Суть знаменитых микросхем проста - эта та же самая схема на обычных либо полевых транзисторах, но в интегральном исполнении. Начнем с аналоговых микросхем. Как устроена обычная схема? Транзисторы и диоды представляют собой крохотные полупроводниковые кристаллы, каждый из которых заключен в отдельный корпус с выводами. Готовые детали соединяются вместе с резисторами, конденсаторами и прочими деталями в нужную схему. Микросхема же представляет собой кристалл больших размеров, в котором травлением, напылением в вакууме, диффузией и прочими процессами формируется сразу нужное для схемы количество транзисторов и диодов. Прямо здесь же в кристалле напылением металлических дорожек они в эту самую нужную схему и соединяются. Напылением между токопроводящими дорожками углерода либо сплава с высоким сопротивлением создаются резисторы, опять-таки сразу же включенными в нужную часть схемы. Так что, к сожалению, такую готовую схему мы уже не можем никак изменить, извлечь из нее какую-то деталь и заменить на другую. Она вся представляет собой монолит. Отсюда и слово "интегральная" - то есть "объединенная".
Вы уже представляете, что вам нужно знать, чтобы использовать какой-то новый незнакомый вам транзистор. Нужна его цоколевка - то есть где у него база или эмиттер. Еще нужны параметры: допустимые напряжения, максимальная частота, на которой он способен работать и т.д. А у микросхемы?
Первое - это цоколевка. Выводы микросхемы обозначаются просто номерами, а количество разновидностей их корпусов невелико. Принцип простой, похожий на то, что есть у радиоламп. Выводы маркируются от ключа - углубления в пластмассовом корпусе или выступа металлического корпуса. По часовой стрелке, если смотреть снизу, со стороны печатных дорожек. Или против часовой стрелки, если смотреть на микросхему сверху.
Второе - типовая схема включения. Именно на ней показано, что, например, вторая ножка микросхемы - это вход, а седьмая соединяется с общим проводом. Также на типовой схеме включения показаны так называемые "навесные элементы" - обычные радиодетали, которые надо подключить к микросхеме, чтобы она заработала. Например, конденсаторы большой емкости просто физически невозможно создать в интегральном исполнении в кристалле микросхемы. Поэтому в таких случаях микросхемы имеют отдельные выводы для их подключения снаружи. Или вот еще пример: есть немало микросхем-радиоприемников. Они содержат внутри все или почти все узлы приемника - усилители, детектор, преобразователи частоты и т.д. Но ведь создатели микросхемы не знают, хотите вы принимать один или несколько диапазонов, и какие именно. К тому же катушки индуктивности, да еще подстраиваемые, тоже невозможно впихнуть в микросхему. Вот на типовой схеме и показано, к каким ножкам микросхемы нужно подключить, например входной колебательный контур или переключатель на несколько контуров.
Еще на типовой схеме включения бывают показаны перемычки между выводами микросхемы. Так ее создатели борются с негибкостью микросхем. Вот пример: в микросхеме-радиоприемнике выход детектора и вход УНЧ обычно не соединяют внутри. Если вы создаете простой вещательный приемник, то между ними надо будет поставить регулятор громкости, а если приемник для радиоуправляемой модели - то просто соединить эти выводы перемычкой.
Ну, и третье, что нам нужно знать о микросхеме - это ее параметры. Это диапазон допустимых напряжений питания, потребляемый ток, ну а дальше уже соответственно ее назначению. Скажем для усилителя - это выходная мощность, коэффициент нелинейных искажений и т.д. Как правило, параметры также снабжаются еще и текстовым описанием назначения и некоторых особенностей прибора.
Свой первый опыт работы с аналоговыми микросхемами мы получим на регулируемом стабилизаторе напряжения LM317. Для таких микросхем достаточно трех выводов, поэтому их делают в обычном корпусе от транзисторов. Ниже приведена цоколевка этой микросхемы и ее типовая схема включения, как стабилизатора напряжения (хотя на этой микросхеме по другой схеме можно собрать также и стабилизатор силы тока).
Параметры микросхемы таковы:
- максимальное входное напряжение - 40 В
- диапазон выходных напряжений - 1,25 - 37 В
- разница между входным и выходным напряжением - не менее 2,5 В
- максимальный ток нагрузки (при использовании радиатора) - до 1,5 А
- максимальная рассеиваемая мощность (на радиаторе) - до 20 Вт
А из текстового описания важно, что микросхема имеет встроенную защиту от короткого замыкания и от перегрева. В таких случаях ее регулирующий транзистор закроется, отключив нагрузку, и микросхема не пострадает.
Схема включения проста. Подстроечным резистором R2 сопротивлением 4,7 - 5 кОм с помощью отвертки и подключенного к выходу вольтметра устанавливается требуемое выходное напряжение. Очень важны конденсаторы, установленные на входе и выходе микросхемы. Дело в том, что стабилизатор, точно отслеживающий изменения напряжений, содержит усилители. И без этих конденсаторов они могут самовозбудиться, создавая помехи и скачки напряжения. Поэтому эти конденсаторы следует ставить недалеко от микросхемы. Также нежелательно применение бумажных конденсаторов из-за их значительной паразитной индуктивности и неспособности в должной степени быстро реагировать на изменения потенциала. Желательны керамические или хотя бы пленочные конденсаторы на рабочее напряжение не ниже 50 В.
Конечно, бывает, что такие микросхемы используются для питания стабилизированным напряжением совсем уж маломощных потребителей, так что они способны с ними справиться даже без дополнительного теплоотвода. Но для серьезной нагрузки необходимо использование даже не просто алюминиевой пластинки, а настоящего ребристого радиатора (продаются в магазинах радиотоваров).
Так что вас теперь уже не затруднит, если, например, вам понадобится запитать радиоприемник с 6-вольтовым питанием от автомобильного аккумулятора хоть в 12, хоть в 24 вольта.
Итак, для нашей следующей практической работы запаситесь следующими вещами:
сразу двумя микросхемами LM317 со всей необходимой обвязкой - подстроечными и постоянными резисторами, конденсаторами.
радиаторами для этих микросхем с размером основания не меньше, чем 4х5 см. Можете купить один радиатор большего размера и распилить его пополам.
еще непременно понадобится полдюжины диодов с барьером Шоттки на ток 3 - 5 А и напряжение 40 - 60 В. Например SR340, SR540, SB360 и т.п.
