集成电路的用途范文

时间:2023-11-08 17:52:17

导语:如何才能写好一篇集成电路的用途,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。

集成电路的用途

篇1

关键词:标准化;应急处理;流程图;作业卡;应急预案

中图分类号:TM247文献标识码:A

截至目前,河北南网投入运行的500kV超高压输电线路共计三千多公里,随着运维输电线路长度的不断增长以及外部环境的不断恶化,线路的安全运行保障的难度也在不断的增长,输电线路经常发生异物跳闸、导地线断股、外力破坏、基础冲刷等应急事件,线路在发生严重、危急缺陷时,怎样快速有效的进行应对,是关系到风险能否得到有效控制,电能能否快速回复正常运行的关键,所以班组级应急预案是各级应急预案的关键。

1班组应急预案起源

应急预案是针对可能发生的事故,为迅速、有序地开展应急行动而预先制定的行动方案。应急过程主要是应急预防和准备、应急响应、应急救援、应急恢复及改进等工作,对于生产一线人员,班组的应急预案重点应是熟练掌握本岗位应对突发事件的应急处置程序,增强防范意识,提高应急处置和自救互救能力。急预案内容要简单、好操作, 不要讲为什么这么做,直接说怎么做,预案一定要制定流程,响应步骤要清晰,预案的重点是响应和救援的实际操作步骤,简而言之,班组应急预案应具备可执行性、可操作性强的特点。

2班组应急预案创建过程

根据运行经验,以风险管理为基础,班组对易发生或可能预见到的、损失严重、影响恶劣的典型突发事件,展开事故预想,进行应急事故演习,总结工作流程、编制标准化应急作业指导书,最后应用到实际应急工作中,通过不断的修订和完善,制定本班组范围内的应急预案,建立了预案清单并对应急预案进行培训和演练,每次培训和演练都详细记录,对预案可操作性和完善程度有评价及相应的改进措施和跟踪记录。我们对输电线路15项运维过程中最易发生的紧急情况,制定了相应的《标准化应急处理流程图、程序卡》。(见表1)

表1 班组标准化应急处理流程图、程序卡

3班组《标准化应急处理流程图、作业卡》的优点

3.1流程化指导,使应急处理过程更明晰

应急预案的成功的关键是实用性和可操作性要强。它是一系列行为流程的描述。而文字对行为和动作的描述并不是强项,这一点我们在计算机软件说明等学习中都有所体会,如果没有图示,一个简单的行为都要很长一段文字才能说明。最初的班组应急预案也是以文字叙述的形式编制的,没有针对具体的应急处理作业进行编制,在现场可操作性差,不能有效的指导现场的应急抢修作业。《标准化应急处理流程图、作业卡》采用图、表形式,正是及于这种考虑一个改进,形式一目了然、填写简单。恰恰满足了现场的需要,规范了班组应急处理的执行。便于应急处理工作有序进行,避免发生遗漏,为应急处理作业提供了依据,为应急处理赢得了时间(见图1)。

图1标准化应急处理流程图

3.2标准化作业,使应急处理过程更安全

标准化作业指导书是针对常规作业的一种现场指导措施,它的重点是作业步骤和安全控制。而突发事件是非常规事件,应急处理强调的是紧急和快速,如何在第一时间对危急缺陷及重大隐患进行处理,规范优化流程、做好预案是一个非常有效的办法。结合输电专业以及近15年运维经验我们把典型应急事件进行总结,细化步骤,详细分工,把“标准化作业指导书”引进应急抢险作业中,标准化应急处理作业卡分为:接到通知、通知人员、备品备件、工器具、材料、车辆准备、办理开工手续、开工前准备、处理步骤、工作终结10个方面的内容,程序清晰,每项应急作业都有全面的危险点和安全措施,便于班组安全进行应急响应及救援工作(见图2)。

图2标准化应急处理作业卡

3.3系统化选择,使应急处理过程更科学

在15个典型《标准化应急处理流程图、作业卡》中对每个应急项目的10个流程内容都进行系统、全面的总结并细化,要求所有可能使用的备品备件、材料都要列出;所有常规作业方法均分别进行分解细化;所有作业中的危险点都要对应全面的安全措施。应急处理中工作负责人针对应急事件实际情况依照中心公司明确的处理方法有选择的进行:通知应急人员的人数?备品备件、工器具、材料型号及数量?所需车型和数量?办理哪种工作票或应急抢修单?到达现场勘察后有选择进行开工前准备,确定个是停电还是带电作业,带电时选择是采取等电位、地电位、中间电位中的那种带电方式?然后按选定方式的处理步骤进行操作直至工作终结,每个环节都有相应处理方法的可选择项目。把应急处理的各种方式进行系统的总结和提炼,有选择、灵活的指导应急抢修工作。

3.4实效化培训,使应急处理过程更合理

应急演练是实际检验应急预案的可操作性的最好办法,没有经过演练的应急预案是没有用的。演练的目的是提高各级管理人员的应急指挥能力;提高各级生产一线人员的应急处置能力。班组的应急预案更应注重实效,联系生产实际、检验应急能力,提高职工风险意识和电力设施保护意识。

4应急处理流程步骤

4.1当接到线路悬挂异物的通知时,如果是班员在巡线过程中发现线路异物,在第一时间通知班组负责人,并重点扼要的描述情况。班组负责人迅速则将情况通报中心,提出处理意见,等待中心的批准。如果班组负责人因为某种原因不能直接参与到应急预案的处理过程中,则由本人协调中心,最终指定一名班组负责人代为处理。

4.2如果是群众在线路旁发现有异物悬挂,那么将会按照装在铁塔上的警告牌上所流电话通知检修公司,并进一步通知中心。

4.3中心在接到班组负责人或者超高压调度的情况通知后,是否启动线路预案根据异物的种类和长度,须由有经验的人员判断。如需启动应急预案,应急领导工作组立刻批准。并将必要情况下达到班组负责人手中。并准备协助做好办理工作票的各种手续。

4.4当班组负责人接到应急预案启动的命令后,根据已经收到的讯息,立刻通知班组人员车辆迅速集合,通知仓库管理员准备领取工具,同时办理带电作业工作票。

4.5如果情况有变化,或者班组人员不能全部到达现场时,班组负责人报告中心,并迅速协调处理,保证人员车辆完备。

4.6中心紧急调拨人员,临时由应急领导小统一指挥。

4.7人员集合完毕,按照工具及材料清单领取所需物品。如果应急领导小组有指示,也可由其他人代领工具以缩短准备时间。

4.8到达现场,按照工作票所列步骤进行带电作业。

4.9完成,检查,向调度交令,向中心汇报。应急预案终结。

篇2

关键词 数字集成电路 CMOS数字集成电路 逻辑功能 内部设计 注意事项

中图分类号:TN79 文献标识码:A

1关于数字集成电路逻辑功能及其内部设计的分析

日常生活中的数字集成电路产品是非常多的,通过对其电路结构的分析,可以分为TTL系列及其MOS系列。TTL数字集成电路进行了电子及其空穴载流子的导电,我们称之为双极性电路。MOS数字集成电路进行了载流子导电电路的应用,其中的电子导电部分,我们称之为NMOS 电路,将那种空穴导电电路称之为PMOS电路。PMOS电路及其NMOS的组合电路,我们称之为CMOS电路。

相对于TTL数字集成电路,CMOS数字集成电路具备良好的应用优势,其工作电源的电压范围比较宽,并且其静态功耗水平比较低,其抗干扰能力比较强,具备较高的输入阻抗,并且其应用成本比较低。介于这些优势,CMOS数字集成电路得到了广泛的应用。在日常生活中,数字集成电路的品种是非常多的,包括门电路、计数器、触发器、编译码器、存储器等。

我们可以将数字逻辑电路分为时序逻辑电路及其组合逻辑电路。在组合逻辑电路的分析中,任意时刻的输出取决于其当时的输入,这跟电路的工作状态没有关系。比较常见的组合逻辑电路有编码器、译码器及其数据选择器。在时序逻辑电路中,任意时刻的输出取决于该时刻的输入,与电路的原先状态存在联系。时序逻辑电路具备记忆的功能,其内部含有存储单元电路,比较常见的时序逻辑电路有移位寄存器、计数器等。

实际上,不同组合的逻辑电路及其时序逻辑电路是非常多的,其应用比较广泛,并且有很多标准化、系列化的集成电路产品,我们把这些产品称之为通用集成电路。我们把那些专门用途设计制作的集成电路称之为专用集成电路。

数字电路是由组合逻辑及其寄存器构成的,组合逻辑是由基本门组成的函数,其输出与当前的输入存在关系。比如组合逻辑的逻辑计算。时序电路包含基本门,也包括一系列的存储元件,进行过去信息的保存。时序电路的稳态输出与当前的输入有关,跟过去的输入状态也有关。时序电路在进行逻辑运算的同时,也会进行处理结果的存储,从而方便下一次的运算。

从功能上来说,数字集成电路分为数据通路及其控制逻辑部分。这些部分都由一系列的时序逻辑电路构成,都是同步的时序电路,时序电路被多个触发器及其寄存器分为若干的节点。这些触发器在时钟控制下会进行同样节拍的工作,从而进行设计的简化。

2 CM0S系列集成电路的一般特性与方式

(1)CMOS系统集成电路是数字集成电路的主流模式。其集成电路的工作电源电压范围是3~18V,74HC系列是2~6V,党电源电压VDD=5V时,其CMOS电路的静态功耗分别为:中规模集成电路类是25~100%eW,缓冲器及其触发器类是5~20%eW,门电路类是2.5~5%eW,其输入阻抗非常高,CMOS电路几乎没有驱动电路功率的消耗。

该电路也具备良好的抗干扰能力,其电源电压的允许范围比较大,其输出高低电平的摆幅也比较大,其抗干扰能力非常强,其噪音容限值也非常的大,其电源电压越高,其噪声容限值非常的大,CMOS电路电源的利用系数非常的高。

CMOS数字集成电路也具备良好的扇出能力,在进行低频工作时,其输出端可以进行50个数量以上的CMOS器件的驱动,其也具备良好的抗辐射能力。CMOS管是一种多数载流子受控导电器件,针对载流子浓度,射线辐射的影响不大。CMOS电路特别适合于进行航天、卫星等条件下的工作。CMOS集成电路的功耗水平比较低,其内部发热量比较小,集成度非常的高,电路自身是一种互补对称结构,环境温度的不断变化,其参数会进行相互补偿,因此,能够保证良好的温度稳定性。

(2)相对于TTL集成电路,CMOS集成电路的制造工艺更加的简单,其进行硅片面积的占用也比较小,比较适合于进行大规模及其超大规模集成电路的制造及其应用。在CMOS电路的应用过程中,不能进行多余输入端的悬空,否则就可能导致静电感应的较高电压的产生,从而导致器件的损坏情况,这些多余的输入端需要进行YSS的接入,或者实现与其它输入端进行并联,这需要针对实际情况做好相关的决定。

CMOS电路输入阻抗水平是比较高的,容易受到静电感应发生击穿情况,为了满足实际工作的要求,我们需要做好静电屏蔽工作。在CMOS电路焊接过程中,需要做好焊接时间的控制,保证焊接工具的良好应用,进行焊接温度的良好控制。

3结语

在数字集成电路的设计过程中,很多标准通用单元得到积累,比如选择器、比较器、乘法器、加法器等,这些单元电路的形状规则更加方便集成,这说明数字电路在集成电路中得到更好的发展及其应用,这是数字集成电路应用体系的主要工作模式。

参考文献

[1] 黄越.数字集成电路自动测试生成算法研究[D].江南大学,2012.

篇3

CMOS是ComplementaryMetalOxideSemiconductor(互补金属氧化物半导体)的缩写。它是指制造大规模集成电路芯片用的一种技术或用这种技术制造出来的芯片。是电脑主板上的一块可读写的RAM芯片。因为可读写的特性,所以在电脑主板上用来保存BIOS设置完电脑硬件参数后的数据,这个芯片仅仅是用来存放数据的。

CMOS制造工艺也被应用于制作数码影像器材的感光元件(常见的有TTL和CMOS),尤其是片幅规格较大的单反数码相机。虽然在用途上与过去CMOS电路主要作为固件或计算工具的用途非常不同,但基本上它仍然是采取CMOS的工艺,只是将纯粹逻辑运算的功能转变成接收外界光线后转化为电能,再透过芯片上的模-数转换器(ADC)将获得的影像讯号转变为数字信号输出。

(来源:文章屋网 )

篇4

关键词:集成电路芯片;数据手册;硬件设计;软件设计;微控制器

中图分类号:TP39;TN60 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2017)06-00-02

0 引 言

目前电子产品的智能化、微型化乃是大势所趋,而设计的重点主要为硬件电路设计与软件程序设计。硬件电路设计必须熟悉集成电路芯片的功能及相应的应用电路,为此我们经常需要阅读集成电路芯片的数据手册(Datasheet)。

在项目设计阶段的芯片选型、硬件电路设计、软件程序设计,直至后期的产品系统调试等,都离不开集成电路芯片数据手册的技术支持。从阅读集成电路芯片数据手册的角度来看,数据手册大致可分为两大类,一类是不带有CPU的集成电路芯片,如常用的74HC系列数字电路、功率MOSFET电子器件等;另一类是带CPU的集成电路芯片-微控制器等,如STM8S系列、ARM Cortex-M4。

如何在最短的时间内根据项目设计的功能要求,选择并熟悉集成路芯片功能参数、设计硬件原理图及印制电路板图,直至最终完成系统调试工作,本文从电子工程师应用的角度,就集成电路芯片数据手册的快速阅读内容、方法、建议作归纳总结,供设计者参考。

1 集成电路芯片数据手册简介

集成电路芯片数据手册是集成电路芯片制造商提供的芯片使用手册,比较详细地描述产品的特性(Features)、电气特性(Electrical Characteristics)、引脚功能(Pinout and Pin Description)、典型应用电路(Typical Application Circuit)、封装尺寸(Package Dimensions)或封装信息(Package Information)、PCB库元件封装参考图(Soldering Footprint or Recommended Package Footprint)、备用功能映射(Alternate Function Remapping)、通用硬件寄存器映射(General Hardware Register Map)、时序图(Timing Diagram)、详细型号说明及订货信息(Ordering Information)等,是工程师在电子产品设计、维修等工作过程中查阅最多的文档资料。

2 集成电路芯片数据手册的阅读内容

2.1 阅读集成电路芯片数据手册的简介部分

阅读集成电路芯片数据手册(Datasheet)简介部分的目在于知道这是什么元件,有什么功能,可应用在什么场合。主要包括产品提供商、元器件型号、封装类型、基本特性或应用场合等内容。概述(General Description),相对而言比较笼统的介绍了芯片的功能;特性(Features) 标注的是基本电气的性能;应用(Applications)大致了解芯片的用途,可应用在哪些方面等。有些手册会给出等效原理图(Schematic Diagram),但只是电路效果相同,并非芯片内部的实际电路,即使按该电路搭建,也无法替代该芯片的使用。

2.2 熟悉元器件的功能框图、引脚功能描述及注意事项

首先要特别注意元器件的工作电源及引脚编号,若单片机集成电路AT89S52是5 V工作电源,只有一个接地引脚,而目前很多基于ARM Cortex-M0、ARM Contex-M4等微控制器的工作电源为3.3 V,且有多个工作电源VDD引脚与多个接地引脚GND。其次接线图(Connection Diagram)或引脚描述(Pinout and Pin Description)会告诉读者引脚的编号、功能,注意选用的芯片封装,不同的封装往往编号相同但引脚功能不同。最后功能块图(Block Diagram)会描述芯片内部的主要功能模块,方便使用者进一步熟悉芯片内部的资源;注意事项是指芯片工作所能长期承受的电气参数及工作环境,超出这一条件芯片便会损坏或无法正常工作。正确理解引脚功能描述是使用芯片、正确设计接口电路并选取正确电路参数的前提。

2.3 电路的设计

阅读芯片数据手册的最终目的是使用电子元器件进行电路设计。正确设计电路是应用该电子元器件的前提。所谓电路设计就是在电子元器件的外面添加一些电阻以限流,添加电容进行滤波,添加三极管进行电流放大,添加光电藕合器进行隔离以提高抗干扰或实现电平转换等,以便电子元器件能够按照工艺控制要求正常、稳定、长期工作。不仅要查阅数据手册提供的典型应用电路(Typical Application Circuit)作为参考,还要特别注意制造商提供的应用笔记(Application Note),应用笔记是生产制造商对Data Sheet的延伸和补充,是制造商对芯片使用经验的总结,提供的参考电路具有非常好的实用效果,若有应用笔记一般会在Data Sheet中加以说明。

2.4 器件的封装

在进行原理图设计时,必须确定芯片的封装,因为不同的封装其引脚的编号很可能不同,且制作电路板时必须有详细的尺寸才能建PCB元件库。封装尺寸(Package Dimensions)或封装信息(Package Information)会详细说明芯片的机械尺寸,主要包括芯片大小、引脚间距、引脚宽度及PCB库元件封装参考图(Soldering Footprint or Recommended Package Footprint)。

2.5 横向阅读

通过横向阅读可以阅读不同公司相同产品的数据手册,因为有的制造商提供的数据手册比较详细,而有的则比较简单,且仅部分制造商会提供应用笔记参考。同时还可以从互联网上百度芯片的应用案例,并进入知网查阅芯片的相关应用论文,以进一步加深对芯片应用的理解,正确、快速设计出芯片的应用电路。

2.6 元器件的采购

认真阅读订货须知(Ordering Information),主要内容为型号的详细含义,注意芯片引脚数、芯片封装、引脚间距、工作温度范围、包装形式等标识,需提供详细的型号才能采购,同时注意包装信息,方便现自动贴装。

2.7 微控制器的阅读

对于微控制器的阅读,必须注意内部资源及相关寄存器,具体内容为程序空间及存贮类型、数据空间RAM、掉电保护E2PROM或D_Flash空间、系统振荡电路及时钟、定时器/计数器、A/D转换及D/A转换、SPI接口、I2C总线、CAN总线、异步通信口UART等。值得注意的是,通用输入输出(GPIO)引脚往往是复合多功能引脚,其功能的确定由相关寄存器设置,因此硬件设计必须与软件设计相结合。此外,从编程的角度出发,还要熟悉编译系统及程序下载适配器等。

3 快速阅读集成电路芯片数据手册方法建议

3.1 阅读集成电路芯片数据手册方法

快速阅读集成电路芯片的数据手册,建议采用如下步骤:

(1)到芯片制造商官方网站下载数据手册及芯片应用笔记资料,亦可通过供货商提供;

(2)正确理解参数的含义,熟悉芯片的相关参数,确认该芯片能否满足功能需求;

(3)硬件设计时要研究与引脚、功能控制等相关的芯片内部资源;

(4)软件编程要熟悉相关寄存器;

(5)无需阅读全文,只需阅读所要使用的功能部分即可,且需注意所选型号与所提供资源的关系;

(6)注意关连性,如用到定时器时要熟悉系统时钟,因为定时器的时钟源来自系统时钟分频;

(7)软件编程时应注意分析并读懂时序图,不必阅读大量的文字说明;

(8)到百度或智库查阅相关应用性案例作为参考,以节省研究时间,尽快正确使用。

(9)注意结合芯片采购,选中的型号或封装需能在市场采购到且要考虑供货时间、价格成本等,尤其对于用量不大的产品设计,更应注意供货市场的稳定性。

(10)考虑芯片的生命周期,同时尽可能选用小封装贴片元件,注意其后续的供货生命周期及需求量,有些元件虽然新,但用户少,有些元件虽然老但用户多,典型的如AT89C52芯片。

(11)注意数据手册中的“note”,重要通知(Important Notice)以及法律责任申明等信息,这也是较好利用芯片的关键所在。

3.2 阅读集成电路芯片数据手册建议

阅读芯片数据手册的目的是为了正确应用芯片。因此对工程师做出如下建议:

(1)平时可以通过选择两篇典型的数据手册,如美国安森美(ON Semiconductor) 的NTD5865NL功率MOSFET管和意法半导体ST的STM8S103微控制器,阅读研究并积累;

(2)注意提高英文阅读能力,因为大多数集成电路芯片产自国外;

(3)尽可能找制造厂家的英文版数据手册阅读,翻译的中文数据手册中往往存在错误。

4 结 语

阅读英文版集成电路芯片数据手册,在阅读过程中要将重点内容与所需功能相结合,芯片选型和市场供货相结合,硬件设计和软件设计相结合,在阅读过程中注意查阅并理解参数的正确含义,具备快速阅读芯片数据手册的能力,是所有电子工程师必须具备的基本能力,本文仅作一些探讨。

参考文献

[1] Athalye P, Maksimovic D, Erickson R. High-Performance front-end converter for avionics applications[J].IEEE Trans. On Aerospace and Electronic Systems,2003,39(2):462-470.

[2]闫琪,王江,熊小龙.智能车设计“飞思卡尔杯”从入门到精通[M].北京:北京航空航天大学出版社,2014.

[3]刘建,解洪成,张卫国.交互式电子技术手册的数据来源分析[J].江苏科技大学学报(自然科学版),2007,21(S1):84-88.

[4]马沛生.特性数据与数据手册[J].化学工程,1987,7:9-12.

[5]黄志球,徐丙凤,阚双龙,等.嵌入式机载软件安全性分析标准、方法及工具研究综述[J].软件学报,2014,25(2):200-218.

[6] Maithil Pachchigar,Richard Liggiero.获取数据手册以外的ADC数据[J].中国集成电路,2015,24(11):40-43.

[7]赵廷弟.安全性设计分析与验证[M].北京:国防工业出版社,2011.

[8]胡璇,杨春晖,黄茂生,等.航电系统软件需求知识本体构建及评价[J].计算机工程, 2013,39(3):56-62.

[9]李震,刘斌,陆民燕,等.基于扩展Petri网的除冰软件安全需求建模和验证[J].北京航空航天大学学报,2012,38(1):64-68.

[10]崔萌,李宣东,郑国梁.UML实时活动图的形式化分析[J].计算机学报,2004, 27(3):339-346.

[11]樊晓光,文奎,张凤鸣.软件安全性研究综述[J].计算机科学,2011,38(5):8-13.

[12]杨仕平,桑楠,熊光泽.安全关键软件的防危性测评技术研究[J].计算机学报,2004,27(4):442-450.

[13]方滨兴,陆天波,李超.软件确保研究进展[J].通信学报,2009,30(2):106-117.

[14]邵津,邓芳,王千祥.一种基于模型的软件系统监测方法[J].计算机研究与发展, 2010,47(7):1175-1183.

篇5

关键词:电子设计;竞赛;实验箱

引言

实验实践教学是高等教育的一个重要环节,包括各种形式,例如课程实验、学生课外科技活动、和毕业设计等,实验实践教学离不开各种实验装置,对实践教学起了很大的作用,学生的实践能力得到了很好的培养。目前在各高等院校电类专业,每2年1次的全国大学生电子设计竞赛蓬勃开展,参赛人数日益提高,2011年参赛人数达1万多人,参赛水平不断提高,学生的专业技术能力得到社会各界认可,同时促进了高校的电类课程教学改革。实验箱的采用,对实践教学有事半功倍的效果,但目前电子竞赛没有专用的实验箱,学生在竞赛培训中,很多学生电路五花八门、布线杂乱无章,培训层次、效率较低,不利于学生在竞赛中去的好成绩。

鉴于这种情况,我们设计开发了一种多功能便携式、并较好体现设计性和综合性思想的电子竞赛实验箱。

1 实验箱设计目标

实验箱的总体设计目标如下:

一是实验箱必须是便携式的,参加电子竞赛往往要求学生在课余时间、在寝室等场合自主完成实验,这就要求实验箱便于学生携带。

二是实验箱必须是多功能,能把实验室浓缩在一个实验箱里,便于学生能基本依托实验箱完成各种基本实验,不须借助其他仪器和工具设备等。

2 实验箱功能组成

根据以上的设计目标和思路,实验箱采用工业标准铝合金仪器箱,体积不大于40×30×15cm(长×宽×高),可放入一般学生的背包里,便于学生携带,可谓是背包里的电子实验室。

实验箱集成多种功能,内部分2层,上层包括仪器区、单片机区、电路模块区和通用板区,下层包括工具区、元件区和万用表。

上层是整个实验箱的核心,以一块环氧板作为底板,并且用铰链安装在箱体上,便于上下翻盖,主要包括以下区域:

2.1 仪器区

学生在做电路实验,必须用到各种电子仪器。仪器区集成了多路直流稳压电源、简易函数信号发生器和数字示波器等仪器。

多路直流稳压电源可输出±1.25~15V可调直流电压和+5固定电压共3路电压,结构和实验室常用直流稳压电压完全一样,但输出功率略小(30W),在电子设计竞赛中,大部分电路功率够用。

简易函数信号发生器输出频率范围2Hz~200KHz,输出幅度0~8V;输出波形有正弦波、三角波和方波,可以满足大部分中、低频实验的要求。

多路直流稳压电源和简易函数信号发生器共用一个显示屏,可显示电源电压值、信号的频率、幅度等参数,便于学生调节观察。

数字示波器采用高速AD和STM32单片机,单踪显示,采样率50MHz,模拟带宽5MHz,灵敏度20mv/div;显示采用3 、分辨率600×320显示屏,一般的场合足够用。

2.2 单片机区

单片机区集成2种单片机,8051单片机和STM32单片机,8051作为目前高校教学主流的单片机,是学生入门必须的,同时该板通过插接其他高性能单片机,例如STC12C5A60S2、ATmega16(通过转接板),可用于高速、精密控制等要求高的场合。

学生学习8051入门以后,可学习STM32单片机,功能强大,可用于竞赛。以上单片机包括其他功能:键盘、A/D转换、D/A转换、LCD液晶显示和通信下载口功能等。

2.3 电路模块区

电路模块区是该实验箱的一大亮点。包括常用模拟电路和数字电路类,实验箱把常用的各种电路做成标准接口模块,可快速验证电路功能。模拟电路类包含以下各种电路模块:放大器、滤波器、比较器、信号变换和信号振荡等,每种电路模块又由几种常用电路组成。放大器模块包括常用的几种放大器形式,例如同相比例放大器、反相比例放大器、仪表放大器和可编程放大器等。滤波器模块包括常用的几种有源滤波器形式,例如低通、高通、带通和数字低通滤波器MAX297。比较器模块包括常用的几种比较器形式,例如同相比较器、反相比较器等。信号变换模块包括常用的信号转换电路,例如交直流(AC/DC)转换电路、频率电压(F/V)转换电路、电压频率(V/F)转换电路等。信号振荡模块包括常用的信号产生电路,例如NE555时基振荡器、正弦波发生器和DDS信号发生器等。数字电路类功能和组成比较简单,包括反相器、与非门、异或门、D触发器、单稳态触发器等,用于简单数字功能的实现。学生根据实验任务和要求,选择实验箱上相应模块,例如放大、滤波等用,导线连接各模块;然后根据电路指标选择合适参数元件,并安插到各模块上,再通过调试,可快速验证电路功能,避免了学生常规电子实验方法-采用通用板,效率低且容易出错的弊端。

2.4 通用板区

电路模块区并不能覆盖所有电路,需要制作其他电路,就要用到通用板来完成。

通用板的工作电源由仪器区的直流稳压电源提供,同时简易函数信号发生器和数字示波器可对通用板电路进行性能指标的测试,通用板的输出信号可到单片机区进行进一步处理、计算和显示。

2.5 实验箱下层

实验箱的下层(实验箱底部)是工具区、元件区和万用表,工具区安放常用焊接工具:电烙铁、尖嘴钳、斜口钳、剪刀、镊子和螺丝刀等,元件区安放常用元件:电阻、电容、三极管、集成电路、接插件和导线焊锡等。

3 实验箱的拓展

实验箱用途除了用于学生电子设计竞赛培训、比赛以外,还可用于学生课程设计、课外科技活动、毕业设计、教师科研开发和新产品开发等各种领域,用途及其广泛。

以2007年全国大学生电子设计竞赛本科组D题“程控滤波器”为例,电路由放大、滤波和单片机处理(键盘设定等)几部分组成,见图1所示:

构成程控滤波器的电路均可在实验箱上找到对应模块。

此外该实验箱也可用于教师科研开发和新产品开发上。以开发超声波测距仪为例,电路由发射、接收和单片机处理(距离计算、显示等)几部分组成,见图2所示:

以上两个例子,电路均可在实验箱上找到相应电路模块,并通过连线、选择元器件等步骤,快速完成系统构建。实验箱涵盖了很多电路,通过排列组合可以构建复杂的电子系统,锻炼学生创新思维能力。

4 结束语

实验箱包括各种电路模块,集成了常用的电子仪器,根据任务和要求,通过不同电路模块的有机组合,可实现不同的复杂电子系统功能,体现了综合性实验的思想。

实验箱可用于大学各种电子技术类课程实验、学生电子设计竞赛培训,学生课外科技活动、学生毕业设计、教师科研开发和新产品开发等各种领域,用途及其广泛。

篇6

专利申请人撰写这类申请的权利要求时,在相应的产品权利要求中往往会加入有关集成电路芯片的特征,而集成电路芯片通常都具有控制功能,但不同型号的芯片之间,芯片的结构、接口、连接关系以及输入输出信号的形式都存在差别。由于集成电路芯片的这种特殊性,使得一些申请人在撰写这类涉及集成电路芯片的产品权利要求时比较困惑,不知如何在权利要求中体现用于控制处理功能的集成电路芯片的特征,以及关于芯片特征在撰写时有哪些特殊的注意事项。如果申请人在撰写时未注意这些问题,则可能在审查或无效过程中遇到麻烦。

笔者根据专利法及其实施细则、审查指南中的规定,结合审查工作中遇到的实际案例,对涉及集成电路芯片的产品权利要求的撰写给出一些建议。

相关的法律法规

根据产品权利要求中集成电路芯片特征记载程度的不同,申请人撰写的权利要求在审查或无效过程中可能会遇到涉及芯片特征概括不当使得权利要求记载的方案不能得到说明书支持的问题,或者虽然涉及的芯片特征已非常具体,但这种具体芯片的选择可能仍不能使该权利要求具备创造性的问题。在我国现行的专利法和审查指南中,与之相关的规定如下:

专利法第二十六条第四款规定:权利要求书应当以说明书为依据,清楚、简要地限定要求专利保护的范围。

审查指南第二部分第二章第3.2.1节进一步解释:权利要求通常由说明书记载的一个或者多个实施方式或实施例概括而成。权利要求的概括应当不超出说明书公开的范围。如果所属技术领域的技术人员可以合理预测说明书给出的实施方式的所有等同替代方式或明显变型方式都具备相同的性能或用途,则应当允许申请人将权利要求的保护范围概括至覆盖其所有的等同替代或明显变型的方式。对于权利要求概括得是否恰当,审查员应当参照与之相关的现有技术进行判断。

专利法第二十二条第三款规定:创造性,是指与现有技术相比,该发明具有突出的实质性特点和显著的进步。

审查指南第二部分第四章第2.2节还指出:发明有突出的实质性特点,是指对所属技术领域的技术人员来说,发明相对于现有技术是非显而易见的。如果发明是所属技术领域的技术人员在现有技术的基础上仅仅通过合乎逻辑的分析、推理或者有限的试验可以得到的,则该发明是显而易见的,也就不具备突出的实质性特点。

案例分析

按照涉及集成电路芯片的产品权利要求中记载的芯片特征,可以将这类权利要求的撰写分为三类:第一类,在撰写的产品权利要求中,仅以功能模块的形式描述各个集成电路芯片,并以功能性接口的方式描述其与其他装置或模块单元的连接关系;第二类,在撰写的产品权利要求中,描述的芯片特征较为具体,从芯片具体管脚的角度描述其与其他装置或模块单元之间的连接关系;第三类,在撰写相关的产品权利要求中,直接描述具体采用的芯片型号。

下面以实际案例为例,说明在撰写涉及集成电路芯片的产品权利要求时需要注意的一些问题。

1.产品权利要求的撰写涉及以功能模块形式描述的集成电路芯片

在撰写产品权利要求时,为了获得尽可能大的保护范围,申请人有时会采取以功能形式概括的集成电路芯片的方式来描述集成电路芯片。但这种概括是否合适,一直是申请人在撰写时较难把握的问题,尤其当说明书具体实施例部分只是明确给出了具体的芯片型号时,这种以功能形式概括的产品权利要求能否得到说明书支持?

案例1:

撰写的相关权利要求如下:1.基于无线传输的交通信号灯状态采集装置,其特征在于它包括信号采集发射模块和信号接收模块;其中信号采集发射模块包括信号采集电路(U1)、发送微处理器(U2)和短距离无线发送电路(U3),信号采集电路(U1)用于采集信号灯两端的供电电源的电压信号,当所述电压信号在220±20%VAC之间时输出高电平信号,所述信号采集电路(U1)的信号输出端连接发送微处理器(U2)的信号灯状态输入端,所述发送微处理器(U2)的信号灯状态输出端连接短距离无线发送电路(U3)的信号输入端,所迷信号接收模块包括接收微处理器(U4)和短距离无线接收电路(U5),所述短距离无线接收电路(U5)的信号输出端连接接收微处理器(U4)的信号输入端。

该案说明书中相关记载(节选)如下:

【0008】具体实施方式一:本实施方式所述的基于无线传输的交通信号灯状态采集装置,它包括信号采集发射模块和信号接收模块;其中……。

[0013]本实施方式中的发送微处理器U2和接收微处理器U4均采用飞思卡尔的HCS08集成电路。

[0014]本实施方式中的短距离无线发送电路U3和短距离无线接收电路U5均采用MCl3213集成电路。

[0015]本实施方式中的光藕U11采用4N35集成电路。

分析案例1的权利要求可知,其中的集成电路芯片仅以功能形式出现,如“发送微处理器”、“接收微处理器”等,同时在说明连接关系时也是采用功能性描述的接口,如“发送微处理器(U2)的信号灯状态输入端”、“发送微处理器(U2)的信号灯状态输出端”。因此本案中权利要求的撰写属于上述产品权利要求撰写的第一类。

那么以上述方式撰写的权利要求能否得到说明书的支持呢?可能有人认为“发送微处理器”、“接收微处理器”可以表示任何一种实现发送和接收功能的微处理器,然而由于每一种微处理器的处理性能不同、功耗不同,本领域的技术人员有理由怀疑并非任意一种微处理器都能满足本申请所要解决的技术问题,并能达到相同的技术效果,该权利要求存在得不到说明书支持的问题。

笔者认为,此时应当对集成电路芯片在发明中的重要性进行分析,如果其为一种实现全新功能的特有集成电路芯片,由于本领域技术人员无法获知该全新功能如何通过其他芯片实现,因而申请人有必要将该集成电路芯片的具体型号在说明书中记载并且在权利要求中明确限定,从而满足说明书充分公开的要求并且使权利要求得到说明书的支持,否则,应另当别论。

就本案而言,说明书已经明确记载了“发送微处理器”、“短距离无线发送电路”、“接收微处理器”,“短距离无线接收电路”的功能和连接关系,本案的发明点显然在于各个功能模块的连接组合关系从而实现一种组合式的功能构架,而并非在于每个具体功能模块的芯片选择。在本案说明书具体实施方式部分中,虽然对“发送微处理器”、“短距离无线发送电路”、“接收微处理器”、“短距离无线接收电路”所使用的特定集成电路进行了说明,但其只是以优选列举的方式说明本发明在实现时所采用的技术。本领域技术人员应当能够根据说明书的实施例预见到可以根据具体需要,选用合适的集成电路作为“发送微处理器”、“短距离

无线发送电路”、“接收微处理器”、“短距离无线接收电路”。在本领域的技术实践中,本领域技术人员也不可能简单地选择那些仅能实现各自单一功能而显然不能加以连接组合的集成电路芯片来实现本发明。

基于上述分析可知,在撰写产品权利要求时,如果以功能形式描述集成电路芯片,当申请人判断本领域技术人员可以根据说明书的实施例预见到根据具体需要而选用合适的集成电路实现相应功能时,则可以不在权利要求中限定集成电路的具体厂商和型号,这样一般不会导致权利要求得不到说明书支持的问题。

2.产品权利要求的撰写涉及集成电路芯片具体管脚

在撰写权利要求时,有的申请人会直接以具体管脚的形式描述集成电路芯片与其他装置或模块单元之间的连接关系,但申请人在撰写权利要求的过程中往往容易带入说明书中记载的内容,尤其当说明书均以某一型号的芯片为基础进行说明时。

案例2:

撰写的相关权利要求如下:

1.基于DSP的微型燃机发电励磁控制和保护装置,其特征在该装置包括DSP最小系统、电源模块、开关量输入光电隔离模块、开关量输出光电隔离模块、串行接口电路、倍频电路、整形电路、电压检测变压器电路、电流互感器电路、电位器输出电压给定电路、IGBT驱动电路、功率电路、模拟量输入通道、霍尔电流互感器、霍尔电压互感器;其中开关量输入光电隔离模块、开关量输出光电隔离模块分别与DSP的通用输入输出模块相连,倍频电路与DSP的XINT2口相连,串行接口电路与DSP的SCI口相连,整形电路分别与DSP的CAPl口、倍频电路、电压检测变压器电路相连,模拟量输入通道分别与DSP的A/D转换模块、霍尔电流互感器、霍尔电压互感器、电位器输出电压给定电路、电压检测变压器电路、电流互感器电路相连,电压检测变压器电路、电流互感器电路都与模拟量输入通道、主发电机三相输出相连,IGBT驱动电路分别与DSP的PWM输出接口、DSP的过流报警口、功率电路相连。功率电路分别与副励磁机三相输出、IGBT驱动电路、励磁机相连,各级电源模块分别为各模块供电。

2.根据权利要求1所述的基于DSP的微型燃机发电励磁控制和保护装置,其特征在于所述的功率电路包括二极管整流桥模块U3、IGBT驱动器Q1和电感L1,其中二极管整流桥模块U3为RMl5TA-M,其输入端IN与副励磁机三相输出相连,其输出端与保险丝相连,保险丝与IGBT驱动器Q1的集电极相连,Q1的发射极通过电感L1与霍尔电流互感器的脚6相连,Q1的集电极、发射极分别与连接器IP1的1、5针相连,Q1的门极通过电阻R4与IP1的3针相连,IP1还与DSP的PWM输出接口相连,霍尔电流互感器的11脚与连接器IP3的7针相连,1脚与连接器IP2的1针相连,JP2的2针与电源地相连,霍尔电压互感器的脚4、3、5与IP3的1、3、5针一一对应相连,IP2、IP3与模拟量输入通道中的直流采样电路相连。

分析案例2的权利要求可以看到,权利要求1和2中都出现了有关集成电路芯片的特征,但两个权利要求中集成电路芯片特征在记载程度上却存在较大区别。权利要求1与案例1中撰写的权利要求类似,其中出现了DSP,但未指明DSP芯片具体应当采用何种型号,同时采用功能性描述的DSP接口说明该DSP与其他模块的连接关系,如“DSP的PWM输出接口”等;而权利要求2中则出现了更为具体的集成电路特征,提到了集成电路的型号“二极管整流桥模块U3为RMl5TA-M”,并且在说明连接关系时直接以芯片管脚号来说明连接关系,例如“Q1的发射极通过电感L1与霍尔电流互感器的脚6相连”、“霍尔电压互感器的脚4、3、5与JP3的1、3、5针一一对应相连”等,其属于上述产品权利要求撰写的第二类。

需要注意的是,权利要求2未明确限定霍尔电流互感器和霍尔电压互感器所用的具体集成电路的型号,却直接描述了与具体的芯片管脚的连接关系。本案的说明书给出了霍尔电流互感器的具体型号“LA28-NP”,霍尔电压互感器的具体型号为“LV28-P”。由于可以作为霍尔电流互感器和霍尔电压互感器的型号存在多种,并且不同型号的管脚功能各异,因而除说明书记载的具体芯片型号外,其他类型的单片机芯片根据权利要求2中的连接关系并不能解决本申请要解决的技术问题。根据说明书充分公开的内容,本领域技术人员无法得到或概括得出权利要求2所述的技术方案,因此权利要求2不符合专利法第二十六条第四款的规定。

基于上述分析可知,当撰写的权利要求中出现了以具体芯片的管脚号描述连接关系的内容时,一般说来,具体管脚与具体芯片型号的特征应当是一个整体,此时一定要同时在权利要求中指明具体的芯片型号,否则该权利要求将存在得不到说明书支持的问题。

3.产品权利要求的撰写涉及具体的集成电路芯片型号

在撰写权利要求时,有的申请人为了确保撰写的权利要求具有新颖性或创造性,在描述集成电路芯片的特征时直接具体到某一型号,并认为不存在具体的、采用完全相同型号的芯片实现这种功能的现有技术,同时认为本领域技术人员不容易想到用性能、结构和应用领域完全不同的芯片来进行替换,因此所撰写的权利要求虽然保护范围很小,但一定是有新颖性和创造性的。

案例3:

撰写的相关权利要求如下:1.铁路应答器防盗系统,其特征是由检测分机、静磁标签以及监测设备组成,所述检测分机由静磁检测器、控制芯片PIC16F688、GSM模块和电源组成,控制芯片PIC16F688和GSM模块分别与静磁检测器连接,控制芯片PIC16F688还与GSM模块连接,电源分别与静磁检测器、控制芯片PIC16F688和GSM模块连接,静磁检测器为节点型器件,平时处于断开状态,当应答器被盗或发生移动时,检测分机内的静磁检测器开关闭合,电路形成通路,检测分机的CPU上电工作,触发GSM模块向监测设备发出信号,监测设备由GSM通信模块和监测计算机组成,所述的GSM通信模块与监测计算机连接。

上述权利要求中出现了控制芯片并且明确规定了该芯片的型号为“PIC16F688”。通过在中国专利数据库中进行检索,得到了对比文件1(CN1920891A)和对比文件2(CN2456247Y)。除了型号具体为PIC16F688控制芯片的特征之外,其他特征都已在对比文件1或2中公开,并且这两篇对比文件与上述权利要求属于相同的技术领域。对比文件1公开的单片机PIC12C508A是8脚封装的单片机,片内含512字节只读程序存储器EPROM,25个8位片内数据存储器,1个8位可编程定时/计数器和5个IO口,适合于电池供电的掌上型电子产品{而芯片PIC16F688是14脚封装的单片机,宽工作电压范围2.2~5.5V,具有4096字节的程序存储器、256字节的SRAM、256字节的EEPROM,12个IO口,8个lO位A/D通道,2个比较器,1个8位定时器和1个16位定时器。

有的申请人可能认为,对于控制芯片的选择,通常本领域技术人员在同系列芯片中进行选择是容易想到的,但是本案中权利要求1与对比文件1中的芯片不属于同系列产品,由对比文件1中的PIC12C508A并不能够容易地想到用性能、结构和应用领域完全不同的PICl6F688来进行替换。然而笔者认为,站在本领域技术人员的角度,虽然控制芯片PIC16F688与PIC12C508A在引脚、内存、IO口、定时/计数器等各方面存在差异,但这些差异并没有导致两个芯片在实现本申请的功能时有所不同,本领域技术人员面对实现本申请所需的控制功能的技术问题时,由两个芯片的用户手册即可得知这两个芯片应当如何连接以实现所需功能,采用PIC16F688来实现也没有任何技术困难,因此,无论选择PIC16F688或者PIC12C508A来实现所述控制功能,都是本领域技术人员的常规选择。

基于上述分析可知,当权利要求中出现了具体型号的芯片时,如果与现有技术的区别仅在于芯片型号差异,虽然此时权利要求具备新颖性,但如果这种差异不会导致实现的功能不同,本领域技术人员面对实现所需控制功能的技术问题时,由两个芯片的用户手册即可得知这两个芯片应当如何连接以实现所需功能,其此时的选择仍属于本领域技术人员的常规选择。因此在这种情况下,权利要求不会仅由于使用了不同型号的集成电路芯片而具备创造性,申请人应当在撰写的权利要求中加入其他对现有技术作出贡献的特征来使权利要求具有创造性。

结语

篇7

【关键词】并行;动态显示;三极管;键盘输入

1.引言

对于智能仪表人机交互化实现媒介,我们通常使用LCD液晶或者LED数码管来作为显示器件。显然,对于输出信息量不多且低成本仪表而言,后者是众多此类仪表的首选。LED数码管的显示方式通常可分为:静态方式和动态方式。为降低仪表功耗、简化电路,多数智能仪表采用动态显示方式。我们知道,如果为节约I/O口资源便于更多的键盘输入等用途,工作于动态显示方式的显示电路需要辅以诸如74HC164串入并出等芯片;或者采用专用的动态显示接口集成芯片如ZLG8279等。这样虽然节约了I/O口资源,但同时也增加了设计成本和电路体积。为避免额外芯片的使用,本文提出了一种基于并行模式下的动态显示和键盘输入相结合的电路。

2.硬件电路及工作原理

系统以STC89S51单片机为例,构成的八位LED动态显示及输入电路。图1所示为动态显示及输入电路的硬件组成部分。电路中我们仅用到了8个PNP型三极管(9012)以及电阻等,未用到任何的集成电路。由于使用并行的动态显示模式,系统响应快;同时电路设计成本较低,便于批量应用。

3.程序实现

在程序清单中只列举了扫描P2.0位和P2.1位程序代码,其余数码管位扫描代码只需同上作少量改动即可,这里就不一一赘述了。由于使用的动态显示方式,我们在编程时需要根据实际硬件和要求确定合适的扫描周期,这里我们采用定时器定时每隔2ms扫描一位。对于实际显示中可能出现的显示拖尾等现象,我们也在程序中作了一定的处理。

4.结语

本设计显示及按键输入电路,是在最基本的数码管动态显示电路的基础上,利用了三极管的特性对电路加以改进。这样充分利用了数码管动态显示电路中位选端在单片机上所占用的端口,既保留了并行动态显示响应快的优点,又没有增加使用过多的单片机I/O资源,同时电路设计成本较低,电路在硬件结构上简单易搭,具有一定的实用价值。

参考文献

[1]李广第,朱月秀,冷祖祁编著.单片机基础[M].北京:北京航空航天大学出版社,2007.

篇8

根据《中华人民共和国反补贴条例》(以下简称《反补贴条例》)的规定, 2012年11月1日,商务部年度第70号公告,决定对原产于欧盟的进口太阳能级多晶硅反补贴立案调查。该产品归在《中华人民共和国进出口税则》:28046190。该税则号项下用于生产集成电路、分立器件等半导体产品的电子级多晶硅不在本次调查产品范围之内。

商务部(以下称调查机关)对原产于欧盟的进口太阳能级多晶硅(以下称被调查产品)是否存在补贴及补贴金额、被调查产品是否对国内太阳能级多晶硅产业造成损害和损害程度以及补贴与损害之间的因果关系进行了调查。根据调查结果和《反补贴条例》第二十五条的规定,调查机关作出初步裁定(见附件),并就有关事项公告如下:

一、初步裁定

调查机关初步裁定,在本案调查期内,被调查产品存在补贴,中国太阳能级多晶硅产业受到实质损害,而且补贴与损害之间存在因果关系。

二、被调查产品范围及措施范围

本案被调查产品及实施措施产品的具体描述如下:

调查和措施范围:原产于欧盟的进口太阳能级多晶硅。

被调查产品名称:太阳能级多晶硅。英文名称:Solar-Grade Polysilicon。

被调查产品的具体描述:以氯硅烷为原料采用(改良)西门子法和硅烷法等工艺生产的,用于生产晶体硅光伏电池的棒状多晶硅、块状多晶硅、颗粒状多晶硅产品。

被调查产品电学参数为:基磷电阻率0.083×10-9。

主要用途:主要用于太阳能级单晶硅棒和定向凝固多晶硅锭的生产,是生产晶体硅光伏电池的主要原料。

该产品归在《中华人民共和国进出口税则》:28046190。该税则号项下用于生产集成电路、分立器件等半导体产品的电子级多晶硅不在本次调查产品范围之内。

三、临时反补贴措施

考虑到本案特殊市场情况,调查机关决定在初步裁定后暂不实施临时反补贴措施。

四、评论

各利害关系方在本公告之日起10天内,可向调查机关提出书面评论并附相关证据,调查机关将依法予以考虑。

篇9

pet塑料的用途

1、薄膜片材方面:各类食品、药品、无毒无菌的包装材料;纺织品、精密仪器、电器元件的高档包装材料;录音带、录象带、电影胶片、计算机软盘、金属镀膜及感光胶片等的基材;电气绝缘材料、电容器膜、柔性印刷电路板及薄膜开关等电子领域和机械领域。

2、包装瓶的应用:其应用已由最初的碳酸气饮料发展到现在的啤酒瓶、食用油瓶、调味品瓶、药品瓶、化妆品瓶等。

3、电子电器:制造连接器、线圈绕线管、集成电路外壳、电容器外壳、变压器外壳、电视机配件、调谐器、开关、计时器外壳、自动熔断器、电动机托架和继电器等。

4、汽车配件:如配电盘罩、发火线圈、各种阀门、排气零件、分电器盖、计量仪器罩壳、小型电动机罩壳等,也可利用PET优良的涂装性、表面光泽及刚性,制造汽车的外装零件。

5、机械设备:制造齿轮、凸轮、泵壳体、皮带轮、电动机框架和钟表零件,也可用作微波烘箱烤盘、各种顶棚、户外广告牌和模型等。。

篇10

关键词: 集成运算放大器 封装样式 使用注意事项

一、集成运算放大器的分类

集成运算放大器可以按照人们的不同需求进行多种划分,具体有以下几种类别。

1.按照集成运算放大器的参数分类

(1)通用型运算放大器

通用型运算放大器就是以通用为目的而设计的。这类器件的主要特点是价格低廉、产品量大、面广,其性能指标适合一般性的使用。如mA741(单运放)、LM358(双运放)、LM324(四运放)及以场效应管为输入级的LF356。它们是目前应用最为广泛的集成运算放大器。

(2)高阻型运算放大器

这类集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常高,输入偏置电流非常小,一般rid>(109~1012)W,IIB为几皮安到几十皮安。实现这些指标的主要措施是利用场效应管高输入阻抗的特点,用场效应管组成运算放大器的差分输入级。用FET作输入级,不仅输入阻抗高,输入偏置电流低,而且具有高速、宽带和低噪声等优点,但输入失调电压较大。常见的集成器件有LF356、LF355、LF347(四运放)及更高输入阻抗的CA3130、CA3140等。

(3)低温漂型运算放大器

在精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表中,总希望运算放大器的失调电压较小且不随温度的变化而变化。低温漂型运算放大器就是为此而设计的。目前常用的高精度、低温漂运算放大器有OP-07、OP-27、AD508及由MOSFET组成的斩波稳零型低漂移器件ICL7650等。

(4)高速型运算放大器

在快速A/D和D/A转换器中,要求集成运算放大器的转换速率SR一定要高,单位增益带宽BWG一定要足够大,像通用型集成运放是不适合高速应用的场合的。高速型运算放大器的主要特点是具有高转换速率和宽频率响应。常见的运放有LM318、mA715等,其SR=50~70V/ms,BWG>20MHz。

(5)低功耗型运算放大器

由于电子电路集成化的最大优点是能使复杂电路小型轻便,因此随着便携式仪器应用范围的扩大,必须使用低电源电压供电、低功率消耗的运算放大器相适用。常用的运算放大器有TL-022C、TL-060C等,其工作电压为±2V~±18V,消耗电流为50~250mA。目前有的产品功耗已达微瓦级,例如ICL7600的供电电源为1.5V,功耗为10mW,可采用单节电池供电。

(6)高压大功率型运算放大器

运算放大器的输出电压主要受供电电源的限制。在普通的运算放大器中,输出电压的最大值一般仅几十伏,输出电流仅几十毫安。若要提高输出电压或增大输出电流,集成运放外部必须要加辅助电路。高压大电流集成运算放大器外部不需附加任何电路,即可输出高电压和大电流。例如D41集成运放的电源电压可达±150V,uA791集成运放的输出电流可达1A。

2.按外形的封装样式分类

(1)扁平式(即SSOP)

这种类型的封装的芯片引脚之间距离很小,管脚很细,一般大规模或超大型集成电路都采用这种封装形式,其引脚数一般在100个以上,如图1。用这种形式封装的芯片必须用SMD(表面安装设备技术)将芯片与主板焊接起来。采用SMD安装的芯片不必在主板上打孔,一般在主板表面上有设计好的相应管脚的焊点。将芯片各脚对准相应的焊点,即可实现与主板的焊接。用这种方法焊上去的芯片,如果不用专用工具是很难拆卸下来的。

图1 扁平式

PFP(Plastic Flat Package)方式封装的芯片与QFP方式基本相同。唯一的区别是QFP一般为正方形,而PFP既可以是正方形,又可以是长方形。

(2)单列直插式(即SIP)

图2 单列直插式

这种类型的最适合焊接,是DIY友的最爱,因为这种封装的管脚很长,很适合DIY焊接,且比较坚固,不易损坏,如图2。

(3)双列直插式(即DIP)

这是应用最广泛、最多的封装形式,如图3所示。

绝大多数中小规模集成电路(IC)均采用这种封装形式,其引脚数一般不超过100个。采用DIP封装的CPU芯片有两排引脚,需要插入到具有DIP结构的芯片插座上。当然,也可以直接插在有相同焊孔数和几何排列的电路板上进行焊接。但DIP封装的芯片在芯片插座上插拔时应特别小心,以免损坏引脚。

使用DIP外形的有以下好处:①适合在PCB(印刷电路板)上穿孔焊接,操作方便。②芯片面积与封装面积之间的比值较大,故体积也较大。

Intel系列CPU中的8088就采用这种封装形式,缓存(Cache)和早期的内存芯片也是这种封装形式。

图3 双列直插式

二、集成运算放大器的组成

集成运算放大器的内部通常包含四个基本组成部分,即输入级、中间级、输出级和偏置电路,如图所示:

图4 集成运算放大器的内部构造

由于集成运算放大器是一种多级直耦放大电路,因此要求输入级具有抑制零点漂移。另外,还要求输入级具有较高的输入电阻,因此在输入级上常采用双端输入的差动放大电路。中间级的作用则是放大信号,要求有尽可能高的电压放大倍数。中间级常采用直接耦合共发射极放大电路。输出级与负载相连,要求带负载能力要强,因此常采用直接耦合的功率放大电路,此外,输出级一般还有过电流保护电路,防止电流过大,烧坏输出电路。偏置电路的功能主要是为输入级、中间级和输出级提供合适的静态工作点。偏置电路一般采用电流源电路。

集成运算放大器具有两个输入端和一个输出端,在两个输入端中,一个为同相输入端,标注“+”,表示输出电压与此输入端的电压相位相同;另一个为反相输入端,标注“-”,表示输出电压与此输入端的电压相位相反。集成运算放大器电路符号如图5所示。

图5 集成运算放大器的电路符号

三、集成运算放大器的选择及使用中的一些问题。

通常情况下,在设计集成运算放大器应用电路时,应根据设计需求寻找具有相应性能指标的芯片。因此,了解集成运算放大器的类型,理解其主要性能指标的物理意义,是正确选择集成运算放大器的前提。应根据以下几方面的要求选择集成运算放大器。

1.信号源的性质:根据信号源是电压源还是电流源、内阻大小、输入信号的幅值及频率变化范围等,选择集成运算放大器的差模输入电阻、带宽等指标参数。

2.负载的性质:根据负载电阻的大小,确定所需集成运算放大器的输出电压和输出电流的幅值。对于容性负载和感性负载,还要考虑它们对频率参数的影响。

3.精度要求:对集成运算放大器的精度选择要恰当,过低不能满足要求,过高将增加成本。

4.环境条件:选择集成运算放大器时,必须考虑到工作温度范围、工作电压范围、功耗、体积限制及噪声源的影响等因素。

另外,需要注意的事项有以下几点:

①集成运算放大器的选择,从性价比方面考虑,应尽量选择通用集成运算放大器,只有在通用集成运算放大器不满足应用要求时,才采用特殊集成运算放大器。

②使用集成运算放大器首先要会辨认封装形式,目前常用的封装是双列直插式和扁平式。

③学会辨认引脚,不同公司的产品引脚排列是不同的,需要查阅手册,确认各个引脚,通常将这种现象称为虚断。

目前广泛应用的电压型集成运算放大器是一种高放大倍数的直接耦合放大器。在该集成电路的输进与输出接进不同的反馈网络,可实现不同用途的电路,例如利用集成运算放大器可非常方便地完成信号放大、信号运算(加、减、乘、除、对数、反对数、平方、开方等)、信号的处理(滤波、调制)及波形的产生和变换。集成运算放大器的种类非常多,可适用于不同的场合。