книги / Микроэлектроника. Гибридные интегральные микросхемы

Рис. 3.15. Схемы оптоэлектронных ИМС: реле по­ стоянного тока К295КТ1 (а) и одновибратора К295АГ1 (б]

цепь выключения срабатывает третий тиристорный оптрон, что вызывает закрывание нагрузочного оптрона. Не допу­ скается подача сигналов одновременно на оба входа.

ИМС К295АГ1А-Д (рис. 3.15, б) используют в качестве оптоэлектронных одновибраторов. Минимальное напряже­ ние включения микросхем 3,6 В, ток включения 25 мА, выходной ток утечки не более 50 мА, напряжение питания 12 В ± Ю % (К295АГ1А), 27 В ± 10 % (К295АГ1Б-В) и

48В ± 10 % (К295АГ1Г-Д).

Оптронный ключ на ИМС 415КТ1 применяют для управ­

ления тиристорами средней мощности. В этой микросхеме один излучающий^элемент воздействует на два фототиристо­ ра, включенные встречно-параллельно.

Учитывая сильную температурную зависимость парамет­ ров оптронных ИМС серий К295 и 415 их рабочий диапазон температур ограничен: —10±55° С; кроме того, требуются специальные меры предосторожности от перегрева оптронов при монтаже.

ИМС серии 490 представляет собой комплект аналоговых микросхем (управляемые индикаторы) для устройств отобра­ жения информации.

ИМС серий К249, К262, К295 и 415 выпускают в метал­ лостеклянных корпусах, серии К293 — в пластмассовых, а серии 490 — в керамических корпусах.

$ 3.8. Микросхемы вторичных источников питания

Стабильность и точность работы МЭА обеспечивается стабильностью работы всех ее узлов, которая, в первую оче­ редь, зависит от стабильности напряжения источника пита­ ния.

Интегральная технология позволяет создавать различные стабилизирующие устройства — от простейших параметри­ ческих стабилизаторов, в качестве которых используется один из переходов интегрального транзистора, до схем ста­ билизаторов компенсационного и импульсного типов.

4°--- (Н

-о 27

д,хдгк д р д р

12 о~	-о19	Рис. 3.16. Схема выпрямителя
		с умножением напряжения на

ИМС К299ЕВ1

Для выпрямителей и стабилизаторов источников пита­ ния выпускают специализированные ИМС серии К275, К299, К286.

ИМС серии К275 представляют собой комплект стаби­ лизаторов с фиксированным выходным напряжением от 1 до 24 В, из них ИМС К275ЕН7, К275ЕН9, К275ЕН12, К275ЕН14 и К275ЕН15 являются стабилизаторами отри­ цательного напряжения.

ИМС серии К299 предназначены для создания выпрями­ телей е умножением напряжения. Микросхемы этой серии позволяют получать выходное напряжение от 2000 до до 2400 В, а выходной ток до 200 мкА. На рис. 3.16 приведе­ на схема выпрямителя на ИМС К299ЕВ1.

ИМС серии К286 применяют в выходных каскадах вто­ ричных источников питания МЭА. Они выполняются в кера­ мико-полимерных корпусах 427.4—1.

Кроме специализированных серий вторичных источни­ ков питания, в состав наиболее распространенных серий входят ИМС выпрямителей и стабилизаторов источников пи­ тания, что позволяет выполнить устройство на микросхемах одной серии.

§3.9. Цифроаналоговые

ианалого-цифровые преобразователи

Цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) позволяют осуществить переход от информации в цифровой форме к информации в аналоговой форме. Аналого-цифровые прербразователи (АЦП) производят обратное действие.

В ЦАП на микросхемах в качестве входного сигнала ис­ пользуют чаще всего двоичный код или построенный на его основе десятичный код. Выходным сигналом является напряжение постоянного тока. Как правило, ЦАП содержит резистивную матрицу, с помощью которой формируются вы­ ходные сигналы, пропорциональные входному коду, набор токовых ключей, реализующих коэффициенты двоичных раз­ рядов, выходной усилитель и источник опорного стабилизи­ рованного напряжения.

Промышленность выпускает наборы микросхем для по­ строения ЦАП, из которых можно создавать различные по точности и быстродействию преобразователи. Для построе­ ния аналоговых частей преобразователей предназначены

ИМС серии К252.
ИМС	К252ПА1 — восьмиразрядный преобразователь
двоичного	кода в ток — содержит резистивную матрицу с

весовыми резисторами и ключи на биполярных транзисто­

рах и диодах (рис. 3.17). Входной код подается	на выводы
2, 4 Ч5, 5, Я, 9, W , 12. С выводов 17, /9, 20, 2/,	23, 24, 25,

27 снимаются разрядные токи от 2,5 (для первого разряда) до 0,019 мА (для восьмого разряда). Входное напряжение не менее 2,4 В. Относительная погрешность не более ±0,4 %.

ИМС К252ПА2 подобна ИМС К252ПА1, но отличается полярностью выходного тока опорного источника напряже­ ния и включением диодов. Для того чтобы на базе указан­ ных микросхем построить преобразователь код — напряже­ ние, на выходе нужно подключить ОУ (рис. 3.18).

Десятиразрядный преобразователь двоичного кода в ток можно выполнить на двух ИМС К252ПАЗ (рис. 3.19) и К252ПН1 (рис. 3.20). В первую входят резистивная матрица с весовыми резисторами и диодные ключи, во вторую — схе­ мы управления ключами. Относительная погрешность пре­ образователя не более ±0,1 %.

Резистивные матрицы содержатся в		ИМС К265ПП1
7 разрядов, в	К252ПН1 — 10 разрядов,	в 304ИД1—до
9'разрядов, в	301 НС1 — 10 разрядов и т. д.

Рис. 3.17. Схема восьмиразрядного преобразователя двоичного кода в ток на ИМС К252ПА1

	Состав АЦП			в	отличие
от состава ЦАП изменяется
в	зависимости		от		метода
преобразования				и	способа
его	реализации.			Основные
параметры АЦП — разряд­
ность,		точность			преоб­
разования, время преобра­
зования,		необходимое для
представления мгновенного Рис. 3.18. Схема яосьмиразряд-
значения аналогового сиг-						ного преобразователя двоичного
нала В цифровой форме -						ко д анап р яж ен и . на ИМС с.-
определяются			параметрами
применяемых микросхем.						на ИМС	серии 252: 252СА1,
	АЦП	можно		построить
252УД1,		252КН1,			252ПА1,	252ПА2,	252ПАЗ,	252ПН1.
	ИМС 252СА1 — три компаратора (рис. 3.21),							имеющие

разрешающую способность не ниже 2 мВ, скорость нараста­ ния выходного сигнала 10 мВ. Компаратор может включать­ ся как с высоким входным сопротивлением через эмиттер-

ные повторители Tlf	Т5 (выводы 2 и 3), так и с низким —
при подаче сигналов	на базы транзисторов Т 2, Тх (выводы

Л *)• ИМС 252УД1 — два ОУ (рис. 3.22, а) со следующими па­

раметрами: коэффициент усиления не менее 7000 при полосе частот до 1 МГц, входное сопротивление до 0,9 МОм, входной

ток не	более 0,1 мкА, напряжение смещения нуля мецее
3 мВ,	скорость нарастания выходного напряжения до

5 В/мкс. За счет изменения параметров внешних элементов R\y # 2» ^ 2 (рис. 3.22, б) можно изменять частотную за­ висимость коэффициента усиления и получить полосу частот до 5,5 МГц (при малом сигнале).

ИМС 252КН1—четырехканальный коммутатор (рис. 3.23), предназначенный для коммутации сигналов с частотой до 60 МГц; коэффициент передачи сигнала 0,8; отношение ко­ эффициентов передачи открытого и закрытого ключа — —40 дБ, максимальный коммутируемый ток 2 мА. Коммута­ тор работает от источников питания + 6 В + 10 %.

Основные направления развития АЦП — повышение быстродействия основных узлов, в частности компараторов до 10—15 нс, повышение их точности до 0,05—0,005 %, уве­ личение разрядности преобразователей до 12—16, исполь­ зование микропроцессоров в преобразователях. Одновре­ менная реализация высоких требований по точности и быст­ родействию затруднена, поэтому создаваемые микроэлект-

Рис. 3.20. Сжема управления на ИМС К252ПН1

Рис. 3.21. Один канал компаратора напряжения на ИМС 252СА1:

а — принципиальная схема; 6 — схема аключения

Рис. 3.22. Один канал ОУ на ИМС 252УД1:

й — принципиальная схема; 0 — схема аключения

Рис. 3J3. Схема коммутатора 252КН1

ронные АЦП (как и ЦАП) можно разделить на три основ­ ные группы — общего применения, быстродействующие и прецизионные. ГИС уступают по точности и быстродейст­ вию полупроводниковым ИМС; они используются для АЦП

иЦАП общего применения.

§3.10. Большие гибридные ИМС

иминросборки

Рост функциональной сложности, использование по­ лупроводниковых БИС в качестве компонентов и свя­ занное с этим повышение плотности монтажа и плотно­ сти ИМС привели к необходимости создания больших гибридных микросхем (БГИС) и микросборок.

Применение БГИС рассмотрим на примере комплек­ та ИМС для цветных телевизионных приемников.

В комплект входит шесть типов интегральных схем— К224ХК1, К224ХКЗ, К224ХАЗ, К224ХА4, К224ХК2, К224УК1, выполненных по толстопленочной техноло­ гии.

БГИС К224ХК1 (декодирующее устройство сигналов цветности систем ПАЛ/СЕКАМ) выполняет функции усилителя-ограничителя сигналов цветности, коммутиро­ вания их и последующей демодуляции. Схема содержит высокоэффективную систему цветовой синхронизации и обеспечивает автоматическое распознавание стандарта принимаемого сигнала. Микросхема содержит более 470 элементов размещена на четырех подложках, соединенных рамкой, и выпускается в 36-выводном металлополимер­ ном корпусе типа 1221Ю36-1 с двусторонним расположе­ нием выводов. БГИС применяется в модулях цветности для двух стандартов.

БГИС К224ХКЗ (декодирующее устройство сигналов цветности системы СЕКАМ) выполняет те же функции, что и БГИС К224ХК1, но только для сигналов одного стандарта. Микросхема имеет оригинальную систему цветовой синхронизации, обеспечивающую надежную за­ щиту от воздействия синусоидальной помехи (65 мА от источника + 12 В).

БГИС К224ХАЗ выполняет функции усилителя ярко­ стного и цветоразностных сигналов и матриц (R—G—В) сигналов. В состав микросхемы входят селектор синхро­ импульсов и формирователи кадрового и строчных стробимпульсов, которые могут использоваться не только для

модуля цветности, но и всего приемника в целом. Мик­ росхема содержит около 670 элементов.

БГИС К224ХА4 выполняет функции усилителя ярко­ стного и цветоразностного сигналов, БГИС включает мат­ рицу (R—У) сигнала, схему формирования импульсов привязки уровня «черного», селектор синхроимпульсов и формирователи кадрового и строчного стробимпульсов. Микросхема содержит более 380 элементов.

БГИС К224ХК2 выполняет функции схемы цветовой синхронизации сигналов системы ПАЛ, требует несколь­ ко меньшего числа элементов включения по сравнению с аналогичными полупроводниковыми ИМС серии К174. Выпускается в 18-выводном корпусе типа 1221Ю.18-1, содержит около 200 элементов. Применяется в модулях цветности системы ПАЛ/СЕКАМ совместно с микросхе­ мами К224ХК1 и К224ХАЗ.

БГИС К224УК1 (одноканальный видеоусилитель) обеспечивает уровень параметров, соответствующих тре­ бованиям-к телевизионным приемникам унифицирован­ ных стационарных цветных телевизоров (УСЦТ). БГИС содержит в своем составе мощньщ высоковольтные тран­ зисторы и диоды. Применяется совместно с микросхема­ ми К224ХАЗ в модулях цветности. Мйскросхема имеет радиатор, обеспечивающий достаточный теплоотвод.

Микросборки (МСБ) по своему технологическому ис­ полнению не отличаются от гибридных ИМС. По степени интеграции, по своей функциональной сложности микро­ сборки, как правило, соответствуют БГИС. Однако, в от­ личие от последних, микросборки не выпускаются как самостоятельные изделия для широкого применения, а являются микроэлектронными изделиями частного при­ менения, разрабатываемыми для конкретной аппарату­ ры. Характерно, что в состав микросборок могут вхо^ дить и корпусированные ИМС, например ИМС микро­ процессорного набора.

Соединения элементов БГИС и микросборок невоз­ можны без многоуровневой разводки. Трудности созда­ ния многоуровневой разводки связаны с жесткими тре­ бованиями, предъявляемыми к. системе пленочных про­ водников и межслойной изоляции: удельное сопротивле­

ние пленочных	проводников	р^0,01 Ом-см, электриче­
ская прочность	межслойной	изоляции £ ^ 4 0 -1 0 6 В/см,

сопротивление изоляции /?из^.ЮОО Мом при площади пересечения 0,5 мм2, удельная емкость между слоями С0^ 5 пФ/см2. Эти требования ограничивают выбор ма­