Интегральные микросхемы

Интегральная микросхема это готовый функциональный узел в одном корпусе: усилитель, стабилизатор, логический элемент, интерфейсный драйвер или целый микроконтроллер. Использовать готовый узел почти всегда дешевле и надежнее, чем собирать его из отдельных транзисторов. В разделе собраны микросхемы от Texas Instruments, Analog Devices, STMicroelectronics, Microchip, Infineon, onsemi, NXP и других производителей.

Основные группы

• Линейные: операционные усилители, компараторы, звуковые и измерительные усилители. Работают с аналоговым сигналом.
• Логические: буферы, триггеры, счетчики, мультиплексоры, преобразователи уровней. Базовые кирпичи цифровых узлов.
• Встраиваемые: микроконтроллеры, микропроцессоры, ПЛИС. Мозг устройства, который выполняет вашу программу.
• Управление питанием: стабилизаторы, преобразователи, драйверы ключей и светодиодов, супервизоры. Собраны в разделе PMIC.
• Интерфейсные: драйверы и приемопередатчики RS-485, CAN, USB, расширители портов, согласователи уровней.
• Сбор данных: аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи, цифровые потенциометры.
• Синхронизация: генераторы, таймеры, часы реального времени, буферы тактового сигнала.
• Память: модули памяти и контроллеры к ним.

Ключевые параметры

Параметр	Почему важен
Напряжение питания	Определяет совместимость с остальной схемой, типовые уровни 1,8, 3,3 и 5 В
Логические уровни	Микросхемы на 3,3 и 5 В без согласования соединять рискованно
Ток потребления	Критичен для автономных устройств и расчета питания
Рабочая температура	Коммерческий диапазон, индустриальный от минус 40, автомобильный шире
Корпус	DIP для макета и ремонта, SOIC и QFP для серии, BGA для плотных плат
Быстродействие	Полоса пропускания у аналоговых, тактовая частота у цифровых

Один и тот же кристалл выпускается в разных корпусах, и от выбора зависит технология монтажа. Разбор типоразмеров и отличий собран в статье Корпуса микросхем и типоразмеры SMD.

Первоисточник параметров это документация производителя, а не таблицы с форумов. В даташите указаны предельные режимы, графики зависимости от температуры и рекомендованная схема включения с номиналами обвязки. Микросхема, собранная не по рекомендациям производителя, часто работает нестабильно именно из-за обвязки, а не из-за самой детали.

Частые вопросы

Как подобрать замену снятой с производства микросхеме?
Сверяют не название, а параметры по документации: питание, ток, быстродействие, цоколевку и корпус. Методика с типичными ошибками разобрана в статье Аналоги электронных компонентов.

Что универсальнее для аналоговых задач?
Операционный усилитель: в зависимости от обвязки он становится усилителем, компаратором, фильтром или буфером. Типовые схемы включения с расчетами собраны в статье Операционные усилители.

Можно ли соединить микросхемы на 5 и 3,3 В напрямую?
Иногда да, но чаще нужен преобразователь уровней: подача 5 В на вход трехвольтовой микросхемы может ее повредить. Для полной развязки цепей применяют изоляторы и оптопары.

Почему микросхема греется?
Либо она отдает большую мощность и нуждается в теплоотводе, либо режим выходит за паспортный, либо ошибка в обвязке. У корпусов с теплоотводящей площадкой снизу обязателен полигон на плате, без него перегрев наступит даже при штатной нагрузке.

Для обвязки понадобятся резисторы и конденсаторы, а силовую часть строят на компонентах из раздела дискретных полупроводников. Как устроено импульсное управление мощностью, читайте в статье ШИМ: что это, как работает и где применяется.