Электроника шаг за шагом [Практическая энциклопедия юного радиолюбителя]

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