電路分析概要知識

2.2 集成電路

一、集成電路分類

按用途劃分：通用集成電路（有標準型號，可以自由選用）、專用集電路（專用用途，沒有標準化）

按集成程度劃分：小規(guī)模（元件數(shù)<99）、中規(guī)模（100-999）、大規(guī)模（1000-10萬）、超大規(guī)模（>10萬）、特大規(guī)模集成電路

按結(jié)構(gòu)劃分：單列直插、雙列直插、四列直插等。

最常用的是雙列直插芯片。

雙列直插芯片在缺口向上時，一般按逆時針，左上角為1腳。

按安裝形式分：通孔安裝、貼面安裝。

雙列直插芯片

圖2-15：集成電路

二、常用集成電路

1、通用邏輯電路：

TTL——74系列、74LS系列

圖2-16：74系列雙列直插芯片

74系列芯片電源：一般為右上為Vcc、左下為GND。如上圖所示。

比較常用的還有CMOS——4000系列等

2、電源電路：

（1）三端穩(wěn)壓器：如78XX（正電源）、79XX（負電源），XX為05、09、12、15、24等。

圖2-17：三端穩(wěn)壓器使用范例

圖中三極管被用于放大工作電流。

（2）基準電源：如LM317，電壓可調(diào)，達到1.2-37VDC。

圖2-18：基準電源芯片使用范例

（3）開關(guān)電源控制芯片：

開關(guān)電源是我們目前使用最廣泛的電源種類，原理相對復雜。但由于其成本日趨低廉，設(shè)備維修中，單獨針對開關(guān)電源的修理已經(jīng)越來越少。但在有圖紙或測繪圖紙的情況下，其維修是有可能的。

建議車間準備可調(diào)電源，作為開關(guān)電源損壞時的臨時替代備用。

開關(guān)電源的原理相對復雜，本課程不做詳細介紹，后續(xù)章節(jié)有關(guān)于開關(guān)電源的簡單介紹。另公司有開關(guān)電源的專門課程。

3、放大器：

1）運算放大器：通常是±15VDC電源的電路，用于過程控制系統(tǒng)的模擬計算過程。

這種電路在過去的機器人、數(shù)控、測量系統(tǒng)中大量出現(xiàn)，由于數(shù)字化的發(fā)展，機器人、數(shù)控系統(tǒng)大量使用數(shù)字電路，運算放大器目前主要用在測量電路中。

2）功率放大器：用于驅(qū)動放大，如伺服驅(qū)動、變頻驅(qū)動、音響驅(qū)動等。

4、緩沖器

如1416，可以放大邏輯電路的輸出電流，用于驅(qū)動繼電器等。通用邏輯電路的門輸出電流一般為8-16mA，不能直接驅(qū)動外部器件；但專用驅(qū)動器可以到上百毫安甚至更大。

5、光電耦合器：在PLC輸入、輸出或計算機外部接口電路中，用于交直流的轉(zhuǎn)換，使交、直流信號通過光的方式連接，而不是直接關(guān)聯(lián)。

圖2-19：光電耦合器芯片

具體電路后續(xù)章節(jié)有介紹。

6、計算機芯片：

CPU（單CPU、單片CPU、DSP）、接口芯片、存儲器芯片等。這類芯片技術(shù)日新月異，如目前已經(jīng)到納米級（7納米、5納米），微處理器多核、多線程、精簡指令集等技術(shù)日益廣泛應(yīng)用，速度不斷突破人類認知。請關(guān)注微機類課程。

7、音像專用芯片：典型的芯片大部分產(chǎn)自日本。偏離本課程，略。

8、通訊專用芯片：華為已經(jīng)讓美國人“發(fā)抖”，中興被美國卡住咽喉。偏離本課程，略。

9、可編程芯片：有些芯片是可以“編寫程序”的，如GAL、PAL。

等等。

三、幾個概念與電路化簡

（一）電子電路分類

1、模擬電路：晶體管工作在放大狀態(tài)。

2、數(shù)字電路：晶體管工作在開關(guān)狀態(tài)（飽和、截止）。

邏輯電路是一種典型的數(shù)字電路，用于邏輯運算、信號處理等。又分為：

1）時序邏輯電路：屬于數(shù)字電路，是需要CP脈沖（時序脈沖)，按節(jié)拍工作的邏輯電路。

2）組合邏輯電路：屬于數(shù)字電路，是不需要CP脈沖（時序脈沖)的邏輯電路。

以上概念都是學校的基礎(chǔ)知識，不做展開。

（二）數(shù)字電路轉(zhuǎn)化

數(shù)字電路常用的邏輯關(guān)系：與、或、非，這是維修電工的“小學算術(shù)”，類似于繼電器電路的觸點串聯(lián)、觸點并聯(lián)、常閉點。

摩根定理：A+B=A*B

實際的電路中多使用與非門電路，因此習慣性地把或運算轉(zhuǎn)換為與非預(yù)算。這就要用到上述定理。

例：課堂練習：

Z=A+BC，試用與非門畫出邏輯電路

答：

根據(jù)摩根定理：A+B=A*B，有：

A+BC=A*BC

審核編輯：湯梓紅