Для знакомства с микросхемами на К-18 приведено несколько простых конструкций, а в С-16 — основные характеристики некоторых распространенных типов микросхем. В любительской работе важна такая неофициальная характеристика микросхем, как степень их законченности. Некоторые микросхемы, такие, например, как К2УС247,— это полностью укомплектованные блоки, к ним нужно лишь подвести питающее напряжение, подать сигнал на вход и снять с выхода. Часто встречаются микросхемы, укомплектованные не полностью, некоторые детали, например резисторы нагрузки в усилительных каскадах, нужно включать «снаружи». И наконец, как уже говорилось (Т-297), некоторые микросхемы — это наборы деталей, в частности наборы транзисторов, и их применение не имеет каких-либо существенных особенностей по сравнению с обычными дискретными приборами.
Т-307. Электронные устройства и методы радиоэлектроники с удивительной легкостью превращают в реальность самую смелую фантазию. Тридцать лет назад, когда был запущен первый в мире советский искусственный спутник Земли, в популярных журналах под рубрикой «Горизонты науки» начали появляться статьи о будущем союзе электроники и космической техники, в частности о том, как с помощью спутников можно будет перебрасывать ультракороткие волны на большие расстояния. Такая возможность тогда казалась делом далекого будущего; на первом спутнике стояла довольно простая радиоаппаратура: небольшой ламповый передатчик с простейшим манипулятором, который посылал в эфир непрерывную очередь радиоимпульсов, вошедшие в историю «бип-бип-бип…». Но вот прошло всего каких-то десять лет, и спутники «Молния» перебросили телевизионный мост из Москвы во Владивосток. А еще через несколько лет по системе космического телевидения «Орбита» через спутники связи цветные телепередачи пришли в сотни городов на Крайнем Севере, в Средней Азии, на Дальнем Востоке. Через спутники связи ведется обмен передачами между разными странами и континентами, из Монреаля программы попадают в Новгород, из Ташкента — на Кубу.
К таким спутникам связи, как «Молния», которая имеет сильно вытянутую эллиптическую орбиту и перебрасывает свой радиомост лишь в определенное время суток, сейчас прибавились постоянно действующие спутники-ретрансляторы, в частности наши «Горизонт» и «Экран». Они находятся на круговой стационарной (геосинхронной) орбите — на высоте примерно 36 000 километров. Спутник вместе с Землей совершает полный оборот за 24 часа в плоскости экватора и таким образом всегда висит над одним и тем же районом земного шара (Р-183). Так, в частности, «Экран» в любое время суток может раздавать московские телевизионные программы огромным территориям Сибири, Средней Азии и Казахстана.
Р-183
Бортовая электронная аппаратура на спутниках и их бортовые электростанции все время совершенствуются. Это, в частности, позволило поднять мощность бортовых телевизионных передатчиков. А значит, к Земле приходит более сильный ТВ-сигнал и можно уменьшить наземные антенны, упростить приемники. Уже создана аппаратура для приема программ со спутника прямо на телевизор. Но конечно, для этого нужна специальная антенна («тарелка» диаметром 1–2 метра) и-усилитель с преобразователем: он превращает сигнал со спутника (сантиметровые волны, частотная модуляция) в стандартный ТВ-сигнал (дециметровые или метровые волны, амплитудная модуляция. Р-148).
Многие миллионы людей в буквальном смысле слова своими глазами видят, как быстро прогрессирует телевизионная техника и расширяются масштабы ее использования. Прогресс телевидения напоминает: то, что в радиоэлектронике кажется далеким или даже фантастическим будущим, может довольно быстро стать реальностью.
Телевизионное вещание (это слово пришло от распространенного термина «радиовещание» и обозначает радио- и телевизионные передачи для широкого круга слушателей и зрителей) в нашей стране началось в 1931 году, примерно в то же время, что и в ряде других стран. Но это было совсем другое телевидение; наш нынешний телевизор, особенно цветной, в то время показался бы несбыточной мечтой. Развертка изображения, как на передающей стороне, так и в приемниках, осуществлялась вращающимся дырчатым диском (диск Нилкова); такая система, как всякая электромеханика, была сравнительно инерционной, и картинку практически удавалось разбить лишь на 30 строк, на 1200 элементов. При этом, конечно, изображение получалось несравненно менее четким, чем в современном электронном телевидении, где картинку разбивают на 625 строк, на полмиллиона элементов (Т-255; Т-256). О техническом уровне электромеханического телевидения тех лет говорит, в частности, то, что, добиваясь синхронизации картинки в приемнике, пальцем притормаживали вращающийся диск. Правда, из-за небольшого числа элементов растра спектр телевизионного сигнала получался довольно узким (Р-148;6), передачи велись на средних волнах и их легко принимали на больших расстояниях.
Электронное телевидение в нашей стране вывели в эфир в 1937 году, но война прервала эти работы, и они возобновились, по сути дела с нуля, в первые послевоенные годы. Через десять лет были построены телепередатчики в 12 крупных городах, а телевизоров было так мало, они были такой редкостью, что большим событием считалось попасть «в гости на телевидение».
И вот наше телевизионное сегодня: в стране работают около 7 тысяч телевизионных передатчиков, в том числе сотни мощных; кабельные, радиорелейные, спутниковые линии связи объединили их в огромную телевизионную сеть; телепередачи можно смотреть на территории, где проживает 93 процента населения страны; в наших домах сейчас почти 100 миллионов телевизоров, в том числе 20 миллионов цветных.
Но дело не только в количестве. Транзисторы, а затем интегральные схемы, вытеснив электронную лампу, позволили в несколько раз уменьшить мощность, потребляемую телевизором, он стал в несколько раз легче. В то же время экран стал намного больше — первые миллионы телевизоров имели экран размером (по диагонали) 18 и в лучшем случае 23 сантиметра, сегодня типичный размер экрана — 53, или 61, или даже 67 сантиметров. А специалисты уже говорят о домашнем телеэкране размером 2–3 метра, чуть ли не во всю стену комнаты. Правда, для того, чтобы получить качественную, четкую картинку на таком большом экране, нужно перейти на новый стандарт, имеющий 1000 или 1200, а может быть, еще больше строк. Уже есть реальные проекты и даже экспериментальные системы такого телевидения высокой четкости.
Другой путь резкого повышения качества картинки — переход на цифровое телевидение.
Т-308. Массовый переход на цифровые методы и системы знаменует новую страницу электроники. Лет тридцать — сорок назад, в эпоху электронных ламп и ручной сборки радиоаппаратов, их конструкторы стремились уменьшить число применяемых деталей, особенно ламп. В описании телевизора, например, как серьезное достижение отмечалось, что в нем на две лампы меньше, чем в предыдущей модели, — скажем, вместо восемнадцати всего шестнадцать. Это снижало и трудоемкость, и себестоимость аппарата, не говоря уже о потребляемой мощности. Совсем иная психология у разработчиков сегодня. В эпоху интегральных схем «одним ударом» создаются многие тысячи транзисторов, каждый из которых — эквивалент усилительной лампы. Сегодня разработчики электронных систем совершенно спокойно идут на применение сверхсложных, сверхмногоэлементных схем, так как вся эта сложность нередко умещается в нескольких микросхемах, на профессиональном жаргоне — в нескольких корпусах. Одно из следствий такого элементного изобилия — широкое применение цифровых систем вместо аналоговых или в помощь им.
Сигнал, который появляется на выходе микрофона, по сути дела, повторяет непрерывно меняющееся звуковое давление (Р-69), является его копией, аналогом (от греческого «аналогия» — «сходство»). С помощью так называемого аналого-цифрового преобразования, АЦП, аналоговый сигнал можно превратить в цифровой (Р-184).
Р-184
В этом случае АЦП очень часто одно за другим производит измерения аналогового сигнала (много тысяч измерений в секунду) и каждое его значение кодирует определенным двоичным числом, определенной комбинацией «единиц» и «нулей». Скажем, напряжение на выходе микрофона 2 мВ кодируется как 10011100, напряжение 2,1 мВ — как 10011101, напряжение 2,2 мВ — как 10011110 и т. д. Последовательность подобных кодов — это как раз и есть цифровой сигнал, точно отображающий все изменения аналогового сигнала. С помощью АЦП можно превратить в «цифру» любой аналоговый сигнал, например меняющееся напряжение на выходе магнитной головки, датчика температуры, звукоснимателя, видеосигнал, идущий от передающей телевизионной камеры.
Другое устройство — цифро-аналоговый преобразователь, ЦАП, — осуществляет обратный процесс, превращает цифровой код в определенное напряжение. Так, скажем, обнаружив на своем входе число 10011100, ЦАП даст на выходе напряжение 2 мВ, число 10011101 — 2,1 мВ, число 10011110 — 2,2 мВ и т. д. А это значит, что ЦАП может из последовательности кодов, которую дал АЦП, восстановить исходный аналоговый сигнал.
Наверняка сразу же хочется спросить: а зачем это нужно? Зачем сначала в АЦП превращать аналоговый сигнал в «цифру», а затем в ЦАП делать обратное превращение и возвращаться на исходные позиции?
Такие преобразования, оказывается, могут дать очень много, в частности, высокую помехоустойчивость линий связи. Если к аналоговому сигналу добавится какая-нибудь помеха, то избавиться от нее очень трудно, чаще всего невозможно. На длинных линиях связи помехи постепенно накапливаются и могут совсем задавить полезный сигнал (Т-8). А вот очистить от помех импульсы и паузы цифрового сигнала — нетрудно. Делает это довольно простой электронный блок — регенератор, восстановитель, в основе которого может быть ждущий мультивибратор (Р-155; К-20). На вход регенератора может подаваться «цифра», сильно подпорченная помехами (Т-8), важно лишь, чтобы импульс отличался от паузы. По этой информации регенератор будет выдавать новенькие, неискаженные цифровые коды, готовые отправиться в дальнейшее путешествие.