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I circuiti integrati

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TOMMY's
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I circuiti integrati

Messaggio Da TOMMY's il Lun Ago 18, 2008 5:29 pm

L'avvento dei circuiti integrati ha senz'altro cambiato il modo di
pensare, ovvero di progettare un circuito elettronico. Quando si lavora
con componenti singoli, detti "discreti", ci si preoccupa di
determinare per ognuno di essi le giuste condizioni di funzionamento,
in termini di tensioni e correnti, e quindi di collegare un componente
all'altro in modo da ottenere un corretto comportamento d'insieme. Con
i circuiti integrati, invece, si ragiona a "blocchi", ovvero a funzioni
logiche.
Un circuito integrato contiene al suo interno un numero elevatissimo di
componenti: principalmente transistor, ma anche resistenze, diodi ed
altro.
Un amplificatore operazionale u741
Naturalmente
non si tratta di transistori confezionati nel loro involucro e dotati
di zampe di collegamento, come quelli visti nelle lezioni precedenti;
occorre infatti pensare che il cuore di un transistor non è altro che
una minuscola particella di silicio (o altro materiale semiconduttore)
opportunamente trattato, e che realizzando i collegamenti con
procedimenti studiati al microscopio è possibile ottenere su una
piastrina di pochi millimetri quadrati un circuito completo formato da
migliaia di transistori.
Non è pensabile cercare di capire come funziona un circuito integrato
al suo interno, anche avendone uno schema dettagliato. La complessità
di alcuni di essi è infatti notevole, tra l'altro per il motivo che
certi componenti, facilmente disponibili nei circuiti tradizionali (ad
esempio i condensatori), non possono essere realizzati in spazi così
ridotti ed allora si ricorre a circuitazioni che sostituiscono
determinate funzioni a spese di un notevole aumento del numero di
componenti di altro tipo, più facilmente realizzabili con quelle
tecnologie.
Si faccia tuttavia attenzione a non abusare dei circuiti integrati: a
volte è molto più semplice usare tre o quattro transistor, piuttosto
che cercare l'integrato che svolga quella particolare funzione;
inoltre, mentre lavorando con componenti discreti (cioè componenti
sfusi, come quelli usati fino ad ora) si consegue una migliore
comprensione, il circuito integrato si presenta come una magica scatola
nera! Per concludere: usiamoli soltanto quando non se ne può fare a
meno.

Gli amplificatori operazionali


Ma facciamo qualche esempio pratico: un circuito integrato molto
diffuso è il cosiddetto "amplificatore operazionale". Fondamentalmente
si tratta di un circuito caratterizzato da una grande sensibilità,
ovvero da un elevato fattore di amplificazione. Uno dei suoi impieghi
più caratteristici consiste nel confrontare due tensioni, applicate ai
suoi ingressi, che sono due (uno detto invertente ed uno non
invertente): in funzione di tali tensioni, l'uscita dell'amplificatore
operazionale assume generalmente un valore limite, vale a dire zero o
massimo.
Vedremo in seguito questi componenti in maniera più dettagliata, esaminandone qualche applicazione pratica.
I regolatori di tensione


Atri circuiti integrati sono i regolatori di tensione. Una volta, per
costruire un alimentatore stabilizzato, cioè in grado di fornire in
uscita una tensione ben stabile, indipendentemente dalla corrente
assorbita, era necessario mettere insieme diversi componenti,
realizzando uno schema più o meno complesso; adesso, con un apposito
circuito integrato che ha solo 3 piedini da collegare, chiunque può
costruirsi con estrema facilità un ottimo alimentatore di elevate
caratteristiche. Per cominciare faremo uso proprio di un integrato
appartenente alla famiglia dei regolatori di tensione, della serie
L7800.
Il
suo aspetto è quello che si vede in figura: ci sono solo 3 piedini di
collegamento, ovvero un ingresso, un'uscita ed il collegamento di
massa, che in inglese viene chiamato "ground". Il suo impiego è
piuttosto semplice, e noi lo useremo in abbinamento all'alimentatore
descritto nelle parti 2 e 3 di questo corso. In funzione della tensione
che vogliamo ottenere in uscita, dovremo comprare un diverso integrato,
come si vede nella tabella.
Naturalmente, se ci occorre in uscita una tensione superiore a 9 volt,
non potremo utilizzare l'alimentatore così come descritto nelle parti 2
e 3, poichè in quel caso si prevedeva una tensione di uscita di circa
12 volt, ma senza stabilizzazione. Questi circuiti integrati sono in
grado di regolare perfettamente la tensione, nel senso che la abbassano
con precisione al valore richiesto, ma se la tensione che ricevono in
ingresso non è abbastanza alta, non possono certo funzionare. Occorre
quindi utilizzare per il nostro alimentatore un trasformatore che dia
sul secondario una tensione più alta, pari a circa una volta e mezzo
quella di uscita. Ad esempio, per un' uscita di 12 volt, useremo
l'integrato L 7812 con un trasformatore che fornisce da 15 a 18 volt;
per un'uscita di 18 volt useremo l'integrato L 7818 con un
trasformatore che fornisce da 24 a 27 volt, e così via.
I circuiti integrati della serie L7800 sono in grado di erogare una
corrente di 1 ampere; quindi per sfruttare in pieno le loro
caratteristiche occorre che anche il trasformatore usato
nell'alimentatore possa dare tale corrente senza surriscaldarsi. Tutti
i dati necessari sono comunque riassunti nella tabella qui sotto.


tensione in uscitasigla del circuito integratotensione del trasformatorepotenza del trasformatore
5 voltL 7805circa 7 voltcirca 8 watt
7,5 voltL 7875circa 10 voltcirca 12 watt
9 voltL 7809circa 13 voltcirca 15 watt
12 voltL 7812circa 15 voltcirca 20 watt
15 voltL 7815circa 18 voltcirca 25 watt
18 voltL 7818circa 24 voltcirca 30 watt
24 voltL 7824circa 30 voltcirca 40 watt



Lo schema illustra il modo di impiegare il circuito integrato, in
unione all'alimentatore visto nelle lezioni precedenti. In pratica
l'uscita dell'alimentatore arriva all'integrato, sul piedino di
sinistra, mentre il piedino centrale è collegato alla massa del
circuito. Sul piedino di uscita (quello di destra) sarà disponibile la
tensione di uscita, perfettamente stabile, e di valore corrispondente a
quella nominale dell'integrato (in figura è stato scelto, come esempio,
un regolatore per 12 volt di uscita). Se intendete far funzionare il
circuito alla massima potenza e per tempi lunghi è consigliabile
provvedere al raffreddamento del circuito integrato; esso è infatti
dotato di un apposito foro che permette di fissarlo, tramite vite con
dado, su una piastrina metallica, di alluminio o di rame, atta a
dissipare il calore. Fate attenzione che tale piastrina non vada a
toccare i piedini dell'integrato stesso nè altre parti del circuito,
perchè potrebbe creare contatti accidentali e causare danni a qualche
componente.


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