I CIRCUITI INTEGRATI I circuiti integrati si presentano come delle

I CIRCUITI INTEGRATI
I circuiti integrati si presentano come delle piccolissime scatoline di plastica con un certo numero di piedini
che fuoriescono (un ragnetto nero con varie zampette).
Un circuito integrato contiene un piccolo chip (pezzetto) di silicio (circa 3 x 3 mm) in cui per successivi
drogaggi P ed N sono stati realizzati transistor, resistenze diodi e condensatori (di piccola capacità, nF). Il
costo del circuito integrato è di molto inferiore rispetto alla realizzazione della scheda elettronica con
componenti tradizionale e singoli.
Ciruito integrato in
contenitore plastico DIP
(Dual In lin Pin)
Interno di un circuito integrato
(IC)
Chip di silicio ingrandito
decine di volte
IC a tre terminali
(LM 7812)
IC a montaggio superficiale
(SMD: Surface Mounted
Device); il circuito stampato
non necessita di foratura
A fianco è riportato lo schema interno dell’integrato stabilizzatore di V
LM7812 che stabilizza la Vout a 12V. E’ inutile cercare di capire come
funzionano i vari transistor interni.
Dobbiamo vedere il circuito integrato come una scatola (con 3 piedini),
con le caratteristiche complessive e il circuito applicativo forniti dal
costruttore del CI (ST, National, Fairchild …).
V input
15 – 30 V
Caratteristiche principali LM7812
V out
I out max
12V
1,5 A
Protezioni
Termica, sovraccarico e SOA
Circuito applicativo
I circuiti integrati si possono dividere in analogici (amplificatori audio, amplificatori operazionali) e digitali
(porte logiche, contatori, memorie, microprocessori).
I circuiti integrati si possono dividere a seconda del numero di transistor che contengono al loro interno:
 SSI <10 (Small-Scale Integration)
 MSI <100 (Medium-Scale Integration)
 LSI <10.000 (Large-Scale Integration)
 VLSI <100.000 (Very-Large Scale Integration)
 ULSI <10.000.000 (Ultra-Large Scale Integration)
I più semplici CI sono i regolatori di V a tre terminali e servono a stabilizzare la V continua di uscita di un
alimentatore stabilizzato.
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Questi regolatori di V forniscono in uscita una tensione fissa (5, 6, 8, 9, 12, 15, 18, 24 V) con correnti
massime di 1.5A. Gli ultimi 2 numeri della sigla indicano la Vout: ad es. LM7812 stabilizza a 12V.
I tre terminali del regolatore sono l’ingresso , l’uscita e la massa come indicato in figura.
In commercio esistono serie adatte a regolare tensioni positive ,
come le classifiche 78XX ed LM340 , e la serie per tensioni
negative , come le 79XX e LM320 (la sigla XX : indica la tensione di
uscita , p. es. 7805, 7912, ecc.) .
Il condensatore di ingresso Ci viene di solito consigliato quando la
distanza tra il regolatore e l’alimentatore non stabilizzato supera il
valore di circa 5 cm ; il suo compito è di compensare la componente induttiva dei collegamenti . Il
condensatore di uscita C₀ a sua volta migliora la risposta del regolatore ai transistori del carico ed evita
indesiderate oscillazioni ad alta frequenza.
E’ importante fornire al circuito integrato una V di ingresso sufficiente affinchè possa funzionare
correttamente: la V input minima deve essere superiore di 2-3 V rispetto alla V out.
Questi circuiti integrati sono provvisti internamente di limitazione di corrente (sovraccarico), di protezione
termica e di protezione SOA.
La limitazione della corrente di uscita interviene nel caso che questa superi circa 1,5A e riportandola come
max a tale valore. Ciò evita la distruzione del chip per sovracorrente.
La protezione termica interviene quando la temperatura del chip supera i 90° C, per cui un apposito
circuito interno riduce la corrente di uscita (I out) e quindi la potenza dissipata internamente e perciò anche
il riscaldamento/temperatura.
Pd = V * I = (Vin - Vout) * Iout
es. Pd = (20 - 12) * 1 = 8 * 1 = 8 W
Pd = potenza dissipata dal circuito integrato
Vin = tensione di ingresso al circuito integrato
Vout = tensione in uscita fornita dal circuito integrato
Iout = corrente in uscita fornita dal circuito integrato
NB Vista la P dissipata, il circuito integrato deve essere montato su un dissipatore/raffreddatore di
alluminio altrimenti non fornirà la corrente di 1A perché interverrà la protezione termica.
La protezione SOA (Safe Operating Area, Opera in Area Sicura) riduce la I out nel caso la potenza dissipata
dal circuito integrato sia troppo elevata (è una doppia sicurezza rispetto alla protezione termica).
Quindi il dispositivo è praticamente “indistruttibile”; naturalmente non si deve superare la V max di
ingresso che è di circa 35V e rispettare la polarità della V di ingresso!
Di seguito è riportato lo schema completo di un alimentatore stabilizzato di tipo duale che utilizza i
regolatori integrati 7812 e 7912 per fornire le due tensioni simmetriche V+ = 12 V e V- = -12 V.
Piedinatura del regolatore di V positivo e negativo
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