Wzmacniacz. Przyklady 7

Wzmacniacz. Przyklady 7

  Pamięci ferrytowe wyparły w pierwszych „komputerach” pamięci na lampowych liniach opóźniających. Idea jednobitowej pamięci na rdzeniu ferrytowym znana była już tuż po wojnie. Pierwszym produkowanym małoseryjnie komputerem gdzie zastosowano ferrytową pamięć RAM był IBM 704 z 1954 roku. System pamięci ferrytowych cały czas doskonalono. Energożerne lampowe klucze wybierające prądy w drucikach matrycy rdzeni zastąpiły specjalnie do tego celu wyprodukowane szybkie tranzystory domieszkowane złotem o małym czasie wyjścia z nasycenia. Sterowane były także przez zminiaturyzowane transformatorki umieszczone w obudowach DIL. Później funkcje scalono. Duże lampowe wzmacniacze odczytu używające transformatorów wpierw stranzystorowano a następnie scalono. Stosunkowo wysokie napięcia jakich używano w logice komputera lampowego były pochodną jeszcze większych napięć koniecznych w układzie generującym prądy wyboru w matrycy ferrytowej.

Koszt samego toroidalnego rdzenika ferrytowego spadł ponad stukrotnie z 1/3 dolara w 1955 roku do 0.3 centa w 1970 roku zaś koszt jednego bita w macierzy rdzeni pamięci z 1 dolara na 1 centa i to mimo niemałej inflacji w tym okresie. Wymagana energia podana do rdzenia jest proporcjonalna do jego objętości i spadła bardzo mocno. Rosła też gęstość wyrażona w bitach na cal sześcienny objętości osiągając przyzwoite wartości.

Przewleczenie drucików przez rdzeniki pod lupą czyli szycie wymagało delikatności toteż do prac zatrudniano wyłącznie kobiety z określonego przedziału wiekowego. Później rozwiązaniem stała się tania praca w III Świecie w Azji i w końcu mechanizacja „szycia” pamięci.

IBM w 1970 roku wyprodukował ponad 2.5 GB pamięci ferrytowych czyli użyto w nich 20 mld rdzeników toroidalnych o średnicy 0.33 mm. W swoim czasie nazwę IBM utożsamiano z komputerem bowiem pozycja IBM była nieomal monopolistyczna. Produkcja mikroprocesorów i półprzewodnikowych pamięci mocno osłabia pozycje IBM. O ile niedawno minikomputer miał m.in. kilkadziesiąt dużych płyt drukowanych i wyprodukować go mogła tylko conajmniej średnia firma to mikrokomputer może mieć tylko jedną duża płytę drukowaną PCB ! Większym zadaniem i problemem staje się teraz wytworzenie oprogramowania !

Pamięci ferrytowe cały czas powoli się rozwijały. Czas cyklu spadł z 10 usec do 0.5 usec i pewnie dalej byłby skrócony. Ostatnią generację stanowią ferrytowe pamięci hybrydowe. Pojawienie się półprzewodnikowych pamięci DRAM (D - Dynamic czyli dynamiczna) 1103 Intela w 1972 roku wszystkim uświadomiło że jest nowy nokautujący konkurentów gracz i momentalnie zmieniły się reguły gry. Spadek cen DRAM-ów poniżej 1 centa za bit spowodował odwrót od pamięci ferrytowych. W domowych mikrokomputerach zastosowano tylko i wyłącznie pamięci RAM i ROM półprzewodnikowe.

Konstrukcja pamięci dynamicznej DRAM jest bardzo pomysłowa. Natomiast konstrukcja w nich „wzmacniacza odczytu” ( schemat i analiza dalej ) i procesu odczytu będącego jednoczesnym odświeżeniem jest genialna.

Logika do odświeżania pamięci DRAM jest dość rozbudowana.

Równie genialny był zatem pomysł dodania w procesorze Zilog Z80 będącym ulepszonym procesorem Intel 8080, logiki odświeżania pamięci DRAM co umożliwia budowę prostych mikrokomputerów z użyciem pamięci DRAM, które są dużo tańsze niż pamięci statyczne SRAM.

II Wojna Światowa przyniosła różne wynalazki ale gdyby jej nie było rozwój byłby szybszy. Wynalazkiem wszech czasów są tranzystory. Możliwe że bez wojny pojawiłyby się szybciej. W bardzo kosztownym programie Apollo pojawiło się parę wynalazków ale użyte w pojazdach komputery budziły politowanie gdy pojawił się pierwszy mikroprocesor. Pierwsze mikroprocesory Intela powstały do kalkulatorów biznesowych i rząd USA do tego sukcesu się w ogóle nie przyłożył. Potężne koncerny USA często produkują na rynek cywilny i dla rządu militaria. Mikroprocesory tych koncernów są na tle Intela i Motoroli po prostu słabe. Tak więc problem gospodarności a może raczej niegospodarności firm zbrojeniowych i ich żerowania na społeczeństwie dotyczy całego świata. W czasie wojny amerykańskie koncerny przyzwyczajone do rynku i wyścigu technologicznego z konkurencją nie garnęły się do kontraktów rządowych mając świadomość że w sztucznych cieplarnianych warunkach stworzonych zamówieniami rządowymi po wojnie po prostu stracą zamówienia i co gorsze kompetencje w porównaniu z konkurencją i zbankrutują.

We współczesnej elektronice najważniejsza jest mikroelektronika. Nawet porządny japoński tranzystor mocy do wzmacniacza akustycznego składa się z wielu połączonych równolegle małych scalonych tranzystorków. Tranzystor ten jest w miarę liniowy, ma duży obszar bezpiecznej pracy SOA i dużą częstotliwość graniczną Ft. Rewelacyjne parametry japońskich wzmacniaczy Audio to skutek użycia takich tranzystorów. Ale są „znawcy” twierdzący że one wcale nie są takie dobre i w ogóle...

Tak jak rozwijały się pamięci ferrytowe RAM tak samo rozwijają się masowe pamięci dyskowe. Tak jak scalono układy wyboru i wzmacniacze odczytu do pamięci ferrytowej RAM tak samo scalone są lub będą całe tory odczytu do głowic dysków poczynając od wzmacniacza z multiplexerem wybierającym potrzebną głowice dysku. Gęstość zapisu informacji na dyskach magnetycznych cały czas rośnie i koszt jednego bitu pojemności spada od lat a dyski są coraz pojemniejsze i mniejsze. Niewykluczone że w razie bardzo dużego zwiększenia rozdzielczości fotolitografii pamięci półprzewodnikowe staną się konkurencją dla dysków magnetycznych i je wyprą.

Drugą część skomplikowanej elektroniki dysków stanowi układ pozycjonujący głowice dysków. Doskonale nadaje się on do scalenia.

Na razie koszt dysku jest zdecydowanie za wysoki do komputera domowego ale gdy producenci zwietrzą tam miliardy dolarów to elektronika zostanie scalona a cena spadnie.

Polska gospodarka jest stosunkowo mała i siłą rzeczy powinna się koncentrować na tematach w którym jest lub może być mocna. Produkcja wielu rzeczy nie ma u nas żadnego sensu. Po co CEMI miałoby produkować układ scalony do telefonu z klawiaturą i wybieraniem tonowym skoro nie ma odpowiednich central a cała nasza telekomunikacja to żałosna kpina. Trzeba zacząć od telekomunikacji.

Dokumenty jako obrazy systemem telefonicznym i radiem przesyłano już wiele lat temu. Ale analogowe urządzenie Facsimile / Telefax pracujące tak jak system telewizyjny jedną stronę formatu A4 z rozdzielczością 96 pixeli / cal przesyła 6 minut. Amerykańska firma Dacom opracowała wydajne algorytmy do kompresji zeskanowanego obrazu i cyfrowe dane wyjściowe są przesyłane wbudowanym modemem linią telefoniczną. Jej urządzenie na przesłanie strony potrzebuje typowo tylko 15 sekund. Bez mikroprocesorów i pamięci nie było by cyfrowych Facsimile / Telefax, które tanieją i już nie mają prohibicyjnej ceny. Średnią amerykańską firmę już stać na nie.

Kwestią czasu jest zagoszczenie mocno skompresowanych obrazków w mikrokomputerach.

Wiele synergicznych technologi nawzajem się napędza.

Technologie zmieniają świat. Obecnie wielkonakładowe gazety i czasopisma drukuje się centralnie na następnie transportuje ciężarówkami i koleją do województw i dalej rozwozi do kiosków.

Ale informacje tekstowe i skompresowane obrazki można z redakcji przesłać modemami do minikomputerów lokalnych drukarni i w formacie gazety „wydrukować” matryce i z nich wydrukować same gazety. Gazety mogą być aktualne i bez kosztów transportu.

Daleki przesył informacji od dawna od wąskopasmowego cały czas zmierza do szerokopasmowego.

-Po licznych udoskonaleniach kablem transatlantyckim udało się telegraficznie przesyłać 40 znaków ma minute !

-Od radia AM do kolorowej telewizji z dekoderem Ceefax.

-Obecnie cyfrowe radiolinie mają przepływność ponad 200 Mbits/sec.

Optymalna alokacja środków w inwestycje i rozbudowę firm jest warunkiem koniecznym ale nie dostatecznym wzrostu gospodarczego. Równie istotny jest długookresowy podział produkcji na konsumpcje i inwestycje.

Na wzrost długości życia wielki wpływ miały wodociągi i kanalizacja kończące z epidemiami chorób zakaźnych a następnie „zielona rewolucja” kładąca kres głodom i niedożywieniu. „Zielona rewolucja” to nawozy sztuczne i pestycydy oraz lepsze genetycznie odmiany roślin. Produkcja nawozów sztucznych i pestycydów na pierwotnej bazie ropy naftowej i gazu ziemnej jest łatwa. Ale Polska nie ma wystarczających zasobów ropy naftowej i kupuje ją głównie z ZSRR ale za dolary po cenach światowych. Mając dolary ropę możemy równie dobrze kupić na rynku światowym. Uproszczając wywód – aby Polacy mogli się najeść mięsa do syta musimy wypracować eksportem środki na zakup ropy naftowej i gazu ziemnego.

Wraz z porzuceniem przez Niemcy Zachodnie po wojnie ciężkiej chemii opartej o węgiel kamienny ona się już nie rozwija i jest absolutnie przestarzała i niekonkurencyjna.

Nie wchodząc w zawiłości historyczne stwierdzić należy że od XVI wieku Europa Zachodnia wprowadzała u siebie wydajny kapitalizm nowoczesny a Europa wschodnia za Łabą prymitywny kapitalizm ( to wcale nie był feudalizm ) wyzysku i stagnacji. III Rzesza była państwem unitarnym ( Niemcy zachodnie są państwem federalnym ) i jej władze świadome różnic rozwojowych zachód – wschód robiły wiele aby jej wyrównać i nie nie potrafiły tego szybko zapewnić. Nie da się patologi z 400 lat od razu zwalczyć i odwrócić. Trzeba wielu lat zdeterminowanej , dobrej pracy.

W XIX wieku USA a za nimi „Niemcy” i Japonia z pełna determinacją wkroczyły na ścieżkę szybkiego rozwoju. Deklaracja prezydenta Monroe o tym że USA traktują Amerykę Łacińską jako swoja strefę wpływów zlekceważono. Rozmiar wojny domowej w USA powinien wszystkim politykom europejskim uświadomić że za oceanem rośnie arcykolos. Kompromitujący pogrom jaki flota Japonii sprawiła flocie carskiej odsłonił słabiznę i korupcje Rosji. Wywołał w Rosji rewolucje 1905 roku. Zachód Europy wszystkie te sygnały lekceważył.

Niemcy na koniec I Wojny poddali się nie dlatego że USA wprowadziły wielką siłę militarną do boju bo nie wprowadziły, ale dlatego że Niemcy już wiedzieli jak potwornie silne są zaoceaniczne USA. Imperium Brytyjskie już zostało przerobione na dłużnika USA i Europa zadłużała się w USA. Agresja Japonii na Chiny w 1932 roku też została zlekceważona.

Nieuk i narkoman Hitler wyobrażał sobie że zjednoczy pod przywództwem Niemiec Europę Zachodnią i podbije Wschodnią i wymorduje jej mieszkańców aby zabrać ich ziemie.

USA częściowo przestawiły swoją maszynę produkcyjną na potrzeby II Wojny. Tracąc w wojnie zaledwie 403 tysiące ludzi zostały jedynym zwycięzcą strasznej wojny. Polska mając w 1939 roku 35.3 mln ludzi po wojnie miała ich 23.5 mln i lezała w gruzach ! Najwyżej rozwinięte zachodnie rejony Związku Radzieckiego doznały apokaliptycznych zniszczeń a kraj stracił 27.5 mln najcenniejszych w gospodarce pracowników. Gdy rozpoczął się konflikt i USA wstrzymały dostawy żywności zaczął się w ZSRR śmiertelny powojenny głód z milionami ofiar.

USA jako jedyny zwycięzca cały powojenny system światowy ustawiły pod swoje potrzeby i interesy. Są one w dużej mierze zbieżne z interesami Zachodniej Europy ale wcale nie są tożsame. Europa Zachodnia jest tylko klientem USA ( w żadnym razie partnerem ) zapewniającym jej bezpieczeństwo.

Mając wiedzę niepełną łatwo jest popełnić błąd a mając wiedzę fałszywą robi się same głupstwa.

Kraje RWPG na dogonienie Zachodu Europy potrzebują conajmniej 50 lat jeśli zadanie to jest w ogóle możliwe. Szybciej dogonić może (?) NRD i Czechosłowacja. Obietnice dobrobytu składane przez socjalistyczne rządy były puste i niemożliwe do wykonania. Polacy w ubiegłej dekadzie zobaczyli Zachód i są zachwyceni jego bogactwem. Są zarazem zatruci nadmiernymi oczekiwaniami. Są zawiedzeni i rozczarowani. Czują się oszukani.

Kraje RWPG mają o wiele trudniejsze zadanie w szybkim rozwoju niż kiedyś miały USA, Niemcy i Japonia.

W ZSRR i krajach oddanych mu pod kuratele działa obsesja tajemnicy i kontroli informacji. Bez wymiany informacji nie rozwija się nauka i technologia !

Motorola w książce z 1962 roku (!) obszernie, szczegółowo opisuje proces planarny do produkcji układów scalonych. W przypisach wymieniono serie patentów. W książce z 1971 roku omawia proces i wymagania projektowe na projekt i maski do procesu MOS. To są rzetelne informacje a nie dezinformacja. W umyśle czytelnika ma powstać obraz potężnej firmy ciągnącej technologie narodu do przodu.

Koncerny USA i Europejskie chcąc zachęcić producentów wyrobów finalnych do stosowania ich układów podają różne ciekawe schematy i rozwiązania.

Philips do radiotelefonu VHF produkuje niedrogie układy licznikowe „Uniwersal Counter” HEF4751 sterowany klawiaturą do wyboru kanału łączności i „”Frequency Synthesizer” HEF 4750 z dodatkowym modulatorem fazy. Układy LSI ( to nie są układy VLSI , są względnie proste ) wykonano w technologi CMOS.

Zbuforowany sygnał z generatora przestrajanego diodą pojemnościową podano do przerzutnika ECL 10231 ( jest on dziwnie zasilony co powoduje początkową dezorientacje ) a następnie do preskalera 10/11 ( dzieli przez 10 lub 11 zależnie od podanego sygnału z HEF4751 ) i układu HEF4751.

Generator o małych szumach fazy na Mosfecie z podwójną bramka wykonano tak jak w technice lampowej na pentodzie. W generatorze pracuje dolny Mosfet a górny jest buforem. Odbiór sygnału generatora z drenu tranzystora generatora bardzo mało zakłóca generator. Mimo tego sygnał do preskalera wzmacnia i izoluje mało selektywny dwustopniowy wzmacniacz na TR2 i TR3 aby nic nie przedostało się wstecznie do generatora. Sygnał do części radiowej wzmacnia tranzystor TR4.

Filtr sygnału pętli PLL wykonano na wzmacniaczu operacyjnym podobnie jak układ wypracowujący sygnały do modulacji FM (podano do diody pojemnościowej w generatorze ) który oddziałowując także na scalony detektor fazy nie zakłóca działania pętli PLL, która przecież starałaby się modulację częstotliwości eliminować. Wzmacniacze są w każdej elektronice.

Z racji szybkiej popularyzacji mikrokontrolerów układy licznikowe są raczej spóźnione !