Электроника для начинающих (2-е издание)

Нойс был одним из восьми сотрудников, которым надоело руководство Шокли, и они ушли, чтобы основать компанию Fairchild Semiconductor. Будучи генеральным директором Fairchild, Нойс изобрел интегральную микросхему на основе кремния, который намного проще в производстве по сравнению с германием. В итоге Нойса считают человеком, который воплотил в реальность интегральные микросхемы.

Микросхемами сразу же заинтересовались военные, поскольку системам наведения реактивных снарядов «Минитмен» требовались компактные и легкие компоненты. Именно для этих целей в период с 1960 по 1963 год была произведена основная часть микросхем. За этот период их стоимость снизилась с 1000 до 25 долларов за штуку (в ценах 1963 года).

В конце 60-х годов появились микросхемы со средним уровнем интеграции (MSI, Medium- Scale Integration), каждая из которых содержала сотни транзисторов. В микросхемах с высоким уровнем интеграции, появившихся в середине 70-х годов, число транзисторов доходит до десятков тысяч. Сегодняшние компьютерные микросхемы могут содержать несколько миллиардов транзисторов.

В конечном итоге Роберт Нойс вместе с Гордоном Муром (Gordon Moore) основал компанию Intel. В 1990 году он скоропостижно скончался от сердечного приступа. Вы можете узнать больше об увлекательной истории создания и производства микросхем на сайте Ассоциации историков Кремниевой долины (http://www. siliconvaIleyhistorical.org).

Эксперимент 16. Интегральный таймер

Я собираюсь начать наши эксперименты с микросхемами, познакомив вас с самым успешным изобретением, — таймером 555. В онлайн- источниках можно найти множество руководств по его применению, так зачем мне описывать его здесь? Для этого у меня есть три причины:

1. Об этой микросхеме должен знать каждый, кто интересуется электроникой. Некоторые источники утверждают, что ежегодно их выпускается более 1 млрд. Так или иначе эта микросхема будет присутствовать практически в любом устройстве, описанном далее в этой книге.

2. Таймер 555 является, пожалуй, самой универсальной микросхемой с несчетным количеством вариантов применения. Выходной ток довольно большой (до 200 мА), что важно на практике, а сама микросхема очень надежна и ее сложно повредить.

3. Прочитав десятки руководств, включая первый технический паспорт компании Signetics, и просмотрев множества любительских описаний, я пришел к выводу, что функционирование микросхемы редко объясняется на понятном для начинающих уровне. Я хочу дать вам наглядное представление о том, что происходит внутри, потому что тогда вы сможете творчески подойти к применению этой микросхемы.

Что вам понадобится

• Макетная плата, монтажный провод, кусачки, инструмент для зачистки проводов, мультиметр

• Источник питания на 9 В постоянного тока (батарея или сетевой адаптер)

• Резисторы номиналами 470 Ом (1 шт.) и 10 кОм (3 шт.)

• Конденсаторы емкостью 0,01 мкФ (1 шт.) и 15 мкФ (1 шт.)

• Подстроечные потенциометры: номиналом 20 или 25 кОм (1 шт.) и 500 кОм (1 шт.)

• Микросхема таймера 555 (1 шт.)

• Кнопки (2 шт.)

• Стандартный светодиод (1 шт.)

Первый взгляд на микросхему

Выводы таймера 555 пронумерованы против часовой стрелки (если смотреть сверху), как показано на рис. 4.9. На корпусе есть выемка с того конца, который считается верхом, иногда возле первого вывода ставят метку. Расстояние между выводами составляет 2,54 мм.

Корпуса всех других микросхем для установки в монтажные отверстия такие же, хотя выводов может быть больше. Обычно (но не всегда) расстояние между двумя рядами выводов составляет 7,62 мм, и это означает, что корпус в точности соответствует размеру промежутка посредине макетной платы, а проводники внутри макетной платы позволяют вам получить доступ к каждому выводу микросхемы. Да, макетная плата была именно так и задумана.

Рис. 4.9. Вариант корпуса микросхемы с восьмью выводами. Практически все микросхемы имеют полукруглую выемку сверху, но не везде есть метка возле первого вывода

Исследование моностабильного режима

На рис. 4.10 приведено обозначение выводов таймера 555. Рисунок, подобный этому, называют цоколевкой микросхемы. Я поясню функцию каждого вывода, но, как обычно, мне хочется, чтобы вы исследовали их самостоятельно.

Рис. 4.10. Цоколевка таймера 555

Рис.4.11. Схема для исследования таймера 555

Схема для исследования таймера показана на рис. 4.11.

Вы можете собрать эту схему на макетной плате, как показано на рис. 4.12. Обратите внимание на то, что возле нижнего левого угла находится короткая перемычка, соединяющая верхнюю секцию положительной шины с секцией, которая находится под ней. Перемычка необходима, если у вашей макетной платы есть разрыв в шине.