Każde elementarne urządzenie elektroniczne zbudowane jako pojedyncza jednostka. Przed wynalezieniem układy scalone (IC) wszystkie poszczególne tranzystory, diody, rezystory, kondensatory i cewki miały charakter dyskretny. Dowolny obwód lub system może wytwarzać pożądane wyjście na podstawie danych wejściowych. Każdy system można skonstruować przy użyciu elementów dyskretnych, a także za pomocą układu scalonego. Nie możemy fizycznie umieścić wszystkich wiele obwodów dyskretnych na płytce z krzemu i nazwij to po prostu układem scalonym. Obwody scalone składają się z płytek krzemowych, a nie są umieszczane (ani umieszczane) na płytkach krzemowych. Więc najważniejsze jest stworzenie układu scalonego, wszystkie dyskretne komponenty są przetwarzane na krzemowej płytce. Ale z drugiej strony mamy problem, że niektóre obwody dyskretne mogą nie być możliwe do utworzenia na płytce krzemowej podczas produkcji układu scalonego.
Różnica między obwodami dyskretnymi a układami scalonymi
Obwody dyskretne
Obwód dyskretny jest zbudowany z komponentów, które są produkowane oddzielnie. Później elementy te są łączone ze sobą za pomocą przewodów przewodzących na płytce drukowanej lub płytka drukowana . Tranzystor jest jednym z głównych elementów używanych w obwodach dyskretnych, a kombinacje tych tranzystorów mogą być używane do tworzenia bramek logicznych. Te bramki logiczne mogą być używane do uzyskania żądanego wyjścia z wejścia . Obwody dyskretne mogą być zaprojektowane do pracy przy wyższych napięciach.
Dyskretny obwód na PCB
Wady obwodów dyskretnych
- Montaż i okablowanie wszystkich pojedynczych elementów dyskretnych zajmuje więcej czasu i zajmuje więcej miejsca.
- Wymiana uszkodzonego komponentu jest skomplikowana w istniejącym obwodzie lub systemie.
- W rzeczywistości elementy są łączone za pomocą procesu lutowania, więc może to powodować mniejszą niezawodność.
- Aby przezwyciężyć te problemy z niezawodnością i oszczędnością miejsca, opracowano układy scalone.
Obwody scalone
Układ scalony jest mikroskopijny tablica obwodów elektronicznych i elementy elektroniczne (rezystory, kondensatory, cewki indukcyjne…) które są rozproszone lub wszczepione na powierzchnię materiał półprzewodnikowy opłatek, taki jak silikon. Układ scalony wynaleziony przez Jacka Kilby w latach 50. Chip jest powszechnie określany jako układy scalone (IC).
Podstawowa struktura układu scalonego
Te układy scalone są zapakowane w solidną zewnętrzną osłonę, która może być wykonana z materiału izolacyjnego o wysokiej przewodności cieplnej oraz z zaciskami stykowymi (zwanymi również pinami) obwodu wychodzącymi z korpusu układu scalonego.
Na podstawie konfiguracji pinów różne typy układów scalonych opakowania są dostępne.
- Pakiet podwójny w linii (DIP)
- Plastikowy poczwórny płaski pakiet (PQFP)
- Flip-Chip Ball Grid Array (FCBGA)
Rodzaje opakowań układów scalonych
Plik tranzystory są głównymi komponentami w produkcji układów scalonych . Te tranzystory mogą być tranzystorami bipolarnymi lub tranzystorami polowymi w zależności od zastosowania układów scalonych. Ponieważ technologia rozwija się z dnia na dzień, rośnie również liczba tranzystorów wbudowanych w układ scalony. W zależności od liczby tranzystorów w układzie scalonym lub chipie, układy scalone są podzielone na pięć typów podanych poniżej.
S.Nr | Kategoria IC | Liczba tranzystorów wbudowanych w pojedynczy układ scalony |
1 | Integracja na małą skalę (SSI) | Do 100 |
dwa | Integracja na średnią skalę (MSI) | Od 100 do 1000 |
3 | Integracja na dużą skalę (LSI) | Od 1000 do 20 tys |
4 | Integracja na bardzo dużą skalę (VLSI) | OD 20K do 1000000 |
5 | Integracja na bardzo dużą skalę (ULSI) | Od 10,00 000 do 1,00 000 |
Zalety układu scalonego nad układami dyskretnymi
- Układ scalony o dość małych rozmiarach, praktycznie około 20 000 elementów elektronicznych, może być wbudowanych w jeden cal kwadratowy chipa IC.
- Wiele złożonych obwodów jest wytwarzanych na jednym chipie, co upraszcza projektowanie złożonego obwodu. A także poprawia wydajność systemu.
- Układy scalone zapewniają wysoką niezawodność. Mniejsza liczba połączeń.
- Są one dostępne po niskich kosztach dzięki masowej produkcji.
- Układy scalone zużywają bardzo małą moc lub mniej energii.
- Można go łatwo wymienić z innego obwodu.
Wady układów scalonych
- Po wykonaniu układu scalonego nie można modyfikować parametrów, w ramach których będzie pracował układ scalony.
- Kiedy komponent w układzie scalonym zostanie uszkodzony, cały układ scalony musi zostać wymieniony na nowy.
- Aby uzyskać wyższą wartość pojemności (> 30 pF) w układzie scalonym, powinniśmy podłączyć zewnętrznie dyskretny komponent
- Nie ma możliwości wyprodukowania układów scalonych o dużej mocy (powyżej 10W).
Z powyższych informacji możemy wywnioskować, że ogólnie układy scalone są miniobwodami wykonanymi na pojedynczym chipie krzemowym, a zatem dają ogromne oszczędności pod względem powierzchni. Z kolei obwody dyskretne składają się z różnych aktywnych i pasywnych elementów elektronicznych połączonych na a PCB za pomocą procesu lutowania . Mamy nadzieję, że lepiej zrozumieli Państwo tę koncepcję, a ponadto wszelkie pytania dotyczące tej koncepcji lub do realizacji projektów elektronicznych , prosimy o wyrażenie opinii, komentując w sekcji komentarzy poniżej. Oto pytanie do Ciebie, Jaka jest główna funkcja IC ?