Т-301. Электронные устройства и методы достигли высокого совершенства, с их помощью решается много разных задач в науке, технике, управлении производством. Электроника и космос. Медицинская электроника. Электронная автоматика. Электроника в астрономии. Электроника в химии, в сельском хозяйстве, в спорте. Электроника в металлургии, в авиации, в биологии… Электроника, электроника, электроника… В чем дело? Почему так часто слышим мы это слово? Мода? Увлечение прессы? Конечно же, нет: электроника честно заслужила свою славу, она давно уже стала незаменимым помощником человека в самых разных его делах и работах.

Популярность радиоэлектронных приборов, аппаратов и систем в огромной мере определили такие их достоинства, как высокое мастерство и доступность. Вот несколько цифр, показывающих, что умеет электроника, что стоит за словом «мастерство».

Радиоприемники систем космической связи улавливают сигналы мощностью около 10^-22 Вт, это примерно то же самое, что, находясь в Москве, услышать писк комара, пролетающего где-то в районе Мурманска. Радиотехнические системы позволяют измерять расстояние порядка сотен тысяч километров с точностью до сантиметров или регистрировать перемещения, которые в миллион миллионов раз меньше размеров атома. Метод ядерного магнитного резонанса, в основе которого электронная аппаратура, позволяет определить массу интересных подробностей устройства отдельных молекул: для этого проводятся измерения резонансных явлений, во время которых на частотах в сотни мегагерц удается заметить изменения частоты на сотые доли герца. Радиоэлектроника помогает исследовать фрагменты далеких звезд, которые видны с Земли под углом в 0,00001 угловых секунд (если бы человек обладал такой остротой зрения, он видел бы рисовое зерно на расстоянии пятисот — шестисот километров).

А теперь несколько слов о том, насколько широко используется электронная аппаратура. Ежегодно в мире производится около ста миллионов приемников и пятидесяти миллионов телевизоров, в них используются десятки и сотни миллиардов радиодеталей — кинескопов, ламп, транзисторов, резисторов, конденсаторов, катушек, переключателей. Многими миллионами компьютеров оснащены сегодня ученые, инженеры, производственники, экономисты, одних только персональных вычислительных машин в мире ежегодно выпускается более десяти миллионов штук. В нашей стране приборов и средств автоматизации ежегодно выпускается примерно более чем на десять миллиардов рублей, выпускается более миллиона типов и номиналов деталей для радио- и электронной аппаратуры, многие из этих деталей выпускаются миллионными тиражами.

Т-302. Важнейшие проблемы радиоэлектроники — уменьшение веса и объема аппаратуры, повышение ее надежности, автоматизация производства. Радиоэлектронная аппаратура непрерывно совершенствуется, берет на себя все более сложные функции и при этом часто сама сильно усложняется. Лет тридцать — сорок назад в очень сложном электронном аппарате могло быть несколько тысяч деталей, а современные аппараты, в частности вычислительные машины, содержат миллионы и десятки миллионов деталей. И если бы это были детали, какие выпускались лет тридцать назад, — электронные лампы, сравнительно большие резисторы и конденсаторы, то для размещения сложной электронной аппаратуры нужны были бы, наверное, огромные многоэтажные дома, она весила бы сотни тонн, потребляла тысячи киловатт электроэнергии. Вот лишь один из многих примеров: электронное оборудование большого современного самолета, если бы оно было собрано на лампах, весило бы столько, что самолет уже просто не мог бы подняться в воздух.

А вот другая проблема: по мере усложнения электронной аппаратуры резко снижается ее надежность. Как показала статистика, главная причина отказов, неисправностей — это соединительные цепи, соединения между элементами схемы; и чем больше элементов, тем чаще происходят отказы, меньше надежность. Это проблема огромной важности, особенно если учесть, что электронике доверяют такие важные дела, как, например, управление космическим кораблем или контроль за ритмами больного сердца.

Взволнованно повествует о проблеме надежности старинная английская баллада:

И наконец, третья важнейшая проблема: электронной аппаратуры нужно все больше и больше, аппаратура эта усложняется, и делать ее вручную уже просто невозможно. Если бы при нынешних масштабах применения электроники изготавливать ее по технологии тридцати или сорокалетней давности, то в электронной и радиопромышленности, наверное, должно было бы работать все население страны. Здесь есть один только выход — автоматизация производства, создание такого оборудования, такой технологии, при которой основную работу делали бы машины, автоматы, а человек только следил бы за ними. Но можно ли автоматизировать такие чисто человеческие операции, как сборка электронных схем, пайка, монтаж, налаживание?

Применение интегральных схем — вот путь, двигаясь по которому можно одновременно решать все три проблемы: добиваться резкого уменьшения габаритов и веса аппаратуры, повышать ее надежность и автоматизировать производство. Интегральные схемы, или, как их часто называют, микросхемы, — это электронные блоки, плотность монтажа в которых в тысячи раз выше, чем в аппаратуре из дискретных элементов, то есть из отдельных деталей — резисторов, диодов, транзисторов и т. д. Сложный электронный блок, занимающий в традиционном исполнении целый шкаф, если его выполнить в виде интегральной схемы, может уместиться в тончайшем слое кремниевой пластинки размером с копейку, а весить доли грамма. И надежность его будет очень высокой: у интегральной схемы совсем иной принцип соединения «деталей», они как бы слиты в единую электрическую цепь, представляют собой единую схему и единую монолитную конструкцию. Об этом напоминает само слово «интегральная», оно происходит от латинского «интегер», что означает «целый», «единый». Наконец, как это ни удивительно, но интегральные схемы по самой своей природе допускают автоматизацию производства: эти невидимые микроскопические электронные блоки могут изготавливаться без какого-либо прикосновения к ним человеческой руки.

Т-303. Интегральные микросхемы — революция в электронике. Первые интегральные схемы появились в 1958 году, но нельзя, конечно, считать, что микросхемы были созданы в один день — технология подошла к ним через многие другие свои достижения. В частности, через печатный монтаж — изготовление соединительных проводов методом фотолитографии (Р-179).

Р-179

Через методы вакуумного напыления различных покрытий, например веществ с высоким удельным сопротивлением для создания резисторов (К-3;2). И конечно же, самое важное достижение, приблизившее электронику к интегральным схемам, — это создание в 1948 году транзисторов. Во-первых, появились действительно микроскопические усилительные приборы: сам транзистор, без корпуса, — это кристаллик размером с песчинку; электронную лампу таких размеров трудно себе представить. Но транзистор-песчинка — это далеко не предел, современные технологии позволяют делать транзисторы в тысячи раз меньших размеров. Более того — ученые и технологи научились создавать в полупроводниковом кристалле и другие элементы очень малых размеров. Так, например, /m-переход, если подать на него обратное постоянное напряжение (свободные заряды оттянуты от границы, между зонами р и n появился слой без свободных зарядов; Т-133), выполняет роль конденсатора. А вводя в полупроводник донорные или акцепторные примеси и дозируя их определенным образом, можно создавать в кристалле резисторы с самым разным сопротивлением.

Раньше других начали широко применяться так называемые гибридные интегральные схемы — в них значительная часть элементов образована различными тонкими пленками, а активные элементы — транзисторы и диоды — это бескорпусные приборы-песчинки, соединенные с пленками в нужных местах. В гибридной схеме из металлических пленок образованы соединительные проводники и обкладки конденсаторов, между этими обкладками находятся пленки диэлектрика, в виде тонких пленок выполнены резисторы (Р-180). Создаются эти пленки напылением тончайших слоев нужных материалов через своего рода трафареты — маски с фигурными окнами.

Р-180

Постепенное совершенствование технологии позволило сделать следующий важный шаг — перейти к полупроводниковым интегральным схемам, где в одном кристалле создаются все элементы — транзисторы, резисторы, конденсаторы, соединительные цепи (Р-181).

Существуют две основные группы полупроводниковых интегральных схем — с обычными биполярными транзисторами (это уже знакомые нам приборы с коллектором, базой и эмиттером) и униполярными, или, как их иначе называют, полевыми, транзисторами. Эти полупроводниковые приборы по принципу действия и особенно по некоторым характеристикам похожи на электронные лампы. Так, например, у полевых транзисторов, как и у ламп, высокое входное сопротивление, их управляющий электрод — он называется уже не базой, а затвором, — подобно сетке, влияет на ток «без касания», своим электрическим полем, и не имеет прямого контакта с эмиттером и коллектором — у полевого транзистора они называются, соответственно, истоком и стоком. На основе полевых (униполярных) транзисторов появился огромный класс интегральных схем типа МОП, что расшифровывается так: металл — окисел — полупроводник (окисел является диэлектриком, и поэтому МОП-структуры иногда называют МДП: металл — диэлектрик — полупроводник). Структуры МОП — основа большинства интегральных схем для вычислительной техники, и в то же время полевые МОП-транзисторы благодаря некоторым важным достоинствам, таким, например, как высокое входное сопротивление и низкий уровень шумов, выпускаются в виде отдельных усилительных приборов (С-15, К-18).

Знакомясь с конкретными интегральными схемами и их описанием в справочниках, кроме сокращений МДП и МОП, можно встретить и другие важные аббревиатуры, другие сокращения, такие, в частности, как ТТЛ — транзисторно-транзисторная логика, ЭСЛ — эмиттерно-связанная логика, КМОП — комплиментарные (дополняющие) МОП-структуры, ДТЛ — диод-транзисторная логика. Мы не будем сейчас отвлекаться на эти подробности, а попробуем хотя бы в самых общих чертах познакомиться с существом дела — с устройством микросхем и технологией их изготовления.

Представим себе полупроводниковую интегральную схему, для начала не очень сложную. В тонкой пластинке кристаллического кремния создано несколько диодов и транзисторов — несколько микроскопических областей с примыкающими зонами р-n, n-р-n или р-n-р. Еще раз подчеркнем — все это образовано в едином кристалле, в определенные его микроучастки были введены необходимые примеси и таким образом созданы зоны n или р. Подобным же образом, путем введения различных примесей, созданы в кристалле микроскопические резисторы и конденсаторы. Теперь нужно как-то соединить эти разрозненные «детали», превратить их в электронную схему. Многие соединения, как уже говорилось, осуществляются внутри кристалла, отдельные «детали» просто примыкают друг к другу. Но многие соединения делаются снаружи в виде тончайшей паутинки напыленных проводов, чаще всего алюминиевых, а иногда серебряных.

Расположение деталей — однослойное, так что интегральная схема обычно уходит в глубь кристалла не больше чем на десятые доли миллиметра. Правда, в последнее время в технических журналах пишут о создании двух- и даже трехэтажных интегральных схем, но. все это пока, видимо, лишь первые шаги. Зато в части уменьшения площади отдельных «деталей» имеются большие достижения. (Слово «детали» приходится брать в кавычки потому, что в интегральной схеме нет деталей в привычном смысле слова, нет того, что можно было бы извлечь из схемы или заменить; с учетом этого полупроводниковые интегральные схемы долгое время называли монолитными; транзисторы, диоды, конденсаторы, резисторы, созданные в интегральной схеме, называют ее элементами.) В первые годы массового выпуска полупроводниковых интегральных схем их «детали» в среднем имели размеры 0,08-0,1 мм, то есть 80-100 мкм. Несколько лет назад уже пришли к размерам 5-10 мкм, а сегодня типичный размер элемента — 3 мкм, 3 микрона! Чтобы такая трехмикронная деталь стала размером хотя бы с типографскую точку, нужно всю микросхему увеличить до размеров большой книги. И еще одна попытка пояснить, что такое элемент микросхемы размером 3 мкм. Если среднюю по размерам букву на этой странице заполнить такими трехмикронными элементами, то их на территории этой буквы уместится чуть ли не целый миллион. Конечно, — эта цифра несколько превышает реальные возможности — многие детали нужно располагать на некотором расстоянии от других. Но даже с учетом этого плотность «монтажа» в современных БИСах, больших интегральных схемах (больших по количеству элементов), очень велика — в типичной кремниевой пластинке размером 5х5,2 мм (по размерам — это клеточка арифметической тетради) умещаются десятки тысяч элементов. А в СБИСах, сверхбольших схемах, число элементов исчисляется сотнями тысяч — по числу «деталей» такая схема эквивалентна нескольким сотням телевизоров.

Десятки и сотни телевизоров в клеточке арифметической тетради — действительно какая-то фантастика!

На рисунках Р-181 и Р-182 отмечены основные этапы создания интегральных схем.

Р-181

Р-182

Здесь один из центральных процессов — фотолитография. В этот термин вошло слово «литография» (от греческих «лито» — «камень» и «графо» — «пишу»), название одного из старых способов печатания картин, где печатная форма создается на поверхности камня. Фотолитография (от греческого «фотос» — «свет») основана на использовании светочувствительного материала — фоторезиста (Р-179;6,7. К-5;14–17). Им покрывают кремниевую пластину, на которой будет создаваться микросхема, и освещают эту пластину через фотошаблон, через узор на фотопленке, состоящий из прозрачных и черных участков. На фоторезисте в освещенных его участках появляется скрытое изображение, примерно такое же, как на фотопленке или фотобумаге. А затем следует процесс, напоминающий проявление: экспонированную (освещенную) пластинку кремния погружают в раствор, который удаляет фоторезист с освещенных участков — в слое фоторезиста, в тех его местах, куда фотошаблон пропускал свет, образуются окна, открывается доступ к кремнию. Теперь в эти окна можно ввести примеси и начать формирование транзисторов и других элементов микросхемы. Введение примеси чаще всего осуществляют за счет диффузии — кремниевую пластину помещают в вакуумную камеру, создают в этой камере пары нужной примеси, и эти пары на некоторую небольшую глубину проникают в пластину, но, разумеется, только в те ее участки, где в фоторезисте открыты окна. Несколько раз повторяя этот процесс с разными фотошаблонами и разными примесями, формируют «в кремниевой пластине участки с разными физическими свойствами, и именно таким образом появляются все элементы микросхемы.

А вот две главные особенности использования фотолитографии в технологии интегральных схем.

Первое: можно изготовить довольно большой фотошаблон и, освещая кремниевую пластину через объектив, уменьшающий изображение (печатая снимки, вы пользуетесь фотоувеличителем, а здесь — фотоуменьшителем), создавать в фоторезисте окна микроскопических размеров.

Второе: при фотолитографии в кремниевой пластине одновременно формируется огромное количество «деталей», например по две зоны р для каждого из десяти тысяч р-n-р транзисторов, и в результате нескольких последовательных технологических операций сразу рождается микросхема из многих тысяч элементов. Более того, на одной кремниевой пластине одновременно создается несколько десятков микросхем, затем пластину разрезают и каждую микросхему устанавливают в отдельный корпус (Р-182). Все это можно сравнить с каким-то фантастическим станком, который, получив сырье в виде металла, резины и пластмассы, быстро выполняет несколько операций и сразу, как говорится, одним ударом, выдает несколько десятков полностью готовых автомобилей, собранных из многих тысяч деталей.

Т-304. Микроэлектроника, превратив в интегральную схему сложные и дорогие электронные устройства, сделала их доступными для широкого применения. Интегральные схемы — это малые габариты и малый вес огромных когда-то электронных установок, это высокая надежность аппаратуры. Но может быть, главное в том, что выпускаемые огромными тиражами интегральные схемы сделали сложные и совершенные электронные устройства во много раз более дешевыми и доступными — аппарат, который еще недавно стоил тысячи рублей, превратившись в интегральную схему, стал, грубо говоря, стоить рубль.

Возьмите, к примеру, электронные часы. Все, что они умеют, — точный отсчет времени, календарь, секундомер, будильник, а иногда еще и микрокалькулятор— обеспечивает одна интегральная схема, по числу деталей она эквивалентна нескольким телевизорам. Раньше, пожалуй, никто не рискнул бы использовать столь сложную систему в часах, так сказать, личного пользования. Не говоря уже о том, что мы не стали бы носить с собой электронные часы, схема которых занимает целый чемодан. А вот, превратившись в микросхему, электроника часов занимает территорию все той же арифметической клеточки, она весит меньше грамма, а главное — миллионными тиражами выпускается на заводах-автоматах и по стоимости вполне конкурирует с механическими часами.

Другой пример — кнопочный телефонный аппарат. Слов нет, набирая нужный номер, гораздо удобнее нажимать кнопки, чем крутить телефонный диск. Но за это удобство приходится довольно дорого платить — кнопочному номеронабирателю нужна электронная схема из нескольких тысяч деталей. В этой схеме должен быть генератор сравнительно медленных импульсов, которые нужно послать в линию, сообщая о набранном номере (Т-111, Р-71); должна быть система ввода, при нажатии той или иной клавиши она сформирует сигнал из нужного числа импульсов; должна, наконец, быть память, так как вы можете нажимать кнопки очень быстро, а посылать импульсы в линию нужно в строго определенном темпе, не спеша. Поэтому набранный вами номер сразу же запоминается в триггерных ячейках и уже оттуда подается в линию. Кстати, появление памяти позволяет ввести в аппарат очень удобное приспособление и не повторять каждый раз набор занятого номера, а извлекать его из памяти, нажав кнопку «Повтор».

Кнопочный телефонный аппарат стал реальностью только после того, как вся его электроника, по числу деталей эквивалентная десятку приемников, превратилась в одну интегральную схему (отечественная МОП-схема К145ИК8П; вся серия К145 в основном предназначена для телефонных аппаратов разной сложности, в частности с разным количеством запоминаемых номеров).

Первые микросхемы представляли собой просто несколько транзисторов с простейшими связями, затем в кристалле начали появляться узлы сложных схем, а сейчас в одном кристалле размещают сами эти сложные схемы целиком или почти целиком. Так, например, в одной микросхеме почти целиком находится радиовещательный приемник (К-18;14,15), или транзисторная память, в которую можно записать целую книгу, или, наконец, процессор вычислительной машины (Т-277), как его называют после превращения в одну интегральную схему, микропроцессор.

Вот уже несколько лет, как микропроцессоры перестали быть собственностью одних только ЭВМ. Оставаясь первоклассным вычислителем или, точнее говоря, именно благодаря этому, микропроцессор стал универсальным управляющим устройством в системах автоматики. Перед установкой или в процессе работы микропроцессор можно запрограммировать на решение самых разных задач — от управления токарным станком, стиральной машиной или автомобильным карбюратором до выработки команд коррекции орбиты в бортовой автоматике космического аппарата. И хотя микропроцессор— это интегральная схема, в которой обычно несколько десятков тысяч элементов, стоимость его сравнительно невелика, и он становится самым активным, пожалуй, помощником человека в деле управления огромным миром работающей на нас техники.

Т-305. Прогресс радиоэлектроники связан с успехами фундаментальной науки. Полупроводниковый диод был известен давно, чуть ли не в начале века, а транзистор, как мы уже упоминали, появился в 1948 году, за его создание группа американских физиков — У. Шокли, У. Браттейн и Д. Бардин — была удостоена Нобелевской премии. Но вот что интересно: за много лет до этого, в 1922 году радиолюбитель из города на Волге — из Нижнего Новгорода девятнадцатилетний Олег Лосев создал первый в мире полупроводниковый усилитель, построил на его основе приемник и назвал его кристадин, от слова «кристалл». Причем это не было незамеченное или забытое потом Изобретение— о кристадинах Лосева писала вся мировая радиотехническая печать, американские радиоинженеры в своем журнале назвали кристадин устройством, которое может совершить переворот в радиоэлектронике, вытеснить вакуумную усилительную лампу.

Такой переворот действительно произошел, но ждать его пришлось почти четверть века. Потому, что во времена кристадина физика еще не построила фундамент, на котором потом выросла полупроводниковая электроника. Только глубокие исследования физических процессов в твердом теле позволили в деталях понять, что же происходит в полупроводниках, и только на основе этого понимания развилась вся современная техника полупроводниковых приборов и интегральных схем.

А вот еще один интересный пример. В 1917 году Альберт Эйнштейн предсказал индуцированное излучение атомов и молекул, то есть вызванное внешней причиной, а конкретно — внешней электромагнитной волной. Но понадобилось почти сорок лет, чтобы это предсказание, соединившись с глубоким изучением механизмов перехода атомов с одного энергетического уровня на другой, то есть механизмов изменения запасов энергии атома, привело к рождению совершенно новой области науки и техники — квантовой электроники.

Когда атом или молекула переходят на более низкий энергетический уровень, то они отдают высвободившуюся энергию в виде кванта, порции электромагнитного излучения. При этом если выделяется большая порция энергии, то частота излучения высокая (малая длина волны) — излучается свет, ультрафиолетовые или еще более коротковолновые рентгеновские лучи. А если порция энергии невелика, если молекула выбрасывает слабый квант (Т-8), то частота излучения сравнительно низкая (большая длина волны) — молекула испускает инфракрасные лучи, миллиметровые или даже сантиметровые радиоволны. Можно извне подпитывать атомы излучающего вещества, накачивать их энергией, например пропуская через это вещество ток или освещая его мощной лампой. Можно ввести в систему достаточно сильную положительную обратную связь, грубо говоря, сделать так, чтобы излучение одних атомов возвращалось в излучающее вещество, заставляло излучать другие атомы. Такое индуцированное излучение и накачка энергией приведут к возникновению квантового генератора — атомы вещества будут согласованно излучать электромагнитные волны, причем одной, строго определенной частоты, она определится конкретным переходом излучающих атомов (молекул) с одного энергетического уровня на другой.

Первые квантовые генераторы были созданы советскими физиками, ныне академиками Н. Г. Басовым и А. М. Прохоровым и независимо американцем Ч. Таунсом — все они за эту работу отмечены Нобелевской премией. Первенцем в семействе приборов квантовой электроники был мазер (в этом сокращении буква «м» от слова «микроволны» — первый квантовый генератор работал в диапазоне сантиметровых радиоволн), а через несколько лет появились и оптические квантовые генераторы — лазеры (буква «л» от английского «лайт» — «свет»). К созданию реальных квантовых генераторов ученые пришли через глубокое изучение процессов взаимодействия излучения с веществом — они занимались радиолокацией, а затем радиоспектроскопией, исследованием состава вещества по частоте излучения его атомов и молекул.

Что должны продемонстрировать эти два примера человеку, начинающему свой путь в практическую электронику? Прежде всего то, что он приобщается не просто к интересной области технического любительства, а к области, вобравшей в себя многие замечательные достижения фундаментальной науки. Это должно радовать и предостерегать — в нынешней электронике трудно, видимо, случайно сделать что-то новое и интересное. В этой области творчески может работать только очень грамотный человек, глубоко понимающий существо дела.

Т-306. Интегральные схемы все более широко применяются в радиолюбительской практике. Уже давно в радиолюбительском журнале «Радио» одно за другим стали публиковаться описания самодельных приемников, магнитофонов, усилителей, телевизоров, в которые наряду с привычными деталями входят интегральные схемы. И сами интегральные схемы появились в широкой продаже, их начали широко применять в массовой аппаратуре — на приемниках, например, теперь можно увидеть надпись: «3 микросхемы» или «6 микросхем», подобно тому как раньше писали «12 радиоламп» или «8 транзисторов».

Для тех, кто занимается практической электроникой, все это знаменует большую перемену — переход от схем, собранных из отдельных деталей, к схемам, собранным из крупных, зачастую законченных блоков. Событие это в какой-то мере можно сравнить с тем серьезным потрясением, которое пережила электроника, когда совершался переход от электронных ламп к полупроводниковым приборам.

В практической работе с микросхемами так же, как вообще в практической работе с электронными схемами, возможен такой путь: сначала повторение уже готовых, проверенных разработок, затем некоторые самостоятельные шаги, например замена рекомендуемой микросхемы другой, с близкими параметрами, или замена некоторых внешних деталей, например включение многоконтурного фильтра вместо одиночного контура. И наконец, после того, как появится «чувство микросхемы», а в памяти осядут их особенности и различия, открывается возможность самостоятельного творчества, создания собственных приборов и аппаратов или модернизации существующих.

Сейчас будет названо несколько радиолюбительских конструкций на микросхемах, описанных в последние годы в журнале «Радио» и рассчитанных на самостоятельное изготовление в любительских условиях. В основном это конструкции достаточно простые и даже очень простые, многие прямо предназначаются для начинающих любителей. Но есть в нашем перечне и несколько весьма привлекательных сложных схем, за них можно браться, накопив хотя бы небольшой опыт в работе с микросхемами.

Конструкции в списке названы в порядке их появления в журнале: электронный блок, превращающий настольные электронные часы в музыкальный будильник (журнал «Радио» № 2 за 1984 год); устройство, которое звуковыми сигналами имитирует бой часов (№ 2, 1984); электронный светофор для различных игрушек, макетов и тренажеров (№ 3, 1984); дистанционный переключатель (№ 3, 1984); малогабаритный прибор для налаживания и проверки телевизоров — генератор сетчатого поля (№ 4, 1984); будильник для электронных часов (№ 7, 1984); низкочастотный усилитель мощности (№ 8, 1984); прибор для имитации человеческого голоса — вокодер (№ 9, 1984); самодельная автоматическая телефонная станция на 10 номеров (№ 10, 1984); переключатель елочных гирлянд (№ 11, 1984); световой телефон на инфракрасных лучах (№ 12, 1984); термометр с цифровой шкалой отсчета температур (№ 1, 1985); вольтметр на операционном усилителе (№ 4, 1985); реле времени с большими интервалами отсчета (№ 4, 1985); игровой автомат (№ 5, 1985); электронный музыкальный синтезатор (№ 9 и 10, 1985); усилитель низкой (звуковой) частоты для малогабаритного радиоприемника (№ 10, 1985); электронные часы с кварцевым задающим генератором (№ 10, 1985); усилитель воспроизведения для кассетного магнитофона (№ 10, 1985); переключатели елочных гирлянд (№ 11, 1985); электронный автомат для подачи школьных звонков (на уроки и перемены) в соответствии с заданной программой (№ 11, 1985); генератор для проверки и налаживания цветных телевизоров (№ 11, 1985); простейшие измерительные приборы на микросхемах (№ 1, 1986); электронный кодовый замок (№ 1, 1986 и № 4, 1984); индикатор, устанавливаемый изнутри на входную дверь и показывающий, не остался ли включенным какой-либо осветительный, нагревательный или иной электроприбор (№ 2, 1986); генератор звуковой частоты (№ 2, 1986); емкостное реле (№ 2, 1988); электронный тир (№ 5, 1988); метроном (№ 5, 1988); электронная игра (№ 6, 1988); индикатор уровня сигнала (№ 12, 1988); автомат, управляющий освещением (№ 2, 1989); электронный звонок (№ 4, 1989).

В этот список умышленно введено несколько очень простых и доступных для повторения чисто транзисторных конструкций, с тем чтобы желающий мог сам поискать пути перевода их на микросхемы.

Описания радиолюбительских схем и конструкций, в том числе на микросхемах, практически в каждом номере публикует и журнал «Моделист-конструктор». Вот некоторые из этих конструкций: электронная система для создания световых эффектов в дискотеке (журнал «Моделист-конструктор» № 2 за 1984 год); простой радиоприемник (№ 2, 1984); система светоуправления моделями и игрушками (№ 3, 1984); цифровая система радиоуправления (№ 11 и 12, 1984); электронный градусник (№ 6, 1984); дисторбер — формирователь тембра электрогитары (№ 5, 1984); музыкальная шкатулка (№ 1, 1985); прибор для проверки пульса (№ 3 и 4, 1985); металлоискатель (№ 8, 1985); электронный сторож для автомобиля (№ 9, 1985); комбинированный вольтметр (№ 10, 1985); дешифратор для управляемых моделей (№ 12, 1985); передатчик для управляемых моделей (№ 1 и 2, 1986); звуковое реле (№ 3, 1987); сенсорный переключатель (№ 3, 1988); светочувствительный музыкальный инструмент (№ 2, 1989); электронный регулятор освещения (№ 4, 1989).

Описание радиолюбительских схем и конструкций регулярно помещает и журнал «Юный техник». Среди них изредка встречаются конструкции с использованием микросхем (например, простой приемник для пионерского лагеря, «Юный техник» № 6 за 1985 год), но чаще всего в этом журнале можно увидеть простейшие транзисторные схемы, для которых (правда, накопив некоторый опыт) можно самому придумать аналог с использованием микросхемы.

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.

Цифровые системы уже широко применяются в телефонной связи и в звукозаписи — в мире выпущены миллионы цифровых лазерных проигрывателей, которые с исключительно высоким качеством звучания воспроизводят музыку с так называемых компакт-дисков. На этих пластмассовых пластинках с тончайшим металлическим покрытием имеются микронных размеров выступы, от которых лазерный луч отражается и попадает на фотодиод (Р-185).

Р-185

Если выступ есть, луч от него отразится, в цепи фотодиода пойдет ток и даст сигнал «1». Отсутствие выступа, а значит, отсутствие тока, — это «0». Каждый уровень аналогового сигнала кодируется двенадцати — четырнадцатиразрядным числом. Диск вращается, одно число следует за другим, и ЦАП воссоздает аналоговый сигнал — копию звука. Цифровой лазерный проигрыватель — система сложная. В нем, например, имеется макропроцессор, управляющий тонкой автоматикой, которая, в частности, заставляет лазерный луч точно двигаться по невидимой спирали, не отклоняясь от расположенных вдоль нее отражающих выступов.

На этом же принципе работает грозный конкурент видеомагнитофона — лазерный цифровой видеопроигрыватель. На одном его видеодиске может уместиться часовая телепрограмма или около 90 тысяч слайдов; автоматика позволяет мгновенно вызвать на экран любой из них. Существует лазерный (оптический) накопитель информации для компьютеров, на одном его диске может быть записана — разумеется, в цифровом виде — чуть ли не тысяча толстых книг.

Приходят цифровые системы и в телевидение. Если аналоговый сигнал, отображающий картинку, с помощью АЦП превращать в цифровой, а его по определенной программе мгновенно обрабатывать в компьютере, то можно получать совершенно новое изображение (Р-184). Так, в частности, на экране телевизора появляются хорошо всем знакомые убегающие или переворачивающиеся надписи — их создают на телецентре путем компьютерной обработки цифрового сигнала.

В последние годы цифровые системы появились даже в телевизорах и видеомагнитофонах, о чем свидетельствует надпись digital — «цифровой». В этих случаях в каждом телевизоре есть свои АЦП и ЦАП, микросхемы в цифровом виде запоминают видеосигнал (обычно небольшую его часть, соответствующую одной строке), обрабатывают «цифру», превращают ее снова в аналоговый сигнал и возвращают на место. Определенная обработка «цифры» позволяет заметно улучшить качество изображения.

Широкое использование цифровых систем, переход на «цифру» прежде всего показывает, что щедрость микроэлектроники, доступность ее сложнейших интегральных схем открыла принципиально новые возможности создания совершенных радиоэлектронных систем.

Здесь, пожалуй, уместно вернуться на нашу основную дорогу, вернуться к прерванному рассказу о союзе радиоэлектронной и космической техники, который мы начали с упоминания о космических телевизионных ретрансляторах.

Т-309. Совершенство систем космической электроники напоминает о ее огромных возможностях в решении земных, житейских задач. Стационарные спутники работают и в международной системе связи судов со своими портами и друг с другом, она, например, дает возможность моряку откуда-нибудь из южной Атлантики позвонить по телефону к себе домой в Одессу или Марсель. Используются стационарные спутники и в системах навигации, позволяющих судам и самолетам определять свое местонахождение с точностью до километра. Заговорив о морях и океанах, нужно обязательно вспомнить спутниковые радиоэлектронные системы поиска потерпевших аварию судов и самолетов, совершивших вынужденную посадку. Радиотехническими средствами спутник засекает небольшой аварийный передатчик и очень точно определяет его координаты. С помощью спутников-спасателей, неустанно дежурящих на орбите, уже найдены и спасены тысячи попавших в беду людей. Начало этой благородной миссии космической электроники положил советский спутник «Космос-1383» международной системы КОСПАС-САРСАТ, обнаруживший безнадежно потерянных пилотов и пассажиров небольшого самолета, неудачно приземлившегося в труднодоступном горном районе Канады.

Еще совсем недавно только из фантастических романов можно было узнать, как звездолет совершает посадку на неизвестную планету. На Земле в Центре управления операторы видят на огромном экране далекие пейзажи, которые космический робот передает с планеты.

Сегодня эта фантастическая картина стала реальностью. В феврале 1965 года, всего через семь лет после запуска первого спутника, станция «Луна-9» совершила мягкую посадку на Луну, провела первую в мире прямую телевизионную передачу с лунной поверхности и показала нам, землянам, лунные ландшафты.

А потом еще один важный шаг — советские космические лаборатории-автоматы «Венера-9» и «Венера-10» вели телевизионный репортаж прямо с раскаленной поверхности Венеры (температура — около 500 °C). Причем передача шла через ретранслятор — со спускаемого аппарата на искусственный спутник, выведенный на эллиптическую орбиту вокруг Венеры, а с него, уже более мощным передатчиком, на Землю. Потом на Земле были получены цветные марсианские пейзажи, переданные американскими станциями «Викинг-1» и «Викинг-2», и цветные ландшафты Венеры, их передали наши станции «Венера-13» и «Венера-14». А наши станции «Венера-15» и «Венера-16» выполнили совсем уже уникальную работу, показав с высоты поверхность Венеры, навсегда, казалось бы, скрытую густыми облаками. Рассмотрела венерианские горы и кратеры уже не телекамера, а бортовые радиолокационные системы, объединенные с мощными вычислительными машинами. Еще один смелый эксперимент начался в декабре 1984 года, когда мощные ракеты вывели на далекую космическую трассу две межпланетные станции «ВЕГА-1» и «ВЕГА-2». В июне 1985 года каждая из этих станций, добравшись до Венеры, отправила на планету свой спускаемый аппарат, который не только совершил посадку на венерианскую поверхность, но еще и выпустил в венерианское небо небольшой аэростат, снабженный научными приборами и собственным радиопередатчиком. А вторая часть станций «ВЕГА»— их пролетные аппараты отправились в новое многомесячное путешествие для встречи с кометой Галлея (само название «ВЕГА» расшифровывается как «Венера-Галлей»), с тем чтобы попытаться войти в ее газообразную оболочку (кому) и передать оттуда телевизионное изображение ядра кометы.

В марте 1986 года этот начатый и организованный советскими учеными международный эксперимент был успешно завершен. Через полтора года после старта с космодрома Байконур станции «ВЕГА» с фантастической точностью подошли к комете и встретились с этим микроскопическим по масштабам космоса объектом: размеры ядра кометы — примерно 10 км, для радиоэлектронных систем управления и наведения космического аппарата, систем измерения и расчета его траектории эта мишень в миллион раз меньше (по площади), чем Венера или Марс. До предела насыщенные электроникой бортовые научные приборы передали на Землю по радиоканалам массу бесценной информации, в том числе полученный с близкого расстояния телевизионный портрет кометы Галлея. Конечно, не всегда все проходит столь успешно — космические аппараты уходят за много миллионов километров от Земли и туда ремонтную бригаду не пошлешь. Недавно, например, оказался в значительной мере невыполненным международный проект «Фобос». Два аппарата должны были выйти в район Марса, а затем поочередно пройти над его спутником Фобосом на высоте примерно 50 метров, передать детальные снимки его поверхности и «высадить» на Фобос «десант», научные приборы. Однако (видимо, из-за каких-то неполадок сложных бортовых систем) к Марсу пришел лишь один аппарат, а сближение с Фобосом вообще не состоялось.

Попутно нужно, наверное, отметить, что роль радиоэлектроники в освоении космоса отнюдь не ограничивается телевидением и связью. Радиоэлектроника точно выводит космический корабль на нужную траекторию; определяет скорость и местонахождение этой песчинки на расстояниях в десятки миллионов километров от Земли; управляет работой бортовых систем; рассчитывает режим коррекции и следит, чтобы он выполнялся с высокой точностью; участвует в переводе корабля на орбиту спутника далекой планеты; непрерывно измеряет расстояние до ее поверхности и, в нужный момент включив тормозные двигатели, обеспечивает мягкую посадку спускаемого аппарата… Словом, на всем пути от самого старта выполняет многие тысячи сложных и ответственных операций, превращая в реальность космический полет, эту еще недавно совершеннейшую фантастику.

Т-310. Путь в электронику для многих специалистов начинался с простейших самодельных конструкций и схем. Космос лишь одна из областей, где мы встречаемся с фантастической электроникой; и в науке, и в промышленности, и в нашей повседневной жизни — всюду, куда ни кинь взгляд, электроника демонстрирует свои чудеса да еще и готовит новые поразительные сюрпризы.

Вот несколько примеров из сотен возможных.

Инженеры научили электрический сигнал воспроизводить все богатство красок на телевизионном экране, а сейчас они уже готовятся сделать следующий шаг, работая над системами объемного телевидения.

Еще недавно радиоэлектронные приборы помогали вслепую, в облаках или тумане, производить снижение самолетов до высоты сто — двести метров, дальше пилот сам должен был вести машину, и, если на этой высоте не было хорошей видимости, аэропорт закрывали. Сегодня электронные системы вслепую сажают самолет вплоть до момента, когда колеса коснутся бетонной дорожки. А в технических журналах уже обсуждаются проекты электронных автоматов, которые будут управлять кораблями на реках и морях и даже автомобилями, причем не только на шоссе, но и на забитых машинами городских улицах.

Огромны успехи биологической и медицинской электроники. Кардиостимулятор, миниатюрный электронный блок, вшитый под кожу, он годами поддерживает ритм больного сердца; телеметрические системы непрерывно, двадцать четыре часа в сутки по радио информируют дежурную сестру о состоянии больного, где бы он ни находился, а в случае серьезных нарушений подают сигнал тревоги; микроэлектродная техника позволяет регистрировать биотоки одной-единственной клетки; электроника позволила создать протезы с биологическим управлением (фактически «кистью» или «пальцами» протеза руки управляет электрохимический сигнал действия, который мозг посылает различным группам мышц; этот сигнал распространяется по нервному волокну, но слабое электрическое поле от него приходит и на поверхность кожи, где считывается парой электродов); микроскопическая радиостанция с различными датчиками, как ее называют «радиопилюля», передает важную для врача информацию из желудка больного; рентгеновский аппарат, объединившись с вычислительной машиной в приборе под названием компьютерный томограф, позволяет увидеть то, что раньше было недоступно врачу, например рассмотреть мозг, скрытый костями черепа.

Быстро продвигаются дальше вперед врачи и биологи, в союзе с инженерами-электронщиками создают приборы, которые позволят управлять машинами «силой мысли» (никакого чуда здесь нет, для управления, как и в электронном протезе, используются биотоки), а также создают приборы для управления портативным насосом — искусственным сердцем, согласующие его работу со сложными ритмами организма; появляются электронные системы, которые сумеют разбирать человеческую речь и помогут оператору вести диалог с вычислительной машиной.

А вот еще одно удивительное направление современной электроники — миниатюризация аппаратуры. Только что научились виртуозы-технологи создавать карманные компьютеры на одной кремниевой БИС из нескольких десятков тысяч элементов, как они уже всерьез вводят термин «молекулярная электроника», надеясь, наверное, заставить работать триггерами, логическими элементами или ячейками памяти отдельные молекулы и атомы. А биофизики, включившись в эту работу, пытаются сделать элементами вычислительных машин, например элементами памяти, специально выращенные живые клетки или иные структуры из больших биологических молекул. Вполне может случиться, что молекулярная электроника подарит человеку его второе «я» — электронного советника, размером с коробку сигарет, в котором будут храниться справочные сведения, эквивалентные многотомной энциклопедии и знаниям десятка профессоров самых разных областей науки.

В то же время инженеры ищут свои пути дальнейшего повышения степени интеграции кремниевых микросхем — уменьшения размеров элемента и увеличения таким образом количества элементов в одном кристалле. Техническая печать уже сообщает об освоении микронных технологий, то есть позволяющих создавать элементы размером примерно в 1 микрон и получать больше миллиона элементов в кристалле. Это значит, что в одном кристаллике запоминающего устройства с элементами микронных размеров сможет храниться примерно столько же информации, как в книге.

А на очереди уже субмикронная технология — элементы размером меньше микрона и, значит, еще большее количество «деталей» в кристалле.

Даже не заглядывая в будущее, обратившись в сегодняшний день, можно увидеть горизонты, которые открывает человечеству радиоэлектроника. Вот лишь одно из многих направлений — создание оперативной международной системы поиска научной и иной необходимой человеку информации. Уже сегодня, находясь в Москве или, скажем, в Новосибирске, с помощью выносного пульта ЭВМ (терминала) и сетей связи, действующих непрерывно (как говорят связисты — «горячих»), вы можете войти в банк данных Ленинграда, Парижа, Нью-Йорка или Будапешта и получить там исчерпывающую информацию из любой интересующей вас области — от биржевых цен или погоды до космологии или нейрохирургии. Данные, которые, хранятся в подобном банке, — это тексты книг и журнальных статей, специально введенные справочные сведения, такие, скажем, как расписания поездов и самолетов, информация об их прибытии и убытии, интересные для врачей истории болезней, научные отчеты, программы для компьютеров, инженерные расчеты, отчеты о научных исследованиях, оперативные сведения, например, о событиях международной жизни, зарегистрированных изобретениях, снятых фильмах и многое другое.

Сам банк данных — это быстродействующая ЭВМ с огромными массивами информации, записанной во внешней памяти, чаще всего на магнитных дисках. Вы сообщаете машине свои ключевые слова, например: «магнитофон», «три двигателя», и она немедленно называет имеющиеся в банке книги, статьи, проспекты, заводские инструкции, в которых есть информация о магнитофонах с трехмоторными лентопротяжками. Для компьютера ваши ключевые слова — это просто код, большие двоичные числа (Т-278). Быстро просматривая свои хранилища, компьютер замечает в них информацию, отмеченную таким же кодом, и расшифровывает ее, высвечивая на вашем экране названия статей и книг. Просмотрев предложенный список, вы можете дать запрос и мгновенно получить интересующий вас текст или рисунок. Сегодня в мире существуют десятки таких банков данных, и дело идет к тому, что доступ в них станет реальностью для многих миллионов людей.

Фантастическая электроника… Удивительное совершенство приборов и методов, удивительные возможности вычислять, измерять, управлять, действовать, перерабатывать информацию в недоступных для человека объемах и с недоступными для него скоростями. Удивительные планы и перспективы.

Так имеет ли смысл на фоне всего этого заниматься такими пустяками, как транзисторные приемники прямого усиления или звукоуправляемые игрушки? Стоит ли тратить время на вчерашний день электроники, на дискретные схемы, когда скоро любая аппаратура будет представлять собой всего лишь несколько микросхем, внутрь которых не влезешь ни для того, чтобы отремонтировать, ни для того, чтобы усовершенствовать электронный аппарат?

Ответ представляется очевидным: не просто полезно, но и необходимо заниматься началами электроники — типичными простыми схемами, способами обработки сигналов, основными законами электрических цепей, конструированием простейших «живых» электронных приборов. Прежде всего эти занятия очень интересны, именно они дают возможность познавать сложное на простых объектах, возможность самому искать, ошибаться, задумываться, находить решение, радоваться удаче. И именно эти занятия воспитывают в человеке многие полезные качества, о которых речь шла в самом начале (Т-1), — собранность, аккуратность, организованность, умение работать, уважение к труду. И еще — находчивость, изобретательность, умение логически мыслить, смелость.

Тем, для кого электроника просто хобби, просто увлечение, уже нескольких этих «за» достаточно, чтобы уважительно относиться к простым схемам и начальным сведениям об основах электротехники и электроники. Но и тот, кто хочет выбрать электронику своей основной профессией, не должен смотреть с пренебрежением на азбуку электронных схем. Потому что к вершинам знаний человек поднимается постепенно и последовательно, ступенька за ступенькой, шаг за шагом. И к электронным микроскопам и радиотелескопам, к микрокомпьютерам и космическим роботам, ко всей этой фантастической электронике обязательно приходят через основы наук, приходят через простые схемы и приборы, с которыми познакомила вас эта книга.