉冲。如图10-16所示。所示。10.1 集成电路的基础知识图10-16大连理工大学出版社10.2 集成电路的基础实训10. 2. 1集成电路的引脚排列如图如图10-17所示，管脚数法是所示，管脚数法是:将管脚朝上，从管键开始，顺时针计数。将管脚朝上，从管键开始，顺时针计数。1.圆形金属外壳封装与引脚排列圆形金属外壳封装与引脚排列图10-17大连理工大学出版社10.2 集成电路的基础实训双列直插式封装与引脚排列如图双列直插式封装与引脚排列如图10-18所示。所示。2.双列直插式封装与引脚排列双列直插式封装与引脚排列图10-18大

18、连理工大学出版社10.2 集成电路的基础实训3.单列直插式封装与引脚排列单列直插式封装与引脚排列单列直插式封装的形式很多，如图单列直插式封装的形式很多，如图10-19所示。所示。图10-19大连理工大学出版社10.2 集成电路的基础实训10. 2. 2集成电路的使用注意事项集成电路属于易损器件，应用稍有失误就可能导致集成电路的永久性损坏，所以，集成电路属于易损器件，应用稍有失误就可能导致集成电路的永久性损坏，所以，在使用集成电路时要注意如下几方面的问题在使用集成电路时要注意如下几方面的问题:1.按照集成电路的型号，认真查阅集成电路资料。2.注意工作电源的稳定性能。3.集成电路焊接装配方法要得当

19、。4.集成电路的PCB设计。5.严禁带电拔插集成电路。6.集成电路拆卸时极易造成引脚及印制电路板的损坏，所以，拆卸时要使用吸锡器、专用电烙铁头、空芯针头、热风枪等专业工具。大连理工大学出版社10.2 集成电路的基础实训 7.使用集成电路时，输入信号的幅度不得超过集成电路电源电压使用集成电路时，输入信号的幅度不得超过集成电路电源电压值值;数字集成电路的多余输入脚不得悬空，以避免出现逻辑错误数字集成电路的多余输入脚不得悬空，以避免出现逻辑错误;MOS集成电路使用时应特别小心，防止静电击穿集成电路集成电路使用时应特别小心，防止静电击穿集成电路;所有仪器、设备、所有仪器、设备、工具及线路本身，应有良好

20、的接地措施工具及线路本身，应有良好的接地措施;存储存储MOS集成电路时，应将集成电路时，应将其用金属纸箔包装起来或装于金属盒内妥善保管，防止外界静电场将其用金属纸箔包装起来或装于金属盒内妥善保管，防止外界静电场将其击穿。其击穿。大连理工大学出版社10.3 集成电路的技能实训10. 3. 1集成电路的好坏判别1.电阻比较法电阻比较法查阅集成电路手册，确定集成电路的接地端，用万用表的查阅集成电路手册，确定集成电路的接地端，用万用表的“R 1 k”挡，分别测量各引脚对接地端的反向电阻并做好记录，挡，分别测量各引脚对接地端的反向电阻并做好记录，与同型号好的集成电路对应引脚的电阻进行比较，只要有一个引与

21、同型号好的集成电路对应引脚的电阻进行比较，只要有一个引脚的阻值差别较大，就可以判定该集成电路损坏。但应注意的是，脚的阻值差别较大，就可以判定该集成电路损坏。但应注意的是，这种比较不是要求阻值数值绝对相等，而是要求变化规律相同，这种比较不是要求阻值数值绝对相等，而是要求变化规律相同，阻值的差异对半导体器件来说是正常的。阻值的差异对半导体器件来说是正常的。 (1)非非在路检测电在路检测电阻法阻法大连理工大学出版社10.3 集成电路的技能实训在路检测电阻法是用万用表的在路检测电阻法是用万用表的“R 1 k”挡，分别测量各个挡，分别测量各个引脚对公共地的正、反向电阻，做好记录，与同型号的设备电路引脚对

22、公共地的正、反向电阻，做好记录，与同型号的设备电路进行比较。山于受周围分立元器件的影响，如果发现某引脚的阻进行比较。山于受周围分立元器件的影响，如果发现某引脚的阻值差异较大，首先确定该引脚外围电路是否有问题，若没有则就值差异较大，首先确定该引脚外围电路是否有问题，若没有则就可判定该集成电路损坏。可判定该集成电路损坏。当然，这种方法要求要有同型号性能好的设备作参照物。当然，这种方法要求要有同型号性能好的设备作参照物。 (2)在在路检测电阻路检测电阻法法大连理工大学出版社10.3 集成电路的技能实训2.结构分析法结构分析法这种方法适用于集成电路内部电路结构不复杂，并且有准确的内部原这种方法适用于集

23、成电路内部电路结构不复杂，并且有准确的内部原理图资料的集成电路。结合集成电路内部结构，检测有关引脚之间的电阻理图资料的集成电路。结合集成电路内部结构，检测有关引脚之间的电阻值来分析判断集成电路的好坏。值来分析判断集成电路的好坏。以以F007为例，电路原理如图为例，电路原理如图10-24所示。根据集成运放的电路结构，所示。根据集成运放的电路结构，可以用万用表电阻挡测各管脚引线间有无短路现象，可以用万用表电阻挡测各管脚引线间有无短路现象，PN结的正反向电阻结的正反向电阻是否正常。是否正常。例如例如:6、9两端实为两端实为PN结，若测其正反向电阻，即可判断其好坏。又结，若测其正反向电阻，即可判断其好

24、坏。又如如6、7两端电阻很大，而两端电阻很大，而6、4两端电阻很小，则可判断集成块已损坏。两端电阻很小，则可判断集成块已损坏。此方法不具有通用性，不了解内部结构无法用此种方法判断。此方法不具有通用性，不了解内部结构无法用此种方法判断。大连理工大学出版社10.3 集成电路的技能实训图10-24大连理工大学出版社10.3 集成电路的技能实训3.静态电流法静态电流法以以F007为例，根据集成电路手册查为例，根据集成电路手册查阅结果可知，阅结果可知，F007静态功耗静态功耗120mW，静态电流静态电流I I= P0/E=8mA，将输入输出端均，将输入输出端均开路，在供电回路中串入电流表，如图开路，在供

25、电回路中串入电流表，如图10-25所示。所示。图10-25 分别测分别测I I1I I2有如下几种结果有如下几种结果: 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且电流很小。且电流很小。 由此可以认为只有结果是正常的，和由此可以认为只有结果是正常的，和的情况说明集成块已损坏。的情况说明集成块已损坏。大连理工大学出版社10.3 集成电路的技能实训4.代换法代换法是指用同型号的集成电路替换被怀疑损坏的集成电路的方法。这种方法的使用前提是，是指用同型号的集成电路替换被怀疑损坏的集成电路的方法。这种方法的使用前提是，在确定集成电路外围

26、电路无故障的情况下，才可使用代换法，否则将损坏用来替换的集成电在确定集成电路外围电路无故障的情况下，才可使用代换法，否则将损坏用来替换的集成电路。这种方法表面卜是见效最快的方法，其实不然。举例说明，如图路。这种方法表面卜是见效最快的方法，其实不然。举例说明，如图10-26所示电路，若原先所示电路，若原先囚负载短路的原囚，使大电流流过囚负载短路的原囚，使大电流流过F007造成造成F007的损坏。如果在没有排除负载短路故障的情的损坏。如果在没有排除负载短路故障的情况下，用同型号的集成块进行替换，其结果是造成集成块的又一次损坏。况下，用同型号的集成块进行替换，其结果是造成集成块的又一次损坏。图10-

27、26大连理工大学出版社对于对于78和和79系列三端稳压器，鉴别其质量可使用万用表的系列三端稳压器，鉴别其质量可使用万用表的“R 100”挡，分别检测其输入端与输出端的正、反向电阻值。挡，分别检测其输入端与输出端的正、反向电阻值。正常时，阻值相差在数千欧以上正常时，阻值相差在数千欧以上;若阻值相差很小或近似为零，说若阻值相差很小或近似为零，说明其已损坏。明其已损坏。10.3 集成电路的技能实训10. 3. 2三端集成稳压器的性能检测1.质量鉴别质量鉴别大连理工大学出版社10.3 集成电路的技能实训最常用的正三端稳压器是最常用的正三端稳压器是W78系列，具有系列，具有524V不同的稳压不同的稳压值

28、，其值由值，其值由78后面的两位数表示出。后面的两位数表示出。负三端稳压器负三端稳压器W79系列和系列和W78系列类似，其输出电压电流也系列类似，其输出电压电流也用同样的方法表示出来。如果要较全面地检测其性能好坏，必须用同样的方法表示出来。如果要较全面地检测其性能好坏，必须将其接入正常使用电路中，按技术指标逐项检测。将其接入正常使用电路中，按技术指标逐项检测。2.性能检测性能检测大连理工大学出版社10.3 集成电路的技能实训10. 3. 3集成运算放大器的检测练习在实际工作中，如何合理地选择运放集成块，是必须考虑的一个基本问题。在实际工作中，如何合理地选择运放集成块，是必须考虑的一个基本问题。

29、例如例如:根据输入信号幅度的不同、信号的变化范围及对放大器精度的要求，可根据输入信号幅度的不同、信号的变化范围及对放大器精度的要求，可以选择不同的型号。以选择不同的型号。环境条件环境条件:如最大温度范围，电路工作电压如最大温度范围，电路工作电压;对耗能、体积的限制对耗能、体积的限制;以及受温以及受温度、机械振动、干扰噪声源的影响等因素，在选择运放时都应考虑到。度、机械振动、干扰噪声源的影响等因素，在选择运放时都应考虑到。一般原则是一般原则是:在满足电路性能及安装要求的前提下，尽量降低成本。在满足电路性能及安装要求的前提下，尽量降低成本。一般方法是一般方法是:首先考虑尽量采用通用型运放，在通用型运放不能满足应用首先考虑尽量采用通用型运放，在通用型运放不能满足应用要求时，再选择特殊型运放，关键是根据电路的特点，恰当估计出对运放性能要求时，再选择特殊型运放，关键是根据电路的特点，恰当估计出对运放性能的要求。的要求。大连理工大学出版社