ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ

СХЕМОТЕХНИКА ЦИФРОВЫХ

Электроника имеет короткую, но богатую событиями историю. Период ее зарождения может быть связан с появлением на рубеже XIX и XX веков простейших приемо-передатчиков ключевого (релейного) действия, с помощью которых удавалось передавать информацию на небольшие расстояния. С тех пор электроника непрерывно развивалась как по пути совершенствования компонентов, так и по пути совершенствования схемных решений электронных устройств. Элементная база электроники прошла несколько этапов развития: от радиоламп до микропроцессоров.

Бурное развитие промышленной электроники началось в начале ХХ века, когда создание разнообразных типов электровакуумных приборов предопределило развитие радиосвязи, телевидения, измерительной техники. Эти успехи позволили в то время широко внедрять электронные приборы и устройства в промышленность. Однако для построения сложных электронных устройств требовалось большое количество радиоламп, что сильно сокращало время их безотказной работы. Так, при сроке службы одной лампы около 500 часов, устройство, состоящее из 2000 ламп, могло безотказно проработать не более 15 минут.

Указанные недостатки электронных ламп были преодолены созданием электронных приборов с новым принципом действия, основанных на использовании свойств полупроводников (диоды, транзисторы, тиристоры и т.д.). Применение полупроводниковых приборов в промышленной электронике определялось такими их достоинствами, как долговечность, высокий к.п.д., небольшие габариты и масса.

Дальнейшая растущая сложность схем потребовала развития технологии создания их элементов. В 1958 году двое ученых, живущих в совершенно разных местах, изобрели практически идентичную модель интегральной схемы. Один из них, Джек Килби, работал на Texas Instruments, другой, Роберт Нойс, был одним из основателей небольшой компании по производству полупроводников Fairchild Semiconductor. Обоих объединил вопрос: “Как в минимум места вместить максимум компонентов?”. Транзисторы, резисторы, конденсаторы и другие детали в то время размещались на платах отдельно, и ученые решили попробовать их объединить на одном монолитном кристалле из полупроводникового материала. Только Килби воспользовался германием, а Нойс предпочел кремний. В 1959 году они независимо друг от друга получили патенты на свои изобретения – началось противостояние двух компаний, которое закончилось мирным договором и созданием совместной лицензии на производство чипов. После того как в 1961 году Fairchild Semiconductor Corporation пустила интегральные схемы в свободную продажу, их сразу стали использовать в устройствах цифровой электроники – в калькуляторах и компьютерах вместо отдельных транзисторов, что позволило значительно уменьшить размер и увеличить производительность.

Так появились интегральные схемы, объединяющие некоторое количество элементов на одном кристалле, т.е. позволяющие исключать внешние соединения между отдельными элементами. Сегодняшний этап развития электроники характеризуется появлением интегральных микросхем большой степени интеграции (свыше 1 миллиарда элементов на кристалле).

В последние десятилетия возникло и быстро развивается новое направление электроники – цифровая обработка сигналов. Цифровые методы, основывающиеся на использовании микропроцессоров, проникли и в область электропривода. С помощью программных методов получены такие результаты, которые ранее были достижимы только сложными аппаратными средствами.