遺忘但應(yīng)回憶的電路

什么是遺產(chǎn)型IC?我們來看看一些最初的元件，討論一下為什么應(yīng)該重新使用這些元件。

隨著電子技術(shù)的成熟，電子技術(shù)也同時開始出現(xiàn)了老化的跡象。隨著創(chuàng)新勢頭的衰弱，取得技術(shù)突破所需要的時間越來越長，同時人們也越來越不愿意冒風(fēng)險。幾十年前，一些集成電路(IC)公司愿意將一些非同尋常的獨(dú)創(chuàng)性元件投入市場。比如，20世紀(jì)70年代，西格尼蒂克(Signetics)公司就勇于制造一款新穎的集成電路，即克馬恩齊恩德(Hans Camenzind)的“555定時器”。這款集成電路成為了最早的遺產(chǎn)型集成電路。

那么其他電路如何呢?本文敘述了這些電路元件，以及應(yīng)該重新使用它們的原因。

AD639正弦轉(zhuǎn)換器

很久以前，巴里.吉爾伯特(Barrie Gilbert)對雙極結(jié)型晶體管(BJT)差分放大電路做了一些研究，這種電路具有一種雙曲正切函數(shù)(tanh)傳遞函數(shù)：

其中，I0代表射極源電流和熱電壓。VT是26 mV。為了降低非線性度，外接射極電阻RE與放大器中的發(fā)射極串聯(lián)。而研究過程中，吉爾伯特充分運(yùn)用并體現(xiàn)了工程學(xué)中的一句格言“如果不能改變它，那就利用它”。

雙曲線正切函數(shù)與三角函數(shù)成模糊相關(guān)。艾科嘉(Exar)公司的Alan Grebene在XR2206函數(shù)發(fā)生器(FG)集成電路中使用了一只單獨(dú)的差分放大器，用于將三角波轉(zhuǎn)換成正弦波。研究結(jié)果差強(qiáng)人意，但是對于第一代工作來說，結(jié)果還是可以接受的。而吉爾伯特對這一基礎(chǔ)設(shè)想做了更多精細(xì)調(diào)整。他提出了多個雙曲線正切函數(shù)概念，即增加了差分放大器的輸出，差分放大器各輸入之間的偏移是一個固定電壓。這一方法擴(kuò)展了功能(和輸入范圍)，同時也帶來了其他方面的創(chuàng)新，比如應(yīng)用于AD639正弦轉(zhuǎn)換器中的創(chuàng)新。

這種16引腳集成電路是三角學(xué)的奇跡。它的功能如此強(qiáng)大，注定要成為一種遺產(chǎn)型集成電路。可惜呀，模擬器件公司(ADI) 將AD639撤出了市場，并且沒有替代品。我不知道原因，即使吉爾伯特自己也不知道。AD639似乎注定要成為一個傳奇。它可以合成出所有的基礎(chǔ)三角函數(shù)(正弦、余弦、正切、余切、正割、余割)和它們的反函數(shù)。

正弦函數(shù)精度達(dá)到0.02%，高于大多數(shù)函數(shù)發(fā)生器的正弦輸出，總諧波失真(THD)也同樣優(yōu)于很多音頻放大器。該集成電路有兩個函數(shù)發(fā)生器，而且還具有補(bǔ)償電路，以及一個乘法器和一個除法器。它采用面向小眾市場的定價法，因此，無法進(jìn)入FG儀器以及其它要求精度或低THD的正弦波設(shè)備。它的標(biāo)稱值為1.5MHz。

也許唯一的問題是，由于AD639如此具有吸引力，因而，模擬器件公司(ADI)給它貼上了高價的標(biāo)簽，妨礙了其作為商業(yè)元件而進(jìn)入市場。也許羅徹斯特電子有限公司(Rochester Electronics)作為“拖尾”市場的主導(dǎo)供應(yīng)商可以使其復(fù)活，并獲取它本來能夠產(chǎn)生的利潤。如果那些第一次沒有趕上好時機(jī)的元件可以應(yīng)用于新設(shè)計(jì)，羅徹斯特電子有限公司沒有理由把自己局限于面向過時設(shè)備的替代元件供應(yīng)商。

CA3096雙極結(jié)型晶體管(BJT)陣列

這是和AD639正弦轉(zhuǎn)換器類似的高度通用性基本單元——晶體管陣列。美國無線電公司(RCA)研制出一種包含一行CA3000系列電路的BJY陣列。對NPN型BJT，有些元件的fTs超過1GHz，非常適用于當(dāng)今的新型設(shè)計(jì)。

美國無線電公司(RCA)重新改組后，最終成為英特錫爾(Intersil)公司，但是損失了其老舊大尺度工藝的晶圓制造廠。美國泰克(Tektronix)公司在CA3046(或者其等效的National LM3046)元件基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了自己2205示波器中的縱向放大器，它對于實(shí)現(xiàn)快速的雙象限或四象限的乘法器很有吸引力。

英特錫爾(Intersil)公司的繼承很多，但這類元件的供給有限，雖有但卻在減少。這些元件應(yīng)該回歸到某種現(xiàn)有工藝上。它雖不是一個重要的開展項(xiàng)目，但這些元件會大有用途。英特錫爾(Intersil)公司確實(shí)研制了一個替代品，即具有數(shù)吉赫fTs的HFA3000系列SOIC元件，但相應(yīng)的擊穿電壓較低(如圖1)。

原始的CA3000系列適應(yīng)于±12V的電源電壓，但是HFA系列是專為±5V電源電壓設(shè)計(jì)的。集成電路可以承受最高約10V電壓。HFA系列更大的改進(jìn)是PNP型BJT，它是介質(zhì)絕緣的，而不是像CA3096(如圖2)那樣做成了橫向晶體管。

CA3096是一種多功能元件，具有三個NPN型BJT和兩個PNP型BJT。一個缺點(diǎn)是橫向PNP的fT僅為6 MHz左右(很難做出橫向BJT所要求的薄基層)。但是，對于很多電路來說，這一規(guī)格不是主要的障礙。