Ngày 09/09/2017 09:23:48 / Lượt xem: 13862 / Người đăng: biendt / Tác giả: Hồ Sỹ Hùng
/ Nguồn: techmaster.vn

Hướng dẫn toàn tập cho người mới bắt đầu học điện tử - phần 11 (Mạch điện tích hợp)

Một mạch tích hợp (IC), còn được gọi là một chip hoặc vi mạch, là một tấm bán dẫn với hàng ngàn hoặc hàng triệu điện trở, tụ điện, và bóng bán dẫn nhỏ xíu được tích hợp trong nó. 

Mạch tích hợp (IC) là một yếu tố chủ chốt của lĩnh vực điện tử hiện đại. Chúng là trái tim và bộ não của hầu hết các mạch. Một vi mạch có chức năng như một bộ khuếch đại, dao động, định thời, bộ đếm, bộ nhớ máy tính, hoặc bộ vi xử lý. Một vi mạch cụ thể được phân loại ra thành 1 trong 2 loại: vi mạch tuyến tính (analog) hoặc vi mạch kỹ thuật số (digital), tùy thuộc vào ứng dụng của nó.

IC tuyến tính có đầu ra biến thiên liên tục (về mặt lý thuyết có khả năng đạt được một số lượng vô hạn các trạng thái) phụ thuộc vào mức tín hiệu đầu vào. Như thuật ngữ bao hàm, mức tín hiệu đầu ra là một hàm tuyến tính của các mức tín hiệu đầu vào. Lý tưởng nhất, khi đầu ra tức thời truyền đạt lại các đầu vào tức thời, đồ thị xuất hiện như một đường thẳng. Các IC tuyến tính được ứng dụng trong mạch tần số âm thanh (AF) và bộ khuếch đại tần số vô tuyến (RF). Các khuếch đại thuật toán (op amp) là một dạng thiết bị phổ biến trong các ứng dụng này.

Các IC kỹ thuật số hoạt động chỉ ở các mức hoặc trạng thái xác định, chứ không phải trên một dải liên tục của biên độ tín hiệu. Các thiết bị này được sử dụng trong máy tính, mạng máy tính, modem, và bộ đếm tần số. Các khối thiết kế cơ bản của IC kỹ thuật số là các cổng logic, để làm việc với dữ liệu nhị phân, nghĩa là tín hiệu chỉ có hai trạng thái khác nhau, được gọi là mức thấp (logic 0) và mức cao (logic 1).

Tùy thuộc vào cách chúng được sản xuất, mạch tích hợp có thể được chia thành hai nhóm: ghép lai và nguyên khối. Mạch ghép lai đã xuất hiện từ lâu.

IC đóng gói

Là cách mà mạch điện tích hợp được gói gọn đóng khuôn và có dạng thiết bị dẹt xòe ra ngoài để chúng ta có thể dễ dàng kết nối đến. Mỗi kết nối với bên ngoài tới IC được thực hiện thông qua một dây dẫn tới một chân của nó. Các chân được tráng bạc, nhô ra ngoài IC, nơi sẽ được kết nối tới các phần khác của mạch điện. Các chân này vô cùng, bởi vì chúng là điểm tựa để kết nối với các thành phần còn lại và dây dẫn trong một mạch.

Có rất nhiều kiểu đóng gói khác nhau, mỗi loại có một kích thước riêng, như IC loại dán, IC chân đếm.

Cách đánh số các chân

Tất cả các IC đều được phân cực, và mỗi chân đều riêng biệt cả về vị trí và chức năng. Điều này có nghĩa là các gói phải có một số cách để chỉ ra vị trí các chân. Hầu hết các IC sẽ sử dụng hoặc là một vết khía hoặc một dấu chấm để chỉ ra chân đầu tiên (chân 1). (Đôi khi dùng cả hai cách).

Các kiểu gắn kết

Một trong những đặc điểm chính để phân biệt IC là cách chúng được gắn kết với một bảng mạch. Tất cả các IC đều thuộc một trong hai kiểu gắn kết: Through-hole (PTH): xuyên qua lỗ hoặc Surface-mount (SMD or SMT): gắn kết bề mặt.  Loại gắn kết thông qua lỗ được sử dụng nhiều hơn, và cách này dễ thực hiện gắn kết hơn. Chúng được thiết kế để các chân được xuyên kẹt qua board mạch và hàn sang phía bên kia.

Loại Surface-mount (IC dán) có kích thước từ nhỏ đến rất nhỏ. Chúng đều được thiết kế để dán lên một bên của một bảng mạch và được hàn bề mặt (khò hơi nóng).

Các IC thông dụng

Logic Gates (các cổng logic): họ 7400, Timers (các bộ định thời): 555, 556, Shift Registers: bộ ghi dịch 74HC164, 74HC595, Vi điều khiển (PIC16F877A, ATmega328P), Bộ vi xử lý (8086, 80386, MC68030), FPGA: Field-Programmable Gate Array (mảng cổng lôgíc có thể lập trình được), Cảm biến (LM35, 5843), RTC (Real-time clock): đồng hồ thời gian thực DS3231, DS1307), v.v...