深圳电子器件：芯片最基本的原理是什么呢？-华嵘电子

别小看芯片这么一点点，它里面集成了几十亿甚至上百亿颗晶体管。那芯片到底是怎么回事？它为什么这么难造？今天小编来跟大家说一说它的最基本的原理。

芯片主要是用来处理二进制数字信号。什么是二进制信号？就是0和1这两个数字构成一串信息。

理论上我们宇宙中所有信息都可以转换成二进制的信息，就是0和1一串数字来表示，芯片就可以在这里面计算，进行加减乘除计算，也可以进行转换。

比如说我敲键盘产生的二进制数字信号，经过芯片以后转换成电脑显示器所能够看得懂的二进制数字。所以它是一个中枢神经的作用。

那

芯片是怎么来进行计算转换二进制数字呢？

他主要要依赖里面一个叫做二极管或者叫晶体管这样东西。二极管最重要的作用是能够单向导电，反方向电流不行。二极管里面是什么呢？二极管就要用到半导体。半导体就是介于导体和绝缘体之间的一种材料，主要是硅。

把P型半导体和N型半导体烧在一起，就形成了PN结。把PN结两头连上导线，那就是二极管。有输出就叫1，没有电压就叫0，所以就实现了一个二进制的一个表示。

历史上第一台计算机就用了3000多个这样的一个晶体管，体积可能有一两个房间那么大，重量30吨。

计算能力每秒只有5000次。比你现在的手机或者随便一个计算器还要差。我们就要去更新，把二极管变得很小很小，然后在同样一块面积上集成更多的二极管，计算能力就加强了。https://www.zr-i.com/

最简单的办法就是不在一块硅片上排列二极管，直接在上面做二极管。把二极管直接嵌在硅片上，然后在这些二极管之间连上电路，构成了所谓的芯片。

华嵘电子：华嵘电子是一家电子元器件经销商，营业至今已有9年。公司自2013年起从事电子元器件的经销，主要以线上电商渠道为主，开展电子元器件的线上销售业务，先后与各大电子元器件原厂和代理商建立了深度且持续的合作关系，主营ST、TI、infineon、AD、ON、MAXIM、NXP等品牌线，分销产品支持多种应用领域，从3C到工业电子、汽车电子；产品组合从基础到核心组件乃至物联网解决方案，一应俱全，满足客户对半导体零组件采购的多元需求。

时基集成电路的工作原理及典型应用电路

时基集成电路也叫时基芯片，是一种可以产生时间基准和能完成各种定时控制功能的模拟集成电路。目前常用的时基芯片是555单时基芯片和556双时基芯片。下面以555单时基芯片为例进行介绍。

(1)构成

555单时基芯片(型号主要有EN555、HA17555、CA555、LM555)有DIP-8双列直插8脚和双列贴面8脚SOP-8(SMP)两种封装形式。它的内部由电阻分压器、比较器、RS触发器、放电开关、输出电路5个部分构成，如图2-49所示。它的引脚功能如表2-23所示。555单时基芯片是由于它内部的3个5kΩ分压电阻而得名的。

(2)工作原理

首先，电源电压 V CC 通过R1、R2、R3取样后，产生(1/3) V CC 和(2/3) V CC 两个取样电压。其中，(1/3) V CC 作为基准电压加到比较器 A2 的反相输入端，(2/3) V CC 作为基准电压加到比较器A1的同相输入端。

当555单时基芯片的②脚电位低于(1/3) V CC 时，比较器A2输出低电平控制电压，该电压加到RS触发器的S端，使RS触发器翻转为1态。它的Q端输出高电平信号，杠Q端输出低电平信号。Q端输出的高电平电压通过输出电路放大后从③脚输出，而杠Q端输出的低电平使放电管VT截止。

图2-49 555单时基芯片实物和内部构成方框图

表2-23 555单时基芯片的引脚功能

表2-23

当555单时基芯片的⑥脚输入的电压超过(2/3) V CC 后，比较器A1输出低电平电压，该电压加到RS触发器的R端使它翻转为0态，Q端输出的低电平电压通过输出电路放大后使输出变为低电平，同时从Q端输出高电平电压使VT导通。

另外，触发器能否工作受④脚电位的控制。若④脚为低电平，触发器不工作;只有④脚为高电平后，触发器才能工作。

(3)典型应用电路

555 单时基芯片和少量的阻容元件就可以构成单稳态触发器、无稳态触发器(多谐振荡器)、双稳态触发器和施密特触发器。下面介绍555单时基芯片构成的单稳态触发器、无稳态触发器、施密特触发器的基本原理。

1)单稳态触发器。图2-50所示是555单时基芯片构成的一种典型单稳态触发器。该电路的核心是555单时基芯片、电阻R和电容C， U i 是输入信号， U o 是输出信号， V CC 是供电电压。

当输入信号 U i 为低电平，使555的②脚电位低于(1/3) V CC 时，555的③脚输出高电平电压，而且它内部的放电管截止，此时， V CC 通过 R对 C充电。当 C两端的充电电压超过(2/3) V CC 后，555内的 RS触发器翻转，③脚输出低电平电压，同时它内部的放电管导通，通过⑦脚使C快速放电。C充电到(2/3) V CC 的时间就是波形的高电平宽度，即 t W =1.1 RC 。

由于555只有②脚输入低电平信号后，③脚才能输出一个高电平脉冲，所以该电路属于单稳态触发器。

图2-50 555单时基芯片构成的单稳态触发器

2)无稳态触发器。图2-51所示是555单时基芯片构成的一种典型无稳态触发器。该电路的核心是555单时基芯片、电阻R1/R2和电容C。 U C 是输入信号， U o 是输出信号， V CC 是供电电压。

图2-51 555单时基芯片构成的无稳态触发器

通电瞬间，电源电压 V CC 通过R1、R2对C充电，充电电压使 U C 不足(1/3) V CC 时，555的③脚不仅输出高电平电压，而且它内部的放电管截止。随着C充电的不断进行，当C两端的充电电压超过(2/3) V CC 后，555内的RS触发器翻转，使③脚输出低电平，同时它内部的放电管导通，通过R2使C快速放电。当C两端电压低于(1/3) V CC 后，555的③脚再次输出高电平，重复以上过程，从而形成了多谐振荡脉冲。

3)施密特触发器。图2-52所示是555单时基芯片构成的一种典型灯光自动控制电路。该电路的核心是由555单时基芯片、光敏电阻RG等元器件构成的施密特触发器。

无光照时，光敏电阻RG的阻值较大，电源 V CC 通过R分压后提供电压为(1/2) V CC ，而555的⑤脚电位在C的作用下低于(1/2) V CC ，所以555的③脚电位为低电平，不能为继电器K的线圈供电，K的触点闭合，接通EL的供电回路，EL发光。有光照时，RG的阻值迅速变小，使555 的②、⑥脚电位低于(1/3) V CC 后，555的③脚输出高电平电压，该电压使K的线圈产生磁场，致使K内的触点释放，EL熄灭，实现灯光的自动控制。