Integrated Circuit

Sirkuit Terintegrasi

Sirkuit terpadu (IC) adalah kunci elektronik modern. Mereka adalah jantung dan otak paling sirkuit. Mereka adalah di mana-mana sedikit hitam "chip" yang Anda temukan di hampir setiap papan sirkuit. Kecuali Anda semacam gila, elektronik analog Wizard, Anda mungkin memiliki setidaknya satu IC dalam setiap proyek elektronik Anda membangun, jadi penting untuk memahami mereka, di dalam dan luar.

Sirkuit terpadu yang kecil hitam "chip", ditemukan di seluruh elektronik tertanam.

IC adalah kumpulan komponen elektronik - resistor , transistor , kapasitor , dll - semua dimasukkan ke sebuah chip kecil, dan terhubung bersama-sama untuk mencapai tujuan bersama.Mereka datang dalam segala macam rasa: single-sirkuit gerbang logika, op amp, 555 timer, regulator tegangan, motor controller, mikrokontroler, mikroprosesor, FPGA ... daftar hanya berjalan-dan-on.

Di dalam IC yang

Ketika kita berpikir sirkuit terpadu, chip hitam kecil adalah apa yang datang ke pikiran. Tapi apa yang di dalam kotak hitam?

Nyali sirkuit terpadu, terlihat setelah menghapus bagian atas .

Nyata "daging" ke IC adalah layering kompleks wafer semikonduktor, tembaga, dan bahan lainnya, yang interkoneksi untuk membentuk transistor, resistor atau komponen lain dalam suatu rangkaian. Memotong dan membentuk kombinasi wafer ini disebut mati.

Sebuah gambaran dari sebuah IC mati.

Sementara IC itu sendiri kecil, wafer semikonduktor dan lapisan tembaga terdiri dari sangat tipis.Hubungan antara lapisan yang sangat rumit. Berikut ini sebuah diperbesar bagian dari mati atas:

IC die adalah sirkuit dalam bentuk terkecil yang mungkin, terlalu kecil untuk solder atau terhubung ke. Untuk membuat pekerjaan kami menghubungkan ke IC mudah, kita paket mati. Paket IC ternyata halus, kecil mati, ke dalam chip hitam kita semua kenal.

IC Paket

Paket ini apa yang merangkum terpadu sirkuit mati dan splays keluar menjadi perangkat kita dapat lebih mudah terhubung ke. Setiap koneksi luar pada mati terhubung melalui sepotong kecil kawat emas ke pad atau pin pada paket. Pin perak, ekstrusi terminal pada IC, yang pergi untuk terhubung ke bagian lain dari sirkuit. Ini adalah sangat penting bagi kami, karena mereka yang akan pergi untuk menghubungkan ke seluruh komponen dan kabel di sirkuit.

Ada berbagai jenis paket, masing-masing memiliki dimensi yang unik, pemasangan-jenis, dan / atau pin-hitungan.

Polaritas Menandai dan Pin Penomoran

Semua IC yang terpolarisasi , dan setiap pin unik baik dari segi lokasi dan fungsi. Ini berarti paket harus memiliki beberapa cara untuk menyampaikan yang pin yang. Kebanyakan IC akan menggunakan salah takik atau dot untuk menunjukkan pin adalah pin pertama. (Kadang-kadang kedua, kadang-kadang satu atau yang lain.)

Setelah Anda tahu di mana pin pertama adalah, nomor pin yang tersisa meningkat secara berurutan saat Anda bergerak berlawanan arah jarum jam di sekitar chip.

Mounting Style

Salah satu yang membedakan jenis paket karakteristik utama adalah cara mereka me-mount ke sebuah papan sirkuit. Semua paket termasuk dalam salah satu dari dua jenis pemasangan: melalui lubang (PTH) atau permukaan-mount (SMD atau SMT) Melalui-lubang paket umumnya lebih besar, dan lebih mudah untuk bekerja dengan.. Mereka dirancang untuk terjebak melalui salah satu sisi papan dan disolder ke sisi lain.

Paket permukaan-mount berbagai ukuran dari kecil ke yang sangat kecil. Mereka semua dirancang untuk duduk di salah satu sisi papan sirkuit dan disolder ke permukaan. Pin paket SMD baik mengusir keluar sisi, tegak lurus dengan chip, atau kadang-kadang disusun dalam matriks di bawah chip. IC dalam faktor bentuk ini tidak sangat "tangan-ramah perakitan." Mereka biasanya membutuhkan alat khusus untuk membantu dalam proses.

DIP (dual paket in-line)

DIP, pendek untuk dual in-line paket, adalah yang paling umum paket melalui lubang IC akan Anda temui. Chip ini sedikit memiliki dua baris paralel pin memperluas tegak lurus keluar dari persegi panjang, hitam, perumahan plastik.

28-pin ATmega328 adalah salah satu DIP-dikemas mikrokontroler lebih populer (terima kasih, Arduino!).

Setiap pin pada DIP IC spasi 0,1 "(2.54mm), yang merupakan jarak standar dan sempurna untuk sepatutnya menjadi breadboards dan papan prototyping lainnya. Dimensi keseluruhan paket DIP tergantung pada jumlah pin, yang mungkin mana saja dari empat sampai 64.

Daerah antara setiap baris dari pin sempurna spasi untuk memungkinkan DIP IC mengangkang daerah pusat papan tempat memotong roti. Ini memberikan masing-masing pin baris sendiri di papan, dan memastikan mereka tidak singkat satu sama lain.

Selain digunakan di breadboards, DIP IC juga dapat disolder ke PCB. Mereka dimasukkan ke salah satu sisi papan dan disolder ke tempatnya di sisi lain. Kadang-kadang, bukan menyolder langsung ke IC, itu ide yang baik untuk socket chip. Menggunakan soket memungkinkan untuk DIP IC untuk dihapus dan bertukar keluar, jika hal itu terjadi untuk "membiarkan asap biru keluar."

Biasa soket DIP (atas) dan soket ZIF dengan dan tanpa IC.

Permukaan-Mount (SMD / SMT) Paket

Ada berbagai macam jenis paket permukaan-mount hari ini. Dalam rangka untuk bekerja dengan IC permukaan-mount yang dikemas, Anda biasanya membutuhkan papan sirkuit cetak kustom (PCB ) dibuat untuk mereka yang memiliki pola pencocokan tembaga yang mereka disolder.

Berikut adalah beberapa yang lebih umum jenis paket SMD luar sana, mulai di tangan-solderability dari "bisa dilakukan" untuk "bisa dilakukan, tetapi hanya dengan alat khusus" untuk "bisa dilakukan hanya dengan sangat khusus, alat biasanya otomatis".

Kecil-Outline (SOP)

Kecil-garis IC (SOIC) paket adalah sepupu permukaan-mount dari DIP. Ini adalah apa yang Anda dapatkan jika Anda membungkuk semua pin pada DIP yang luar, dan menyusut itu ke ukuran.Dengan tangan yang stabil, dan menutup mata, paket ini adalah salah satu bagian SMD termudah untuk solder tangan. Pada paket SOIC, masing-masing pin biasanya jarak sekitar 0,05 "(1.27mm) dari depan.

The SSOP (menyusut paket kecil-garis) adalah versi lebih kecil dari paket SOIC. Lain, paket yang sama IC termasuk TSOP (thin paket kecil-garis) dan TSSOP (tipis-shrink paket kecil-garis).

Sebuah 16-Channel Multiplexer ( CD74HC4067 ) dalam paket SSOP 24-pin. Terpasang pada papan di tengah (kuartal ditambahkan untuk ukuran-perbandingan).

Banyak, IC tunggal berorientasi tugas yang lebih sederhana seperti MAX232 atau multiplexerdatang dalam SOIC atau SSOP bentuk.

Quad datar Paket

Splaying IC pin di keempat arah membuat Anda sesuatu yang mungkin terlihat seperti paket datar quad (QFP). QFP IC mungkin memiliki mana saja dari delapan pin per sisi (32 total) untuk ke atas dari tujuh puluh (300 + total). Pin pada IC QFP biasanya jarak dengan mana saja dari 0.4mm ke 1mm. Varian yang lebih kecil dari paket QFP standar termasuk tipis (TQFP), sangat tipis (VQFP), dan low-profile (LQFP) paket.

The ATmega32U4 dalam 44-pin (11 di setiap sisi) paket TQFP.

Jika Anda diampelas kaki dari sebuah IC QFP, Anda mendapatkan sesuatu yang mungkin terlihat seperti no-lead (QFN) paket quad-datar. Koneksi pada paket QFN kecil, terkena bantalan di tepi sudut bawah IC. Kadang-kadang mereka membungkus, dan terpapar pada kedua sisi dan bawah, paket lain hanya mengekspos pad pada bagian bawah chip.

The multitalenta MPU-6050 IMU sensor datang dalam paket QFN yang relatif kecil, dengan 24 jumlah pin bersembunyi di tepi bawah IC.

Tipis (TQFN), sangat tipis (VQFN), dan mikro-lead (MLF) paket variasi kecil dari paket QFN standar. Bahkan ada ganda tanpa timbal (DFN) dan tipis-ganda no-lead (TDFN) paket, yang memiliki pin pada dua sisi.

Banyak mikroprosesor, sensor, dan IC modern lainnya datang dalam QFP atau QFN paket.Populer ATmega328 mikrokontroler ditawarkan di kedua paket TQFP dan QFN-jenis (MLF) bentuk, sementara kecil accelerometer / giroskop seperti MPU-6050 datang dalam bentuk QFN miniscule.

Ball Grid Array

Akhirnya, untuk IC benar-benar maju, ada bola grid array (BGA) paket. Ini adalah luar biasa paket kecil yang rumit di mana bola kecil solder disusun dalam grid 2-D di bawah IC. Kadang-kadang bola solder melekat langsung ke mati!

Paket BGA biasanya disediakan untuk mikroprosesor canggih, seperti orang-orang di pcDuinoatau Raspberry Pi .

Jika Anda dapat menyerahkan solder BGA-paket IC, menganggap diri Anda seorang solderer induk. Biasanya, untuk menempatkan paket ini ke PCB membutuhkan prosedur otomatis yang melibatkan pick-dan-tempat mesin dan oven reflow.

IC umum

Sirkuit terpadu yang lazim dalam banyak bentuk di elektronik, sulit untuk menutupi segala sesuatu. Berikut adalah beberapa dari IC yang lebih umum yang mungkin Anda alami dalam elektronik pendidikan.

Logika Gates, Timer, pergeseran register, dll

Gerbang logika, blok bangunan lebih IC sendiri, dapat dikemas ke dalam sirkuit terpadu mereka sendiri. Beberapa gerbang logika IC mungkin berisi beberapa gerbang dalam satu paket, seperti ini quad-masukan gerbang AND:

Gerbang logika dapat dihubungkan dalam sebuah IC untuk membuat timer, counter, kait, register geser, dan sirkuit logika dasar lainnya. Sebagian besar sirkuit sederhana dapat ditemukan dalam paket DIP, serta SOIC dan SSOP.

Mikrokontroler, Mikroprosesor, FPGA, dll

Mikrokontroler, mikroprosesor, dan FPGA, semua ribuan kemasan, jutaan, bahkan milyaran transistor dalam satu chip kecil, semua sirkuit terpadu. Komponen-komponen ini ada di berbagai dalam fungsi, kompleksitas, dan ukuran; dari mikrokontroler 8-bit seperti ATmega328 dalamArduino , untuk kompleks 64-bit, multi-core kegiatan pengorganisasian mikroprosesor di komputer Anda.

Komponen ini biasanya IC terbesar di sirkuit. Mikrokontroler sederhana dapat ditemukan dalam paket mulai dari DIP untuk QFN / QFP, dengan pin jumlah berbaring di suatu tempat antara delapan dan seratus. Sebagai komponen ini tumbuh dalam kompleksitas, paket akan sama rumitnya. FPGA dan kompleks mikroprosesor dapat memiliki ke atas dari seribu pin dan hanya tersedia dalam paket lanjutan seperti QFN, LGA, atau BGA.

Sensor

Sensor digital modern, seperti sensor suhu, akselerometer , dan giroskop semua datang dikemas ke dalam sirkuit terpadu.

IC ini biasanya lebih kecil dari mikrokontroler, atau IC lain pada papan sirkuit, dengan pin jumlah di kisaran 3-20. Sensor DIP IC menjadi langka, seperti komponen modern biasanya ditemukan di QFP, QFN, bahkan paket BGA.