одировать (снабдить условными обозначениями, кодами) 256 букв, цифр, знаков препинания, вспомогательных команд, например, «перейти на большие буквы» или «стереть». Вы нажимаете нужную клавишу на клавиатуре, особая схема по имени шифратор мгновенно формирует соответствующую восьмибитовую шифровку, и по восьмипроводной линии посылает её дальше. Сырьё для этих шифровок даёт тактовый генератор, из него импульсы тоже по восьмипроводной линии входят в шифратор. Но только в шифратор импульсы входят по всем восьми проводам, а из него выходят лишь по некоторым — в зависимости от того, какая нажата клавиша, какой ей соответствует код.
В месте приёма обратную задачу решает дешифратор. В него один за другим приходят восьмибитовые «залпы», дешифратор распознаёт записанную в них комбинацию импульсов и пауз и тут же определяет, что именно зашифровано в данной комбинации. В каких-то случаях дешифратор может, распознав шифры, сразу изобразить на экране соответствующие им буквы, цифры или знаки. А ещё результат расшифровки дешифратор может направить принтеру, и тот отпечатает расшифрованный текст. Системы «шифратор-дешифратор» автоматически, безошибочно и очень быстро распознают в полученных байтах адреса и направляют информацию в нужные отделы памяти или извлекают её из нужных отделов, направляют в нужные отделы микропроцессора посланные ему определённые команды, одним словом, используются очень широко (Р-119). В данном случае, думается, очень важно подчеркнуть слова «автоматически, безошибочно и очень быстро».
Р-107. ЭЛЕКТРОНЫ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ТОКЕ ДВИЖУТСЯ ОЧЕНЬ МЕДЛЕННО, НО САМ ТОК ПРОДВИГАЕТСЯ ОЧЕНЬ БЫСТРО. Приближаясь к окончанию книги, хотелось бы напомнить, что в ней очень многое рассказано упрощенно и далеко не полно. У читателя есть возможность дополнить это упрощённое изложение с помощью других популярных книг или журнальных статей. В качестве примера приводим короткий рассказ о некоторых ещё не освещённых в книге особенностях электрического тока.
Если проводник никуда не подключён, то свободные электроны в нём беспорядочно движутся в разные стороны и в среднем проходят очень небольшие расстояния при каждом таком движении. Об их активности говорит температура проводника — чем она выше, тем активнее хаотическое движение свободных частиц, оно прекращается только при температуре абсолютного нуля, то есть примерно при температуре минус 273 градусов Цельсия. Если подключить проводник к какому-либо источнику постоянного напряжения, например к гальваническому элементу или батарейке, то к этому хаотическому движению электронов добавится некоторое их смещение под действием электрического напряжения источника — реально от «минуса» к «плюсу» и условно в противоположном направлении. Это смещение и есть электрический ток, который движется с очень низкой скоростью — сантиметры и даже миллиметры в секунду. Однако представление о том, что электрический ток движется по проводам очень быстро, совершенно справедливо. Оно связано с тем, что при подключении к источнику напряжения его электрическое поле распространяется вдоль проводной линии со скоростью света (300 000 километров в секунду). При этом движение зарядов, которое мы называем «электрический ток», начинается практически сразу во всём проводнике. Реальное представление об этой высокой скорости распространения тока можно получить, отмечая время отправки и прибытия электрического сигнала, пробегающего тысячи километров за какие-то доли секунды, например, в сети Интернета или по линии междугородного телефона.
Т-216. Преобразование аналогового сигнала в цифровой и цифрового в аналоговый. Желание воспользоваться достоинствами цифровых систем, в частности, их помехозащищённостью, привело к тому, что аналоговый сигнал преобразуют в цифровой, производят с ним необходимые операции (например, пересылают на огромные расстояния) и вновь превращают в аналоговый. Один из хорошо всем известных примеров — компакт-диски CD и DVD. На них в цифровом виде записана музыка, которая по своей природе изначально была представлена аналоговым сигналом — непрерывно меняющимся звуковым давлением. А поскольку слушаем мы тоже не «цифру», а старый добрый аналоговый звук, то прочитанную с диска цифровую запись в музыкальном центре или в приёмнике превращают в аналоговый электрический сигнал, который в итоге отдают громкоговорителям.
Главную работу выполняют два непростых, но теперь уже недорогих электронных блока — аналогово-цифровой преобразователь, сокращённо АЦП, и цифро-аналоговый преобразователь, ЦАП. Первый из них — это фактически шифратор, он много тысяч раз в секунду измеряет уровень аналогового сигнала и каждый раз формирует кодированный цифровой сигнал, принятый для измеренного уровня. Второй преобразователь, ЦАП, — дешифратор. Получив цифровой сигнал, он создаёт соответствующее этому коду мгновенное значение аналогового сигнала. Примерно то же самое происходит и в других аналогово-цифровых системах, в том числе в цифровых сотовых телефонах. В звукозаписи на CD цифровые сигналы 23-битные, это позволяет закодировать несколько миллионов разных уровней звука, то есть очень точно записать его в цифровом виде.
ВК-253. Кристалл помещают в вакуумную камеру (изолированную от внешней среды), в неё также вводится газообразная примесь, которая должна попасть в кристалл сквозь отверстия данной маски (1). Весь цикл операций, как правило, повторяют несколько раз (2) с разными масками и разными примесями и в поверхностном слое кристалла создают сложную схему. В итоге на поверхности кристалла формируют тончайшую проводниковую цепь (3).
Р-108. РАДИОСИГНАЛ, ОТРАЖЁННЫЙ ОТ КОСМИЧЕСКОГО ЗЕРКАЛА. Известно, что очень длинные радиоволны (ДВ) хорошо перекатываются через все земные неровности и даже огибают саму нашу шарообразную планету (1). Именно поэтому много лет назад первые голландские и английские радиостанции, работая в диапазоне длинных волн, поддерживали телеграфную связь с колониями, расположенными в районе Индонезии и Австралии. Станции средних волн (СВ) земную поверхность уже не огибают, и их можно услышать на расстоянии 100, в лучшем случае 200 километров. Можно ли из этого сделать вывод, что с увеличением частоты дальность передачи уменьшается? Оказывается, нельзя. Известно, что некоторые СВ-передатчики в ночное время слышны на расстояниях, измеряемых тысячами километров. Дело в том, что ночью высоко в атмосфере образуется слой с большим количеством ионов, и от этого слоя, как от зеркала, отражаются средние радиоволны, попадая на территории, удалённые от передатчика. Аналогично короткие волны (КВ), отражаясь от сильно ионизированных слоёв атмосферы (ионосферы), круглые сутки могут быть слышны на любом отдалении от места передачи (3). Много лет назад короткие волны, как диапазон ближнего действия, за ненадобностью были отданы радиолюбителям. Они-то и обнаружили дальнее распространение КВ, приняв в Европе американские передатчики. Все остальные диапазоны после КВ, которым отданы более короткие радиоволны, — это диапазоны ближнего действия. От ионосферы они не отражаются, а легко проходят сквозь неё и отправляются куда-нибудь на Марс или подальше. Реальный способ расширить зону действия этих передатчиков — установка передающих антенн на крыше очень высокого здания или на высокой металлической мачте. Диапазон ближнего действия это, с одной стороны, конечно, плохо, но, с другой стороны, хорошо. Если зона действия передатчика ограничена сотней километров, то на расстоянии 200 километров можно строить такой же передатчик и отдать ему те же рабочие частоты — передатчики мешать друг другу не будут. Ну а в каком-нибудь особом случае, когда, например, местная передача имеет мировое значение, её можно перебросить куда угодно по радиорелейной линии или через спутник-ретранслятор.
Т-217. Миллион профессий электроники. Перед нами промелькнуло десятка полтора схемных блоков, которых наверняка существуют тысячи и которые, собираясь огромными компаниями (Т-8), создают совсем уже бессчётное множество электронных схем, приборов, аппаратов, методов и систем. Иногда полезно коротко вспомнить хотя бы о некоторых из них.
Т-218. Радио: из частотной хижины в дворцы. Когда диктор объявляет: «Наша радиостанция работает на частоте 400 килогерц», — он не говорит вам всей правды. Модуляция — процесс нелинейный и сопровождается появлением в спектре новых составляющих. Это боковые частоты, они выше и ниже, чем основная, несущая частот передатчика (Р-109), который реально излучает в эфир не одну частоту, а полосу частот и её обязательно нужно доставить в приёмник. При этом ширина полосы зависит от модулирующего сигнала: при AM для музыки нужна полоса 20 кГц, при ЧМ — 150–200 кГц, для телевидения — более 6 МГц. Передатчики, чтобы не налезать друг на друга, должны соблюдать частотный интервал, и в любом диапазоне, не мешая друг другу, может работать ограниченное число радиостанций.
Первые несколько десятилетий для радио использовались лишь диапазоны средних и длинных волн (ДВ и СВ), в которых имеется «частотная жилплощадь» примерно для сотни радиовещательных станций. В начале в мире работало всего несколько радиопередатчиков, но вскоре жизнь радистов уже во многом определял термин теснота в эфире. Заметно улучшили дело короткие волны (КВ), и совершенно новые возможности появились, когда инженеры создали приборы и схемы, работающие на метровых (MB или УКВ), дециметровых (ДМВ) и сантиметровых волнах, или, иначе, на сверхвысоких частотах (СВЧ). Это огромные частотные дворцы (Т-8), только в одном СВЧ-диапазоне, не мешая друг другу, могли бы работать 30 миллионов радиовещательных станций или 5 тысяч телецентров, в то время как во всём объединённом ДВ-, СВ-диапазоне не хватит места даже для одной ТВ-программы. Если бы не новая сверхвысокочастотная радиоэлектроника, не видать бы нам ни телевидения, ни современной радиолокации, ни сотовых телефонов.