Электроника для начинающих

Рис. 4.10.При покупке цифровой клавиатуры нужно выбирать клавиатуру с 12 кнопками с компоновкой «кнопочного телефона», которая должна иметь по меньшей мере 13 контактов. Контакты здесь можно заметить на переднем крае печатной платы клавиатуры

Рис. 4.11.Эта клавиатура хотя и имеет малое количество выводов, но в данной книге использоваться не будет

Как вообще появились микросхемы

Концепция интегральных твердотельных компонентов в одном небольшом корпусе родилась в голове британского специалиста по радарам Джеффри В. А. Даммер (Geoff rey W. A. Dummer), который говорил о ней многие годы прежде, чем попытался ее безуспешно изготовить в 1956. Первая по-настоящему интегральная микросхема была изготовлена в 1956 году Джеком Килби (Jack Kilby), работавшим в компании Texas Instruments. В варианте Килби использовался германий, поскольку этот элемент уже применялся для изготовления полупроводниковых приборов. (Вы познакомитесь с германиевым диодом, когда я перейду к обсуждению детекторного радиоприемника в следующей главе данной книги.) Но у Роберта Нойса (Robert Noyce), портрет которого показан на рис. 4.12, была более интересная идея.

Рис. 4.12.Это портрет Роберта Нойса (Robert Noyce) в конце его карьеры, из интернет-ресурса Wikimedia Commons

Он родился в Айове в 1927 году, а в 1950-х годах переехал в Калифорнию, где нашел себе работу у Уильяма Шокли (William Shockley). Это было сразу после того, как Шокли организовал свой бизнес по производству транзисторов, изобретенных им совместно с другими авторами в компании Bell Labs.

Роберт Нойс был одним из восьми сотрудников, которые были обижены менеджментом компании Шокли и покинули ее, образовав собственную компанию Fairchild Semiconductor.

Когда Нойс был генеральным менеджером компании Fairchild, он изобрел кремниевую интегральную микросхему, у которой не было проблем при изготовлении, присущим микросхемам на базе германия. Роберт Нойс официально объявлен человеком, который сделал возможным использование интегральных микросхем.

Ранние разработки применялись в военной промышленности, поскольку в ракетах Минитмен требовались небольшие, легкие компоненты в системах управления. В этих системах использовались почти все микросхемы, произведенные с 1960 до 1963 года. В течение этого периода времени стоимость отдельного компонента упала от примерно $1000 до $25.

В 1960-х годах каждая ИС среднего уровня уже содержала сотни транзисторов. Интегральные схемы большой степени интеграции к середине 1970-х уже содержали до десятка тысяч транзисторов на одну микросхему, а современные ИС могут состоять из нескольких миллионов транзисторов.

В итоге Роберт Нойс (Robert Noyce) совместно с Гордоном Муром (Gordon Moore) организовал компанию Intel, но неожиданно умер от инфаркта в 1990 году. Более подробно об увлекательной истории возникновения, проектирования и изготовления микросхем вы можете узнать на сайте: http://www.siliconvalleyhistorical.org.

Эксперимент 16. ГЕНЕРИРОВАНИЕ ИМПУЛЬСОВ

Я собираюсь представить вам наиболее удачную среди всех выпускаемых микросхем — это таймер 555. Поскольку в Интернете вы можете найти большое количество руководств, в которых рассматривается это устройство, и, следовательно, можете спросить, зачем же нам нужно здесь его обсуждать, то у меня для этого есть, по меньшей мере, три причины:

1. Этого нельзя избежать. Вы просто должны знать эту микросхему. По оценке некоторых источников ежегодное производство этих микросхем составляет более 1 миллиона штук ежегодно. Микросхема таймера 555 будет использоваться тем или иным способом в большинстве схем, которые осталось рассмотреть в этой книге.

2. Микросхема таймера 555 представляет собой отличное введение в интегральные микросхемы, поскольку она является надежными, универсальным устройством и демонстрирует сразу две функции, с которыми мы познакомимся позднее: функцией компаратора и триггера (flip-flop).

3. После чтения всех руководств по ИС 555, которые я смог найти, начиная с исходного текста оригинального технического описания от компании Fairchild Semiconductor и завершая различными описаниями, посвященными электронике в качестве хобби, я пришел к заключению, что его внутреннее функционирование редко объясняется достаточно понятно.

Я хочу предоставить вам графическое изображение того, что происходит внутри, поскольку, если вы не будете иметь его, то не получите возможность творческого использования данной микросхемы.

Вам понадобятся: