遺忘但應回憶的電路

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

隨著電子技術的成熟，電子技術也同時開始出現了老化的跡象。隨著創新勢頭的衰弱，取得技術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創性元件投入市場。比如，20世紀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，以及應該重新使用它們的原因。

AD639正弦轉換器

很久以前，巴里.吉爾伯特(Barrie Gilbert)對雙極結型晶體管(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(tanh)傳遞函數：

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與放大器中的發射極串聯。而研究過程中，吉爾伯特充分運用并體現了工程學中的一句格言“如果不能改變它，那就利用它”。

雙曲線正切函數與三角函數成模糊相關。艾科嘉(Exar)公司的Alan Grebene在XR2206函數發生器(FG)集成電路中使用了一只單獨的差分放大器，用于將三角波轉換成正弦波。研究結果差強人意，但是對于第一代工作來說，結果還是可以接受的。而吉爾伯特對這一基礎設想做了更多精細調整。他提出了多個雙曲線正切函數概念，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。這一方法擴展了功能(和輸入范圍)，同時也帶來了其他方面的創新，比如應用于AD639正弦轉換器中的創新。

這種16引腳集成電路是三角學的奇跡。它的功能如此強大，注定要成為一種遺產型集成電路。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三角函數(正弦、余弦、正切、余切、正割、余割)和它們的反函數。

正弦函數精度達到0.02%，高于大多數函數發生器的正弦輸出，總諧波失真(THD)也同樣優于很多音頻放大器。該集成電路有兩個函數發生器，而且還具有補償電路，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，無法進入FG儀器以及其它要求精度或低THD的正弦波設備。它的標稱值為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簽，妨礙了其作為商業元件而進入市場。也許羅徹斯特電子有限公司(Rochester Electronics)作為“拖尾”市場的主導供應商可以使其復活，并獲取它本來能夠產生的利潤。如果那些第一次沒有趕上好時機的元件可以應用于新設計，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備的替代元件供應商。

CA3096雙極結型晶體管(BJT)陣列

這是和AD639正弦轉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，非常適用于當今的新型設計。

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)元件基礎上，設計了自己2205示波器中的縱向放大器，它對于實現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。這些元件應該回歸到某種現有工藝上。它雖不是一個重要的開展項目，但這些元件會大有用途。英特錫爾(Intersil)公司確實研制了一個替代品，即具有數吉赫fTs的HFA3000系列SOIC元件，但相應的擊穿電壓較低(如圖1)。

原始的CA3000系列適應于±12V的電源電壓，但是HFA系列是專為±5V電源電壓設計的。集成電路可以承受最高約10V電壓。HFA系列更大的改進是PNP型BJT，它是介質絕緣的，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，這一規格不是主要的障礙。