Мы живем в век цифровой техники. Но истоком ее была техника аналоговая. Изжила ли она себя? Изживет ли? Однозначно можно ответить, что нет. Нет, потому что человек живет в мире аналоговых сигналов речи, музыки, окружающих звуков. Цифровая техника открывает огромные возможности совершенствования в анализе и управлении аналоговыми процессами и сигналами, обеспечивает выигрыш в экономичности, полезной отдаче, эффективности. Но альтернативой аналоговой технике ей стать не дано.
Элементную базу аналоговой техники можно условно разделить на несколько категорий:
Основными ячейками аналоговой техники были и остаются транзисторы. Биполярные и полевые транзисторы имеют свои, присущие каждой из этих групп, достоинства и недостатки. Совершенствование транзисторов происходило в двух направлениях –разработка новых структур полупроводников и создание комбинационных структур. В результате мы с успехом применяли и применяем полевые транзисторы с затвором Шоттки, HEXFET транзисторы, биполярные гетеротранзисторы, IGBT транзисторы. Последний представляет собой гибрид биполярного и полевого транзистора, сохранивший их лучшие свойства. Но прогресс на этом не остановился. Фирмой Hewlett-Packard выпускаются СВЧ биполярные транзисторы с изолированным коллектором, способные работать в широком диапазоне частот – от 900 МГц до 12 ГГц. Фирма Infineon выпускает LDMOS транзисторы – класс мощных MOSFET транзисторов для усилителей мощности базовых станций сотовой связи и УКВ радиосвязи. Они обеспечивают перекрытие еще более широкой полосы частот при выходной мощности 10 … 140 Вт, согласованы по входу и по выходу. Фирма ST Microelectronics производит мощные MOSFET транзисторы с повышенной защитой по технологии PowerMESH. Фирма International Rectifier развивает производственную линейку IGBT транзисторов, приспосабливая их свойства к той отрасли, в электронных приборах которой эти транзисторы будут использоваться. Например, в автоэлектронике.
Но не транзистором единым жива аналоговая техника. Операционные усилители (ОУ) и компараторы, преобразователи питания и стабилизаторы напряжения, коммутаторы и источники опорного напряжения, таймеры и генераторы, преобразователи напряжение-частота и частота-напряжение, аналог-код и код-аналог, напряжение-ток и ток-напряжение, температура-напряжение и температура-частота - этот список далеко не полон. Databook'и переполняются информацией по все новым и новым изделиям, разработчики не успевают привыкать к ним - только успеешь порадоваться, какую хорошую микросхему нашел и применил, как появляется еще лучшая - функциональнее, производительнее, дешевле. И конца этому процессу, слава Богу, не видно.
Каковы общие тенденции развития аналоговых устройств? Первоначально, с момента появления первых операционных усилителей (ОУ), усилия производителей были сосредоточены на разработке и производстве различных их типов, с разнообразными характеристиками, отвечающими требованиям многочисленных производителей конечной аппаратуры. Постепенно, кроме ОУ, стали выпускать усилительные ИС, микромощные ОУ. Но одновременно с этим стали выделяться новые направления в разработке усилителей аналоговых сигналов применительно к целям их конечного применения. Например, по мере развития систем кабельного телевидения (СКТВ) потребовалось создание усилителей с программируемым коэффициентом усиления. Развитие систем контроля производственных процессов потребовало создания прецизионных усилителей, предназначенных для работы с сигналами датчиков разных типов, и т.д.
Таким образом, можно выделить следующие направления развития аналоговых микросхем:
Переход к цифровой обработке сигналов потребовал создания АЦП и ЦАП. Если первые образцы микросхем АЦП и ЦАП были примитивны, то в настоящее время на рынке представлен широкий их спектр с различными разрядностями преобразования, частотами дискретизации и иными параметрами. Наметилась тенденция к применению разнообразных унифицированных интерфейсов для стыковки АЦП или ЦАП с микроконтроллерами. Современные АЦП/ЦАП отличают очень высокие технические параметры при малом энергетическом потреблении и физических размерах.
Тенденция к микроминиатюризации электронных устройств привела к созданию так называемых SOC микросхем. SOC - сокращение от System - On - a - Chip - система на одном чипе. Такие микросхемы являются комбинированными, и одна из их частей – аналоговая. Если взять, к примеру, популярную технологию Bluetooth, то помимо цифровой части чипа, его другой составной частью является аналоговый радиотракт, обеспечивающий работу устройства в диапазоне частот 2,4 ГГц.
Среди производителей элементной базы для аналоговой техники выделились: Analog Devices, Burr-Brown, Ericsson, Fujitsu, Harris, Infineon, Linear Technologies, Maxim, Motorola, National Semiconductor, Texas Instruments и другие. Продукция этих фирм широко представлена на рынке нашей страны хорошо развитой и продолжающей развиваться дистрибьюторской сетью. В нашей же стране производство аналоговой элементной базы, к сожалению, находится в критическом состоянии. Многие ведущие предприятия волной приватизации были разбиты на осколки в виде самостоятельных мелких фирм. Отсутствие финансов и уход части ведущих специалистов затормозили развитие этой отрасли. Пока ее поддерживают оборонные заказы, ориентированные в основном на использование устаревших элементов. Но уже сейчас наметилась тенденция к разработке электронной техники с использованием современной импортной элементной базы. В перспективе это грозит безнадежным отставанием и неконкурентоспособностью отечественных производителей. Нужна консолидация усилий со стороны государства и бизнеса для того, чтобы не допустить практически полной зависимости производителей электронной техники от зарубежной технической интервенции. Тем более, что сеть сбыта элементной базы в настоящее время хорошо отлажена, а спрос на нее не умер даже после августовского кризиса 1998 г. Так что будем надеяться, что здесь еще не все потеряно.
Однако хватит о грустном. Те, кто читал наш журнал в прошлом году, помнят, что номер, приуроченный к выставке Экспо-Электроника, был посвящен микроконтроллерам. Тогда мы впервые для себя выпустили журнал с темой номера. Эта практика приветствовалась вами, уважаемые читатели, в связи с чем было выпущено еще несколько тематических журналов - по источникам питания и по DSP. И вот, наконец, мы добрались до аналоговой техники - как вы уже, наверное, догадались, именно она является темой номера, который вы держите сейчас в руках.
Аналоговая тематика почти столь же необъятна, как и микроконтроллерная. Неудивительно, что материалов оказалось так много, что они не уместились в одном журнале. Поэтому, как и год назад, мы пролонгируем тему на следующий номер, который появится в мае.
В этом номере вас ждут интервью с руководителями фирм, поставляющих на наш рынок продукцию ведущих мировых производителей аналоговой техники - Analog Devices, Burr-Brown, Maxim. Среди статей - обзоры по аналоговой технике от Maxim, Texas Instruments, Microchip (для многих последний материал будет весьма неожиданным). Вы также познакомитесь с линейкой ОУ от ST Microelectronics, а также с очередным членом семейства микроконвертеров, уже завоевавшего немалую популярность среди отечественных разработчиков. Несколько особняком стоит статья "Фирма гарантирует", но и она гораздо ближе в аналоговой технике, чем к цифровой. И не только потому, что в ней описаны события, развернувшиеся вокруг нескольких микросхем одного из крупнейших производителей аналоговой техники, а и потому, что аналоговым микросхемам присущи гораздо более объемные спецификации их характеристик, чем цифровым. По этой причине вероятность возникновения споров относительно соответствия параметров микросхем тем, которые заявлены в спецификации, в аналоговой технике гораздо выше, чем в цифровой.
Однако, перефразируя известную поговорку, отметим, что не единой темой номера жив наш журнал. Как всегда, вас ждут материалы, посвященные источникам питания, технологиям, измерительной технике. И рекламные модули почти сотни рекламодателей. В нашем обыденном понимании реклама все еще не считается таким же ценным материалом журнала, как обзорные статьи или справочные листки. Но это давно уже не так. Очень многие потребители элементной базы поняли, сколь полезно иметь собранную под одной обложкой информацию об адресах, телефонах и направлениях деятельности практически всех московских и питерских, а также крупнейших региональных поставщиков электронных компонентов. И эффективно пользуются этим инструментом. Так что и эти страницы небесполезны для большинства из вас. Тем более, согласитесь, что вести поиск координат интересующих вас фирм гораздо приятнее полулежа на мягком диване с хорошим журналом в руках, чем сидя на жестком стуле и направив глаза в портящий зрение монитор. Не согласны? Тогда почитайте журнал, мы очень старались сделать его как можно более интересным для вас. Надеемся, нам это удалось.
Редакция журнала КОМПОНЕНТЫ и ТЕХНОЛОГИИ