Глава 14 интегральные схемы

14.1. Особенности интегральных схем

Интегральные схемы (ИС) представляют собой микроми­ниатюрные устройства из полупроводниковых элементов, та­ких, как транзисторы, резисторы и диоды. Используя специ­альную технологию, различные элементы соединяют между со­бой таким образом, чтобы они могли выполнять определенную функцию: усиление, генерирование сигналов или формирование импульсов. В интегральных схемах отдельные микроэлементы объединены в одной полупроводниковой монолитной пластине (chip). Когда монолитные пластины соединяют друг с другом для получения некоторой электронной схемы (усилителя звуко­вой частоты или схемы обработки цифровых сигналов), такие ИС называют составными.

Интегральные схемы могут содержать сотни элементов весь­ма малой площади, размеры которых иногда ограничиваются лишь возможностью изготовления выводов. Часто интегральные пластины являются частью модуля, который содержит в своем составе ряд других элементов (катушки индуктивности, мощные транзисторы и т. п.), необходимых при создании таких уст­ройств, как амплитудный детектор, звуковой усилитель, свип-генератор, выходные усилители разверток телевизионного при­емника. Интегральные схемы также являются основой ручных калькуляторов, электронных систем слежения и других подоб­ных устройств, объединяющих электронные и механические блоки. Для изготовления интегральных схем применяются раз­личные технологические процессы, включающие травление не­обходимого рисунка схемы, тепловую обработку, изготовление маски, химическое травление, фотообработку. Кроме того, ис­пользуются операции диффузии и вакуумного осаждения для соединения элементов в единую структуру.

Часть ИС, показанная на рис. 14.1, а, содержит два резисто­ра, конденсатор, транзистор и межэлементные соединения и яв­ляется интегральной реализацией каскада усилительной схемы» приведенного на рис. 14.1,6. Изображение части ИС на рис. 14.1, а дает, конечно, весьма приближенное представление о реальной интегральной схеме.

Рис. 14.1. Интегральное представление (а) каскада усилителя (б).

14.2. Применение интегральных схем в модулях

Типичная схема модуля, показанная на рис. 14.2, содержит УПЧ звука, детектор и выходной звуковой усилитель. На кор­пусе такого модуля обычно имеется специальный выступ для установки его на шасси, на котором имеется соответствующий выступу вырез.

Схема, изображенная на рис. 14.2, может быть схемой мо­дуля обработки звуковых сигналов ЧМ-радиоприемника или мо­дуля ЧМ звукового сопровождения в телевизионном приемнике. Первая интегральная схема HCi содержит несколько каскадов УПЧ, и сигнал с ее выхода подается на входной трансформатор ЧМ-детектора. Перемещением сердечника обеспечивается воз­можность подстройки частоты в процессе регулировки. Далее сигнал подается на схему ИС₂, содержащую частотный детек­тор и один или два каскада звукового усиления, которые позво­ляют получить амплитуду сигнала, необходимую для подачи на динамик.

Как показано на рис. 14.2, для обеспечения работы ИС ис­пользуются внешние резисторы и конденсаторы. В тех случаях, когда в модуле применяется один резистор для подачи напря­жения питания на несколько интегральных схем, номинальная мощность этого резистора должна быть больше, чем в случае одной ИС. Таким образом, иногда оказывается более целесооб­разно применять в схемах внешние элементы. Так, используют навесные катушки индуктивности, поскольку пока нет возмож­ности изготовлять их методами интегральной технологии. Для изготовления емкостей в интегральных схемах приходится при­менять дополнительные технологические процессы. Поэтому ча­сто более удобным оказывается их замещение навесными кон­денсаторами. Внешние катушки индуктивности приходится ис­пользовать всегда, когда требуется осуществлять настройку ча стоты.

Рис. 14.2. Схема модуля с интегральными схемами.

Типичная схема выводов ИС, включающей два звуковых усилителя для стереофонического устройства, показана на рис. 14.3. Выступы на корпусе ИС располагаются с той сторо­ны, которая обращена к панели для включения ИС (или к пе­чатной плате в случае присоединения методом пайки). Выемка, изображенная на рисунке сверху, служит началом нумерации выводов. Такая интегральная схема имеет размеры 6,5х6,5хl,5 мм и выходную мощность порядка нескольких ватт на один канал и содержит в себе все необходимые каскады для обработки входных сигналов.

Рис. 14.3. Схема выводов ИС.