Evolutia in domeniul capsulelor componentelor active integrate a fost foarte rapida. In figura 1 (din articol) este prezentata aceasta evolutie.
Evolutia rapida a capsulelor a fost o consecinta a cererii de componente cu un numar cat mai mare de terminale avand dimensiuni cat mai mici. Daca in anii 1970 capsula standard DIP (Dual In-line Package) domina familia circuitelor integrate, in prezent se utilizeaza circuite in capsule de tipul BGA, TAB, CSP, toate fiind compatibile cu tehnologia montarii pe suprafata.
In figura 2 (din articol) sunt prezentate diferite familii de capsule ale componentelor active SMD. Capsulele ceramice, mai performante sunt scumpe si sunt utilizate in special in domeniul militar.
Capsulele cele mai raspandite in aplicatii unde nu sunt cerinte speciale de etanseitate sunt insa cele din material plastic.
Daca in cazul capsulelor ceramice pot aparea crapaturi datorita diferentelor dintre coeficientii de dilatare ai substratului si ai capsulei, in cazul capsulelor plastice crapaturile apar in special datorita umiditatii acumulate in interior.
O alta caracteristica a capsulelor plastice este domeniul limitat al temperaturilor de lucru (0 -70C). Cele mai utilizate capsule de plastic sunt cele ale circuitelor integrate SOIC cu terminale in forma de aripa de pescarus ("gull wing") si in forma de "J", urmate de capsule PLCC si de componente "fine pitch" PQFP.
Capsula Small Outline Integrated Circuits (SOIC)
Capsula "Small Outline Integrated Circuit" – SOIC sau pe scurt SO este derivata din capsula DIP prin micsorarea distantei dintre terminale la 50 mil fata de 100 mil.
Capsula este utilizata pentru chipuri cu dimensiuni mai mari decat cele care pot fi gazduite de capsulele SOT destinalte tranzistoarelor. Terminalele SO sunt dispuse pe doua laturi ale corpului capsulei, fiind formate in ceea ce se numeste aripa de pescarus sau "gull wing" termen care va fi preferat.
Aceasta capsula isi are originea in anii 1960, fiind utilizata in industria de ceasuri din Elvetia. In industria electronica, firma Philips este creditata ca cea care a introdus aceasta capsula in 1971.
Capsula Small Outline "J" (SOJ)
Capsulele Small Outline J (SOJ) au fost concepute initial pentru circuite de memorie in vederea contactarii comode a liniilor de adresa si de date intre mai multe circuite plasate in vecinatate.
Capsulele SOJ au terminale "J" ca si PLCC-urile dar au pini plasati numai pe doua laturi. Capsula SOJ este o varianta care combina avantajele de manipulare ale capsulei PLCC cu avantajele de rutare a traseelor oferite de capsula SOIC.
Pitch-ul standard este de 50 mils dar exista si variante de 33 mils (0.8 mm). Latimile posibile ale corpului sunt de 300, 350, 400 si 500 mils, cele mai raspandite fiind cele de 300 si 400 mils.
Capsula Thin Small Outline Package (TSOP)
Capsula Thin Small Outline Package – TSOP este foarte utilizata in prezent, mai ales la circuite de memorie. Este o capsula cu doua randuri de terminale "gull wing".
Capsula TSOP are o inaltime foarte mica (1.27 mm) care o face de preferat in echipamentele portabile si in cartele PCMCIA.
Capsula se realizeaza cu patru distante intre terminale: 0.3, 0.4, 0.5 si 0.65 mm. Capsula TSOP permite incapsularea eficienta a unui chip semiconductor de dimensiuni mari, cum este cazul chipurilor de memorie.
2. Surse de alimentare in comutatie – Circuitul integrat MC34063
Sursele de alimentare in comutatie prezentate in acest articol sunt realizate folosind circuitul integrat liniar MC34063 care este un convertor DC/DC.
Acesta este produs in capsula SOP-8 pentru montaje realizate in tehnologie SMT – sau in capsula DIP-8. Amplasarea terminalelor in configuratia DIP-8 este prezentata in figura 1c (din articol).
Acest circuit integrat contine un oscilator intern a carui frecventa variaza in limitele 100Hz…100KHz, functie de marimea sarcinii. Este prevazut cu protectie interna in caz de scurtcircuit accidental la iesire sau de depasire a temperaturii maxime admise a capsulei (70C).
Montajele executate cu acest circuit integrat sunt relativ simple, nu necesita componente "speciale" si sunt usor de realizat practic.
Sursele se remarca printr-un randament ridicat, mai bun de 80% si ofera la iesire o tensiune stabila, cu o variatie in raport cu sarcina de pana la 0.1 %.
S-au realizat si experimentat in laboratoarele proprii cinci variante de alimentatoare in comutatie, folosind circuitul integrat liniar MC340063AP1. Doua dintre acestea sunt ridicatoare de tensiune, doua coboratoare de tensiune, iar unul ofera tensiune negativa.
3. Modul vocal de inregistrare si redare (IDM1400)
Montajul permite inregistrarea si redarea de inalta calitate a unor scurte mesaje vocale (maxim 20 secunde), utilizand un minim de componente electronice.
Se poate utiliza in sisteme de semnalizare pentru avertizari vocale, atentionari, precum si la diverse jocuri sau montaje electronice.
Ca exemple, se pot da: sonerii de apartament cu mesaje vocale, la care mesajul se schimba cand proprietarul paraseste apartamentul, sisteme de avertizare auto pentru fixarea centurilor de siguranta la pornirea de pe loc, sisteme de avertizare corelate cu senzori de perimetru, sisteme de atentionare destinate spatiilor publice: scoli, muzee, locuri de distractie, etc.
Minisistemul de inregistrare – redare prezentat beneficiaza de o memorie EEPROM ce poate stoca mesajele inregistrate un interval de timp de 100 de ani. Durata maxima a timpului de inregistrare este de 20 de secunde. Pot fi inregistrate 5 mesaje diferite, cu durata de 4 secunde fiecare.
Atat microfonul, cat si difuzorul de mica putere sunt incluse. Optional se poate include si un intrerupator rotativ pentru selectarea mesajului care trebuie redat.
Pot fi setate doua moduri de functionare: derularea mesajului complet la apasarea unui push-buton si derularea mesajului in mod continuu pana la eliberarea push-butonului.
4. Pony Prog – Programator microcontrolere AVR
Derivate din celebra familie 8051 de la INTEL, microcontrolerele din seria AVR produse de firma americana ATMEL, sunt realizate intr-o arhitectura RISC (Reduced Instructions Set Computer), si sunt un concurent serios pentru binecunoscutele microcontrolere PIC de la Microchip, atat prin facilitatile hardware si software, cat si prin pretul mai redus.
In ceea ce priveste functiile de intrare-iesire si de manevrare a datelor la nivelul blocurilor functionale, arhitectura familiei AVR se bazeaza pe 32 de registre de uz general, prezente la toate tipurile de microcontrolere, care sunt conectate direct la Unitatea Aritmetico-Logica (ALU).
Numarul de instructiuni difera in functie de tipul microcontrolerului, de la 89 la 118 (media de instructiuni la seria PIC fiind de numai 35).
Este de remarcat faptul ca viteza de lucru in cazul arhitecturii RISC a fost crescuta simtitor fata de arhitectura CISC, marea majoritate a instructiunilor seriei AVR realizandu-se intrun ciclu masina, deci intr-o singura perioada de ceas.
Programatorul prezentat este un adaptor care functioneaza impreuna cu programul Pony Prog si interfata seriala prezentata in numarul 11/ 2002 a revistei Conex Club. Legatura dintre cele doua module se face simplu, printr-un conector de 10 pini tip "pin-head" la 90 grade.
S-au utilizat patru tipuri de socluri diferite (cu 4, 20, 28 si 40 pini), pentru a putea fi programate toate tipurile de microcontrolere din seria AVR. Pe cablajul imprimat s-a configurat si un oscilator cu cuartz de 4 MHz. Condensatoarele cu valoarea de 100nF au rol de decuplare a tensiunii de alimentare.
Prin jumper-ul JP1 se selecteaza semnalul de Reset, RST. Cealalta pozitie a acestui jumper face posibila programarea microcontrolerelor din seria C51, AT89S8252 si AT89S8253 in soclul destinat microcontrolerelor AVR AT90S4414/ AT90S8515.
5. MAX 038 – Generator de functii
Circuitul integrat monolitic MAX038 este un generator de functii care sintezizeaza cu o mare acuratete si cu foarte putine componente externe forme diverse de unda: triunghiulara, dinte de fierastrau, sinusoidala, dreptunghiulara si impuls.
Frecventa de iesire poate fi controlata intr-un domeniu larg (0.1Hz… 20MHz) prin intermediul unei surse interne de tesiune (REF) de 2.5V cu banda interzisa (de mare stabilitate), un rezistor si un condensator.
Factorul de umplere poate fi modificat aplicand un semnal de control in domeniul +/-2.3V facilitand astfel modularea impulsurilor in durata si generarea formelor de unda dinte de fierastrau. In acelasi mod se poate obtine un semnal modulat in frecventa. Factorul de umplere si frecventa pot fi reglate independent.
6. Receptor MA 433MHz
Receptorul prezentat ofera o arie de aplicabilitate diversa din care putem enumera: interfata pentru modulele de receptoare de telecomanda pentru actionarea de la distanta a mecanismului de deschidere a unor porti, usi actionate electric cu motoare, iluminatul exterior sau interior, sisteme de alarma.
Distanta maxima de actionare este de 50m fata de emitatorul de telecomanda.
Repectorul lucreaza pe frecventa de baza de 433MHz, ca emitator putand fi utilizata o telecomanda cu unul sau doua canale. Modulul receptor pe 433MHz lucreaza cu modulatie de amplitudine (MA) a trenurilor de impulsuri dreptunghiulare (emise de telecomanda).
Functional, receptorul prezinta doua blocuri:
blocul de radiofrecventa construit in jurul tranzistorului T1 de tip BF199;
blocul amplificator si formator de semnale realizat cu amplificatoarele operationale U1A si U1B de tip LM358 (ambele intr-o capsula DIP8).
7. Sursa de laborator 5-40V / 4A
Se prezinta pe scurt, modul de realizare a unei surse in comutatie de laborator cu circuitul integrat L296(P), ce permite obtinerea unei variatii a tensiunii pe sarcina intre 5 si 40V la un curent de maximum 4A.
Circuitul L296(P) prezinta protectie termica si la scurtcircuit pe sarcina. Configuratia de baza a sursei este de tip coboratoare de tensiune – Buck.
Daca se utilizeaza L296P rezistorul R5 este important! El permite limitarea curentului de scurtcircuit, la 4A, in schema de fata. Altfel, limitarea se face la 7A. L296 nu dispune de aceasta posibiliatate de limitare in curent.
Tensiunea maxima de intrare este de 50V. Se acorda atentie la alegerea si calculul transformatorului de alimentare.
Tensiunea de iesire se regleaza din P1. Se recomanda montarea izolata pe un radiator de caldura si utilizarea unui ventilator de racire – un model Sunon de dimensiuni reduse – montat pe radiator.
8. TFDS 4500 (2.7 V to 5.5 V Serial Infrared Transceiver Module Family (SIR, 115.2 kbit/s)
Transceivere TDFU4100, TFDS4500 si TFDT4500 sunt o familie in contructie modulara cu consum redus, compatibile cu standardul IrDA 1.2 pentru comunicatii seriale de date in infrarosu SIR, care suporta viteze de transfer de pana la 115.2kbit/s.
Intr-un modul de transceiver sunt plasate o fotodioda PIN, un LED emitator in infrarosu – IRED si un circuit integrat, IC, de consum redus pentru control.
Transceiverele fabricate de firma Telefunken sunt disponibile in trei tipuri de capsule, printre care si "Baby Face", cel mai mic transceiver SIR existent pe piata (pana in 2003).
Circuitul TOIM 4232 este o componenta specializata, destinata interfatarii seriei 4000 de transceivere in infrarosu cu interfata seriala RS232.
Circuitul dispune de oscilator intern, care utilizeaza un cristal de cuartz cu frecventa de 3,6864 MHz. Rata de baud se poate programa intre 1200 si 115200 biti/sec. Puterea consumata este sub 10mW in mod normal de operare si de numai cativa mW in standby.
