De ge´ntegreerde schakeling

gs.png
Hierboven een afbeelding van een fictieve voorstelling van een ge´ntegreerde schakeling.

De ge´ntegreerde schakeling een vertalingvan het Engelse Integrated Circuit welke meestal is afgekort tot IC , is een samenstelling van verschillende elektronische componenten (zoals transistors, weerstanden, dioden en dergelijke) op een enkel stuk halfgeleidermateriaal meestal Silicium(Si).

Deze samengestelde elektronische componenten vormen zogenaamde poorten(uitleg volgt verderop). Afhankelijk van het soort IC worden er ÚÚn, enkele, of veel poorten toegepast welke tesamen in 1-behuizing zijn geplaatst.

Bij grotere IC's spreekt men ook wel van chip of microchip. Deze microchip's kunnen ontelbaare hoeveelheden elektronische componenten bevatten.
IC's zijn tegenwoordig in bijna alle elektrische toestellen van enige complexiteit (computers, mobiele telefoons, wasmachines, auto's) aanwezig.

Vanwege het enorme aantal verschillende IC's worden er hier slechts enkele veel toegepaste IC's besproken.
Omdat iedere fabrikant tegenwoordig uitgebreide "datasheets" van de IC's via het internet beschikbaar heeft, is verdere diepgang overbodig.

Er bestaat geen universeel symbool voor een IC binnen elektronica schakelingen.

Een IC kan uit ÚÚn of meerdere zogenaamde logische poorten of uitermate complexe logica, welke veel componenten omvat bestaan.

Op finimuis.nl worden IC's weergegeven als een logische poort, driehoek, vierkant of rechthoek met genummerde aansluitingen en vaak voorzien van functie-benamingen.
De cijfers welke bij de aansluitingen staat, komen overeen met de pinnen van het daadwerkelijke IC. Daarover meer uitleg in het gedeelte behuizingen.

De Logische Poort

poort.png
Hierboven ziet u een voorbeeld van een AND logische poort, zoals deze in schakelingen op finimuis.nl worden toegepast. Links zijn de ingangen en rechts is de uitgang geplaatst.
De letter geeft in dit specifieke geval aan dat het de eerste poort van het IC betreft. Deze AND-poort is een onderdeel van het SN7408 IC en bevat 4 gelijke poorten.
Klik hier voor de datasheet van het SN7408 IC.

In de elektronica zijn logische poorten schakelingen of bouwstenen die werken volgens de booleaanse logica.
De meest kenmerkende eigenschappen van logische schakelingen zijn:
  • ze zijn functioneel
  • ze kunnen maar twee verschillende uitvoermogelijkheden hebben
  • de uitvoer kan worden ge´nterpreteerd als ÚÚn(1) en nul(0)
  • ook kan de uitvoer worden ge´nterpreteerd als waar(1) en niet waar(0)
  • ook kan de uitvoer worden ge´nterpreteerd als hoog(1) en laag(0)
  • ze kunnen ÚÚn of meerdere ingangen hebben en maar ÚÚn uitgang

  • Logische poorten zijn voornamelijk opgebouwd uit elektronische componenten zoals transistors, weerstanden en dioden, maar ze kunnen ook bestaan uit elektromagnetische relais, optische of mechanische elementen.

    Logische schakelingen kunnen worden gestuurd met het invoeren van elektrische spanningen

    Naast de afzonderlijke poort-pinnen bezit ieder IC 2 pinnen voor de voedingsspanning. In de datasheet van ieder IC worden deze pinnen in de zogenaamde pin-layout weergegeven, herkenbaar aan de naam: Vdd of Vcc voor de positieve voedingsspanning en GND voor de Massa of Nul.

    Tevens geeft het datasheet informatie over allerlei waarden en overige relevante informatie.

    Klik hier voor een goede weergave van de verschillende logische poorten en hun werking.

    De 555 timer

    555.png
    Hierboven ziet u een schematische voorstelling van een veel gebruikte 555(timer).

    Binnenin het symbool zijn de pin-nummers geplaatst welke overeenkomen met de pinnen van de behuizing van het IC.

    Buitenom zijn bij het symbool de functie van iedere desbetreffende pin aangegeven.

    Klik hier voor een uitgebreide beschrijving van de 555

    Klik hier voor de datasheet van de 555 timer.

    De Operationele Versterker

    opamp.png
    Hierboven ziet u een schematische basis voorstelling van een Operationele Versterker.

    Een operationele versterker wordt vaak OpAmp genoemd, welke een afkorting van de Engelse naam operational amplifier is.

    De OpAmp is een actieve elektronische component, in de vorm van een ge´ntegreerde schakeling welke een zeer hoge versterkingsfactor heeft Aoneindig waarmee de ingangsspanning na vergelijking versterkt op de uitgang wordt aangeboden.

    De uitgangsspanning wordt doorgaans beperkt door de aangelegde voedingsspanning, terwijl ook de maximale uitgangsstroom afhankelijk is van de externe spanningsbron.

    Om met een OpAmp een praktisch bruikbare versterkerschakeling te maken wordt tegenkoppeling toegepast.
    Klik hier voor een duidelijke uitleg aangaande de verschillende manieren van tegenkoppeling.

    De OpAmp bezit een ge´nverteerde en een niet ge´nverteerde ingangen. Deze zijn geheel geplaatst. Geheel rechts is de Uitgang geplaatst.

    Er zijn ook offset null aansluitingen en een positieve V+ en negatieve V- aansluiting beschikbaar.

    Voordat de werking van offset null-aansluitingen van de OpAmp worden uitgelegd, eerst iets over de basiswerking van de OpAmp.
    Hierdoor zal het offset-null principe duidelijker zijn.

    De OpAmp maakt voor z'n versterking gebruik van een spannings-vergelijking tussen de beide ingangsspanningen.
    Vandaar de ge´nverteeerde en niet ge´nverteeerde ingang.

    Het verschil tussen beide ingangsspanningen, wordt namelijk versterkt afgegeven door de uitgang van de OpAmp.

    Vanwege dit feit, moet dus bij geen spanningsverschil tussen de ingangen de uitgang exact 0 Volt afgeven.

    Bij een perfecte (ideale) OpAmp, moet bij geen spanning op de ingangen dit zo zijn. In de praktijk, is de 0 Volt uitgang alleen te bereiken via een klein spanningsverschil op de ingangen.

    Deze spanning wordt in de datasheet meestal aangeduidt als Input Offset Voltage bij een standaard 741 OpAmp bedraagt deze spanning 1 tot maximaal 5 milliVolt.

    Vanwege bovengenoemde heeft de 741 OpAmp offset-null aansluitingen, namelijk pin 1 en 5.
    Om nu de waarden op de ingangen exact gelijk te maken, sluit u beide ingangen op dezelfde spanning aan en plaatst u een variabele weerstand (10 KiloOhm) tussen de offset-null aansluitingen.
    De loper van de variabele weerstand komt aan de negatieve spanningslijn (bij sommige OpAmps, aan GND(0 Volt). Via de variabele weerstand kunt u de uitgangspanning nu op exact 0 Volt regelen.
    Wanneer de offset-null-weerstandswaarde bekend is, kunt u natuurlijk een vaste weerstand met de juiste waarde plaatsen.

    Bij sommige OpAmps is een variabel weerstand van 100 KiloOhm nodig.

    offsetnull.PNG
    Hierboven ziet u een schematische voorstelling van een offset-null-regeling.

    OpAmp's maken gebruik van twee voedingslijnen (positief en negatief).
    Een verbinding met GND wordt veelal in de tegenkoppeling toegepast.

    De wijze van pin nummering is hetzelfde uitgevoerd als bij de Logische Poort. Indien er meerdere OpAmp's in ÚÚn IC zijn geplaatst, zal er een letter binnenin de driehoek gehanteerd worden.

    Klik hier voor een datasheet van de LM741 OpAmp.

    Laatste update : 17 augustus 2016

    Terug naar Ge´ntegreerde schakelingen informatie
    Terug naar Startpagina
    Email aan Finimuis.nl