МИКРОСХЕМЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ

     

ОСОБЕННОСТИ И ОСНОВНЫЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЦИФРОВЫХ МИКРОСХЕМ


Применение цифровых микросхем по сравнению с ана­логовыми характеризуется рядом особенностей. Цифровые микро­схемы имеют большую функциональную законченность и универ­сальность, что позволяет создавать аппаратуру с минимальным ко­личеством дискретных компонентов. При этом в значительной степе­ни облегчается монтаж и его автоматизация. Особенно это ка­сается микросхем высокой степени интеграции.

Цифровые микросхемы имеют менее жесткие допуски на па­раметры, что позволяет обходиться без точных регулировок. Число контролируемых параметров ограничено и имеется достаточно полная информация о них в справочной литературе.

В настоящее время хорошо разработаны автоматизированные методы проектирования сложной аппаратуры на цифровых микро­схемах. Немаловажную роль играет отработанность и широкие функциональные возможности базовых серий микросхем 100, 133, К155, К176, К564 и других, а также большой опыт их приме­нения.

Цифровые устройства проще, чем аналоговые реализуются на микросхемах. Так, если в аппаратуре радиосвязи на микросхемах может быть построено в среднем 70 % узлов, то в вычислитель­ных устройствах более 95 %. Практически в цифровой аппаратуре пока нельзя построить в микроэлектронном варианте только дат­чики, исполнительные органы, устройства ввода и вывода инфор­мации и электромеханические узлы.

Основные области использования цифровых микросхем — вы­числительная техника, промышленная автоматика, устройства свя­зи и обработки данных, бытовая аппаратура.

На базе цифровых микросхем серий К137, К155, К187, К500, К583 и некоторых других создана единая система ЕС ЭВМ (Ряд1, Ряд2), представляющая собой семейства универсальных цифровых вычислительных машин, обладающих высокой производительностью (до 1,5 млн. операций в секунду и выше) и предназначенных для решения широкого круга научно-технических и экономических задач.

Кроме больших ЭВМ в последнее время все большее развитие получают мини-ЭВМ (например, семейство СМ ЭВМ) и особенно микро-ЭВМ.
Микро- ЭВМ представлены целым рядом машин: «Электроника С-5» (01, 11, 12, 21, 41 и т. п.), для построения которых используются микропроцессорные наборы К536, К586 и др.; «Электроника НЦ» (ОЗТ, ОЗД, 04Т, 05Т, 31, 80 — 01 и др.) на базе серий К587, К588, К564; «Электроника 60» на основе комплекта К581; «Электроника КЫО», построенная на микросхе­мах серий К580, К589, К505 и др. Эти микро-ЭВМ представляют собой много- или одноплатные устройства массой в 10 — 25 кг, с потребляемой мощностью 50 — 120 Вт, работающие со скоростью до 1 млн. простых операций в секунду. Они чаще всего содержат несколько микросхем. Имеются и однокристальные микро-ЭВМ, например «Электроника С5-31», «Электроника НЦ-80». Последняя имеет массу 0,01 кг, Рпотр = 1,5 Вт. при производительности свыше 0,5 млн. операций в секунду.

Микро-ЭВМ рассмотренных семейств позволяют значительно расширять области применения вычислительной техники в низовых звеньях автоматизированных систем управления. Микро-ЭВМ ра­ботают обычно в реальном масштабе времени и используются в устройствах управления промышленным оборудованием, в част­ности, станками с числовым программным управлением, технологи­ческими процессами, в системах передачи данных, сбора и обра­ботки информации, в контроллерах и терминалах, а также для ре­шения сложных инженерно-технических задач.

На базе цифровых микросхем создаются измерительные при­боры переносного типа — вольтметры, частотомеры и т. п. Так, электронно-счетный частотомер 43 — 34 совместно с блоком интер­валов содержит 110 микросхем (в основном триггеров и логиче-ских элементов серий 201, 202, 204). Цифровые микросхемы ши­роко используются и в щитовых измерительных приборах. Рас­сматриваемые микросхемы находят применение в генераторах сиг­налов, в частности в генераторах импульсов типа Г5. В них число микросхем достигает нескольких сотен (серии 100, 130, 133, 134, К564 и др.).

Широко используются цифровые микросхемы в аппаратуре связи квазиэлектронных АТС, аппаратуре управления импульсно-кодовых сигналов, телефонных аппаратах, в устройствах радио­связи.


Здесь все большее применение находят микропроцессоры, которые управляют работой системы связи, находят оптимальные пути соединений абонентов, осуществляют диагностику неисправ­ностей и решают много других задач. В телефонии, например, микропроцессоры обеспечивают клавишный набор номера (в 2 раза экономится время по сравнению с существующим набором), ин­дикацию набранного номера, повторение вызова. С их помощью возможен переход к цифровым телефонным аппаратам с кодиро­ванием и декодированием звуковых сигналов, записью номеров звонивших, избирательным ответом на определенные вызовы и т. п.

В бытовой аппаратуре цифровые микросхемы используют в на­ручных и настольных электронных часах, характеризующихся вы­сокой точностью хода, надежностью, отсутствием необходимости в уходе. Микросхемы применяются в игровых автоматах, микро­волновых нагревательных печах, бытовой радиоаппаратуре. Осо­бенно широкие возможности появляются с внедрением в нее ми­кропроцессоров. Так, при использовании микропроцессоров вместе с приемниками и магнитофонами можно включать и выключать их по заданной программе, вести автоматический поиск нужного канала, станции, дорожки записи, регулировать громкость, тембр, стереобаланс, подавлять шумы, корректировать АЧХ в зависимости от типа магнитной ленты и т. п.

На базе микропроцессоров можно сделать домашнее информа­ционное устройство, имеющее связь с большой ЭВМ и использую­щее телевизор в качестве приемника информации.

Сейчас трудно себе представить современное устройство об­работки дискретной информации, которое было бы построено без использования микросхем. Достоинства цифровых микросхем, отработанность методов построения цифровой аппаратуры обуслов­ливает широкое внедрение цифровых методов обработки инфор­мации в традиционно аналоговые узлы. В последние годы все шире применяют цифровые синтезаторы частот, фильтры, линии задержки и т. п. Разработка и внедрение цифроаналоговых и ана­лого-цифровых микросхем еще более расширила области внедре­ния цифровых методов обработки информации.

Из многочисленных применений приведем лишь некоторые при­меры использования микросхем в устройствах и узлах, которые представляют, на наш взгляд, наибольший интерес для радиолю­бителей и могут быть ими реализованы, а также примеры микро­электронной аппаратуры, с которой радиолюбители часто сталки­ваются в повседневной жизни.


Содержание раздела