IC vi mạch tích hợp
Các mạch tích hợp là các “chip” nhỏ màu đen, được tìm thấy trên tất cả các thiết bị điện tử nhúng.
IC là tập hợp các linh kiện điện tử – điện trở , bóng bán dẫn , tụ điện , v.v. – tất cả được nhét vào một con chip nhỏ và kết nối với nhau để đạt được mục tiêu chung. Chúng có đủ loại hương vị: cổng logic mạch đơn, ampe kế, bộ định thời 555, bộ điều chỉnh điện áp, bộ điều khiển động cơ, bộ vi điều khiển, bộ vi xử lý, đồ họa … danh sách chỉ cần bật và tắt.
Được đề cập trong Hướng dẫn này
- Cấu tạo của một IC
- Gói IC thông thường
- Xác định IC
- IC thường được sử dụng
cách đọc được đề nghị
Mạch tích hợp là một trong những khái niệm cơ bản hơn của điện tử. Tuy nhiên, chúng được thiết kế xây dựng dựa trên một số ít kiến thức trước đây, vì thế nếu bạn không quen thuộc với những chủ đề này, thứ nhất hãy xem xét hướng dẫn của họ …
- Mạch là gì
- Cực tính
- Điện trở
- Điốt
- Tụ điện
- Linh kiện bán dẫn
Bên trong IC
Khi chúng tôi nghĩ rằng các mạch tích hợp, các chip đen nhỏ là những gì bạn nghĩ đến. Nhưng những gì bên trong hộp đen đó?
Ruột của một mạch tích hợp, có thể nhìn thấy sau khi loại bỏ đầu .
“Thịt” thực sự đối với IC là một lớp phức tạp của các tấm bán dẫn, đồng và các vật liệu khác, kết nối với nhau để tạo thành bóng bán dẫn, điện trở hoặc các thành phần khác trong mạch. Sự kết hợp cắt và hình thành của các tấm wafer này được gọi là khuôn .
Tổng quan về một IC chết.
Trong khi bản thân IC rất nhỏ, các tấm bán dẫn và các lớp đồng mà nó bao gồm rất mỏng. Các kết nối giữa các lớp rất phức tạp. Đây là phần phóng to của phần chết ở trên:
IC chết là mạch ở dạng nhỏ nhất có thể, quá nhỏ để hàn hoặc kết nối. Để làm cho công việc kết nối với IC của chúng tôi dễ dàng hơn, chúng tôi đóng gói khuôn. Gói IC biến con súc sắc nhỏ xíu thành con chip đen mà chúng ta đều quen thuộc.
Bạn đang đọc: IC vi mạch tích hợp
Các loại IC hiện nay
Gói này là thứ đóng gói những mạch chết tích hợp và tách nó ra thành một thiết bị mà tất cả chúng ta hoàn toàn có thể thuận tiện liên kết hơn. Mỗi liên kết bên ngoài trên khuôn được liên kết trải qua một sợi dây vàng nhỏ đến một miếng đệm hoặc ghim trên vỏ hộp. Các chân là những đầu cực đùn màu bạc trên IC, liên tục liên kết với những bộ phận khác của mạch điện. Đây là những điều cực kỳ quan trọng so với chúng tôi, chính do chúng là những gì sẽ liên tục liên kết với phần còn lại của những thành phần và dây dẫn trong một mạch .
Có nhiều loại gói khác nhau, mỗi loại có kích thước, kiểu lắp và / hoặc số đếm pin duy nhất.
Đánh dấu cực và đánh số pin
Tất cả các IC đều được phân cực và mỗi pin là duy nhất về cả vị trí và chức năng. Điều này có nghĩa là gói phải có một số cách để truyền đạt pin nào. Hầu hết các IC sẽ sử dụng một notch hoặc một dấu chấm để chỉ ra pin nào là pin đầu tiên. (Đôi khi cả hai, đôi khi một hoặc khác.)
Khi bạn biết pin đầu tiên ở đâu, số pin còn lại sẽ tăng liên tục khi bạn di chuyển ngược chiều kim đồng hồ xung quanh chip.
Phong cách gắn kết
Một trong những đặc thù loại gói chính là cách chúng gắn vào bảng mạch. Tất cả những gói thuộc một trong hai loại lắp : lỗ xuyên ( PTH ) hoặc giá treo mặt phẳng ( SMD hoặc SMT ). Các gói trải qua lỗ thường lớn hơn và dễ thao tác hơn nhiều. Chúng được phong cách thiết kế để được dán qua một mặt của bảng và hàn sang phía bên kia .
Các gói gắn trên mặt phẳng có kích cỡ từ nhỏ đến rất nhỏ. Chúng đều được phong cách thiết kế để ngồi ở một bên của bảng mạch và được hàn lên mặt phẳng. Các chân của gói SMD hoặc nhô ra bên cạnh, vuông góc với chip hoặc đôi lúc được sắp xếp theo ma trận ở dưới cùng của chip. IC trong yếu tố hình thức này không “ thân thiện với lắp ráp ”. Họ thường nhu yếu những công cụ đặc biệt quan trọng để tương hỗ quy trình .
DIP (Gói nội tuyến kép)
DIP, viết tắt của gói nội tuyến kép, là gói IC trải qua lỗ phổ cập nhất mà bạn sẽ gặp. Những con chip nhỏ này có hai hàng chân song song lê dài vuông góc ra khỏi vỏ hình chữ nhật, màu đen, bằng nhựa .
ATmega328 28 pin là một trong những bộ vi điều khiển đóng gói DIP phổ biến hơn (cảm ơn, Arduino!).
Mỗi chân trên IC nhúng được đặt cách nhau 0,1 “(2,54mm), là khoảng cách tiêu chuẩn và hoàn hảo để lắp vào bảng mạch bánh mì và các bảng tạo mẫu khác. Kích thước tổng thể của gói DIP phụ thuộc vào số lượng pin của nó, có thể là bất cứ nơi nào từ bốn đến 64.
Khu vực giữa mỗi hàng của các chân được đặt cách nhau một cách hoàn hảo để cho phép các IC IC nhúng vào khu vực trung tâm của bảng. Điều này cung cấp cho mỗi chân của nó hàng riêng trong bảng và nó đảm bảo chúng không ngắn với nhau.
Ngoài việc được sử dụng trong các bảng mạch, IC IC cũng có thể được hàn vào PCB . Họ được chèn vào một bên của bảng và hàn vào vị trí ở phía bên kia. Đôi khi, thay vì hàn trực tiếp vào IC, bạn nên cắm chip. Việc sử dụng các ổ cắm cho phép loại bỏ một IC DIP và tráo đổi, nếu điều đó xảy ra là “hãy để khói xanh của nó thoát ra”.
Một ổ cắm DIP thông thường (trên cùng) và ổ cắm ZIF có và không có IC.
Gói Surface-Mount (SMD / SMT)
Ngày nay có rất nhiều loại gói gắn trên mặt phẳng. Để thao tác với những IC đóng gói mặt phẳng, bạn thường cần một bảng mạch in tùy chỉnh ( PCB ) được sản xuất cho chúng, có mẫu đồng tương thích với chúng được hàn .
Dưới đây là một số ít loại gói SM phổ cập hơn hiện có, từ năng lực hàn tay từ “ hoàn toàn có thể làm được ” đến “ hoàn toàn có thể thực thi được, nhưng chỉ với những công cụ đặc biệt quan trọng ” đến “ chỉ hoàn toàn có thể triển khai được với những công cụ rất đặc biệt quan trọng, thường là tự động hóa ” .
Đề cương nhỏ (SOP)
Các gói IC phác thảo nhỏ (SOIC) là anh em họ gắn trên bề mặt của DIP. Đó là những gì bạn sẽ nhận được nếu bạn bẻ cong tất cả các chân trên một chiếc DIP ra bên ngoài và thu nhỏ nó xuống kích thước. Với một bàn tay chắc chắn và một cái nhìn cận cảnh, các gói này là một trong những bộ phận dễ dàng nhất để hàn bằng tay. Trên các gói SOIC, mỗi pin thường cách nhau khoảng 0,05 “(1,27mm) từ lần kế tiếp.
SSOP (gói thu nhỏ phác thảo) là phiên bản nhỏ hơn của gói SOIC. Các gói IC tương tự khác bao gồm TSOP (gói phác thảo nhỏ mỏng) và TSSOP (gói phác thảo nhỏ thu nhỏ).
Bộ ghép kênh 16 kênh ( CD74HC4067 ) trong gói SSOP 24 chân. Được đặt trên một bảng ở giữa (thêm quý để so sánh kích thước).
Rất nhiều các IC định hướng đơn nhiệm vụ đơn giản hơn như MAX 232 hoặc bộ ghép kênh có dạng SOIC hoặc SSOP.
Gói Quad Flat
Phát các chân IC ra theo cả bốn hướng giúp bạn có được thứ gì đó trông giống như một gói bốn mặt phẳng (QFP). IC QFP có thể có bất cứ nơi nào từ tám chân mỗi bên (tổng cộng 32) cho đến hơn bảy mươi (tổng số 300+). Các chân trên IC QFP thường được đặt cách nhau từ 0,4mm đến 1mm. Các biến thể nhỏ hơn của gói QFP tiêu chuẩn bao gồm các gói mỏng (TQFP), rất mỏng (VQFP) và cấu hình thấp (LQFP).
Các ATmega32U4 trong một 44-pin (11 mỗi bên) gói TQFP.
Nếu bạn lấy chân ra khỏi IC QFP, bạn sẽ nhận được thứ gì đó trông giống như gói không có dây dẫn bốn góc (QFN) . Các kết nối trên các gói QFN là các miếng đệm nhỏ, lộ ra ở các cạnh góc dưới của IC. Đôi khi chúng quấn quanh và được phơi ở cả mặt bên và mặt dưới, các gói khác chỉ lộ miếng đệm ở dưới cùng của con chip.
Cảm biến IMU MPU-6050 đa năng đi kèm trong gói QFN tương đối nhỏ, với 24 chân tổng số ẩn ở cạnh dưới của IC.
Các gói mỏng (TQFN), rất mỏng (VQFN) và micro-chì (MLF) là các biến thể nhỏ hơn của gói QFN tiêu chuẩn. Thậm chí còn có các gói không chì kép (DFN) và không chì kép (TDFN), có các chân ở hai bên.
Nhiều bộ vi giải quyết và xử lý, cảm ứng và những IC văn minh khác có trong những gói QFP hoặc QFN. Bộ vi tinh chỉnh và điều khiển ATmega328 phổ cập được phân phối ở cả gói TQFP và dạng QFN ( MLF ), trong khi một gia tốc kế / con quay hồi chuyển nhỏ như MPU-6050 có dạng QFN rất nhỏ .
Mảng lưới bóng
Cuối cùng, đối với các IC thực sự tiên tiến, có các gói mảng bóng (BGA). Đây là những gói nhỏ phức tạp đáng kinh ngạc trong đó các quả bóng hàn nhỏ được sắp xếp trong một lưới 2 chiều ở dưới cùng của IC. Đôi khi các quả bóng hàn được gắn trực tiếp vào khuôn!
Các gói BGA thường được dành riêng cho các bộ vi xử lý tiên tiến, như các gói trên pcDuino hoặc Raspberry Pi .
Nếu bạn hoàn toàn có thể hàn tay một IC đóng gói bằng BGA, hãy xem mình là người hàn chính. Thông thường, để đặt những gói này lên PCB yên cầu một quá trình tự động hóa tương quan đến máy móc chọn và đặt lò phản xạ .
IC thông thường
Các mạch tích hợp phổ cập ở rất nhiều dạng trên những thiết bị điện tử, thật khó để bao quát mọi thứ. Dưới đây là 1 số ít IC thông dụng hơn mà bạn hoàn toàn có thể gặp trong những thiết bị điện tử giáo dục .
Cổng logic, bộ đếm thời gian, thanh ghi thay đổi, v.v.
Các cổng logic, các khối xây dựng của nhiều IC hơn, có thể được đóng gói vào mạch tích hợp của riêng chúng. Một số IC cổng logic có thể chứa một số cổng trong một gói, như cổng AND bốn đầu vào này:
Các cổng logic có thể được kết nối bên trong một IC để tạo bộ định thời, bộ đếm, chốt, thanh ghi thay đổi và mạch logic cơ bản khác. Hầu hết các mạch đơn giản này có thể được tìm thấy trong các gói DIP, cũng như SOIC và SSOP.
Vi điều khiển, Vi xử lý, FPGA, v.v.
Bộ vi điều khiển và tinh chỉnh, bộ vi giải quyết và xử lý và đồ họa, toàn bộ đóng gói hàng ngàn, hàng triệu, thậm chí còn hàng tỷ bóng bán dẫn vào một con chip nhỏ, đều là những mạch tích hợp. Các thành phần này sống sót trong một khoanh vùng phạm vi rộng về tính năng, độ phức tạp và size ; từ một vi điều khiển và tinh chỉnh 8 bit như ATmega328 trong Arduino, đến một hoạt động giải trí tổ chức triển khai bộ vi giải quyết và xử lý đa lõi 64 bit phức tạp trong máy tính của bạn .
Các thành phần này thường là IC lớn nhất trong một mạch. Các bộ vi điều khiển và tinh chỉnh đơn thuần hoàn toàn có thể được tìm thấy trong những gói từ DIP đến QFN / QFP, với số lượng pin nằm ở đâu đó trong khoảng chừng từ tám đến một trăm. Khi những thành phần này tăng trưởng phức tạp, gói trở nên phức tạp như nhau. Các bộ vi giải quyết và xử lý và bộ vi giải quyết và xử lý phức tạp hoàn toàn có thể có tới một nghìn chân và chỉ có sẵn trong những gói nâng cao như QFN, LGA hoặc BGA .
Cảm biến
Các cảm biến kỹ thuật số hiện đại, như cảm biến nhiệt độ, gia tốc kế và con quay đều được đóng gói thành một mạch tích hợp.
Các IC này thường nhỏ hơn những vi tinh chỉnh và điều khiển hoặc những IC khác trên bảng mạch, với số lượng pin trong khoảng chừng từ ba đến hai mươi. IC cảm ứng nhúng đang trở nên hiếm, vì những thành phần tân tiến thường được tìm thấy trong những gói QFP, QFN, thậm chí còn là những gói BGA .
Related
Source: https://baoduongdieuhoa24h.com
Category: Điện Tử
