所謂的混合集成電路是由模擬集成電路和數(shù)字集成電路構(gòu)成的。常見(jiàn)的混合集成電路有時(shí)基集成電路、開關(guān)電源控制集成電路等。

時(shí)基集成電路

時(shí)基集成電路也叫時(shí)基芯片，是一種可以產(chǎn)生時(shí)間基準(zhǔn)和能完成各種定時(shí)控制功能的模擬集成電路。目前常用的時(shí)基芯片是555 單時(shí)基芯片和556 雙時(shí)基芯片。下面以555 單時(shí)基芯片為例進(jìn)行介紹。

(1)構(gòu)成

555 單時(shí)基芯片(型號(hào)主要有EN555、HA17555、CA555、LM555)有DIP-8 雙列直插8腳和SOP-8(SMP)兩種封裝形式。它的內(nèi)部由電阻分壓器、比較器、RS 觸發(fā)器、放電開關(guān)、輸出電路5 個(gè)部分構(gòu)成，如圖4-145所示。它的引腳功能如表4-4所示。555 單時(shí)基芯片是由于它內(nèi)部的3 個(gè)5kΩ分壓電阻而得名的。

圖4-145　555單時(shí)基芯片實(shí)物和內(nèi)部構(gòu)成方框圖

表4-4　555單時(shí)基芯片的引腳功能

(2)工作原理

首先，電源電壓VCC 通過(guò)R1、R2、R3 取樣后，產(chǎn)生(1/3)VCC 和(2/3)VCC 兩個(gè)取樣電壓。其中，(1/3)VCC 作為基準(zhǔn)電壓加到比較器A2 的反相輸入端，(2/3)VCC 作為基準(zhǔn)電壓加到比較器A1 的同相輸入端。

當(dāng)555 單時(shí)基芯片的②腳電位低于(1/3)VCC 時(shí)，比較器A2 輸出低電平控制電壓，該電壓加到RS 觸發(fā)器的S 端，使RS 觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)為1 態(tài)。它的Q 端輸出高電平信號(hào)，

端輸出低電平信號(hào)。Q 端輸出的高電平電壓通過(guò)輸出電路放大后從③腳輸出，而

端輸出的低電平使放電管VT 截止。

當(dāng)555 單時(shí)基芯片的⑥腳輸入的電壓超過(guò)(2/3)VCC 后，比較器A1 輸出低電平電壓，該電壓加到RS 觸發(fā)器的R 端使它翻轉(zhuǎn)為0 態(tài)，它Q 端輸出的低電平電壓通過(guò)輸出電路放大后使輸出變?yōu)榈碗娖?，同時(shí)從

端輸出高電平電壓使VT 導(dǎo)通。

另外，觸發(fā)器能否工作受④腳電位的控制。若④腳為低電平，觸發(fā)器不工作;只有④腳為高電平后，觸發(fā)器才能工作。

(3)典型應(yīng)用電路

555 單時(shí)基芯片和少量的阻容元件就可以構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、無(wú)穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(多諧振蕩器)、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和施密特觸發(fā)器。下面介紹555 單時(shí)基芯片構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、無(wú)穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器的基本原理。

① 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。圖4-146所示是555 單時(shí)基芯片構(gòu)成的一種典型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。該電路的核心是555 單時(shí)基芯片、電阻R 和電容C，Ui 是輸入信號(hào)，Uo 是輸出信號(hào)，VCC 是供電電壓。

圖4-146　555單時(shí)基芯片構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

當(dāng)輸入信號(hào)Ui 為低電平，使555 的②腳電位低于(1/3)VCC 時(shí)，555 的③腳輸出高電平電壓，而且它內(nèi)部的放電管截止，此時(shí)，VCC 通過(guò)R 對(duì)C 充電。當(dāng)C 兩端的充電電壓超過(guò)(2/3)VCC 后，555 內(nèi)的RS 觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，③腳輸出低電平電壓，同時(shí)它內(nèi)部的放電管導(dǎo)通，通過(guò)⑦腳使C 快速放電。C 充電到(2/3)VCC 的時(shí)間就是波形的高電平寬度，即tW = 1.1RC。

由于555 只有②腳輸入低電平信號(hào)后，③腳才能輸出一個(gè)高電平脈沖，所以該電路屬于單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。

② 無(wú)穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。圖4-147所示是555 單時(shí)基芯片構(gòu)成的一種典型無(wú)穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。該電路的核心是555 單時(shí)基芯片、電阻R1/R2 和電容C。UC 是輸入信號(hào)，Uo 是輸出信號(hào)，VCC 是供電電壓。

圖4-147　555單時(shí)基芯片構(gòu)成的無(wú)穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

通電瞬間，電源電壓VCC 通過(guò)R1、R2 對(duì)C 充電，充電電壓使UC 不足(1/3)VCC 時(shí)，555的③腳不僅輸出高電平電壓，而且它內(nèi)部的放電管截止。隨著C 充電的不斷進(jìn)行，當(dāng)C 兩端的充電電壓超過(guò)(2/3)VCC 后，555 內(nèi)的RS 觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，使③腳輸出低電平，同時(shí)它內(nèi)部的放電管導(dǎo)通，通過(guò)R2 使C 快速放電。當(dāng)C 兩端電壓低于(1/3)VCC 后，555 的③腳再次輸出高電平，重復(fù)以上過(guò)程，從而形成了多諧振蕩脈沖。

③ 施密特觸發(fā)器。圖4-148所示是555 單時(shí)基芯片構(gòu)成的一種典型燈光自動(dòng)控制電路。該電路的核心是由555 單時(shí)基芯片、光敏電阻RG 等元器件構(gòu)成的施密特觸發(fā)器。

圖4-148　燈光自動(dòng)控制電路

無(wú)光照時(shí)，光敏電阻RG 的阻值較大，電源VCC 通過(guò)R 分壓后提供電壓為(1/2)VCC，而555 的⑤腳電位在C 的作用下低于(1/2)VCC，所以555 的③腳電位為低電平，不能為繼電器K 的線圈供電，K 的觸點(diǎn)吸合，接通EL 的供電回路，EL 發(fā)光。有光照時(shí)，RG 的阻值迅速變小，使555 的②、⑥腳電位低于(1/3)VCC 后，555 的③腳輸出高電平電壓，該電壓使K 的線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，致使K 內(nèi)的觸點(diǎn)釋放，EL 熄滅，實(shí)現(xiàn)燈光的自動(dòng)控制。

開關(guān)電源控制集成電路

他勵(lì)式開關(guān)電源控制集成電路是采用了模擬電路和數(shù)字電路構(gòu)成的，下面以典型的UC/KA3842 為例進(jìn)行介紹。

(1)特點(diǎn)

UC/KA3842 屬于單端輸出脈寬控制芯片，它是一種高性能的固定頻率電流型控制電路，采用它構(gòu)成的開關(guān)電源廣泛應(yīng)用在彩色電視機(jī)、彩色顯示器、VCD、DVD、充電器、衛(wèi)星接收機(jī)等電子設(shè)備中。它主要的優(yōu)點(diǎn)是外接元器件少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低。它的內(nèi)部電路包括如下性能：一是可調(diào)整的充放電振蕩器，可精確控制占空比;二是采用電流型控制，并可在500kHz 高頻狀態(tài)下工作;三是誤差放大器具有自動(dòng)補(bǔ)償功能;四是帶鎖定的PWM 控制電路，可進(jìn)行逐個(gè)脈沖的電流控制;五是具有內(nèi)部可調(diào)整基準(zhǔn)電壓，具有欠電壓保護(hù)鎖定功能;六是采用圖騰柱輸出電路，提供大電流輸出，輸出電流可達(dá)到±1A;七是可直接驅(qū)動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)管或雙極三極管。

(2)實(shí)物與構(gòu)成

UC/KA3842、UC/KA3843 有雙列直插Minidip(DIP)式和雙列貼片SO8 式兩種封裝結(jié)構(gòu)，如圖4-149所示，它的引腳功能見(jiàn)表4-5。

圖4-149　UC/KA3842的實(shí)物和內(nèi)部構(gòu)成方框圖

表4-5　UC/KA3842的引腳功能

提示

UC3842～UC3845/UC2842～UC2845 屬于一個(gè)系列產(chǎn)品，僅供電端⑦腳的啟動(dòng)電壓、關(guān)閉電壓和激勵(lì)脈沖輸出端⑥腳輸出的激勵(lì)信號(hào)的最大占空比不同，見(jiàn)表4-6。

表4-6　UC3842～UC3845/UC2842～UC2845主要參數(shù)

(3)基本原理

當(dāng)UC3842 的⑦腳電壓達(dá)到16V 后，UC3842 內(nèi)的啟動(dòng)電路開始啟動(dòng)，通過(guò)5V 基準(zhǔn)電壓形成電路產(chǎn)生5V 電壓，該電壓不僅由⑧腳輸出，而且為它內(nèi)部的振蕩器、PWM 調(diào)制器等電路供電。振蕩器獲得供電后開始工作，利用④腳外接的RC 元件產(chǎn)生振蕩脈沖，該脈沖通過(guò)邏輯電路處理后產(chǎn)生矩形脈沖，再通過(guò)推挽放大器放大后從⑥腳輸出。

當(dāng)它的②腳輸入電壓升高或①腳電位下降時(shí)，都會(huì)導(dǎo)致它⑥腳輸出的脈沖的占空比減小;而③腳輸入的電壓升高時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致⑥腳輸出的激勵(lì)脈沖的占空比減小。

(4)典型應(yīng)用電路

圖4-150所示是愛(ài)國(guó)者400A 彩色顯示器的主電源電路。該電路是以芯片I801(UC3842)為核心構(gòu)成的。②腳外接的VR801、R817、R818 是誤差取樣電路;⑦腳外接的D808、C821組成的整流、濾波電路不僅為I801 提供啟動(dòng)后的工作電壓，而且為誤差取樣電路提供取樣電壓;④腳外接的C812、R823、R820 是振蕩器的外接定時(shí)元件，R822 是行頻觸發(fā)脈沖輸入限流電阻;③腳外接的C817、R828 構(gòu)成開關(guān)管電流檢測(cè)信號(hào)輸入電路。

圖4-150　UC/KA3842的典型應(yīng)用電路