В предыдущей публикации цикла мы разобрались, как работают составные части ПИД-регулятора, научились производить операции сложения и вычитания, находить производную и интеграл по времени.

В данной публикации цикла мы научимся с помощью ОУ производить операции деления и умножения, находить модуль, определять знак, сравнивать числа и находить наибольшее из них. Для этого мы разберём работу ряда схем на ОУ с «обвязкой» из транзисторов и диодов.

Публикация содержит большое количество схем, работа большинства которых понятна без подробных объяснений, диаграмм и графиков. Часть решений дана для информации: они служат основой для специализированных микросхем и в «чистом виде» в современной разработке уже не применяются.

Для тех, кто присоединился недавно, сообщаю, что это четвёртая из шести публикаций цикла. Содержание публикаций со ссылками на них находится в конце статьи.

На КДПВ к компании операционных усилителей К140УД708, К140УД1408 и К574УД2Б добавлен малошумящий двухканальный ОУ К157УД2 – советский аналог LM301.

Активный детектор


Детектор (однополупериодный выпрямитель) предназначен для передачи на выход сигналов только одной полярности. При подаче на вход детектора сигнала другой полярности, на выходе детектора устанавливается уровень 0 В.

Классическая схема активного детектора на ОУ приведена на рисунке ниже:


Схема при подаче на выход положительных значений входного сигнала (Uвх > 0) ведёт себя как повторитель. Нелинейность вольтамперной характеристики диода и величина прямого падения напряжения Uпр компенсируются ООС. При Uвх < 0, Uвых = 0 В.

Существенным недостатком схемы является переход DA1 в режим насыщения при подаче на вход отрицательного напряжения: это приводит к искажениям выходного сигнала при переходах нуля входным сигналом.


Усовершенствованная схема активного детектора на ОУ при отрицательных значениях входного сигнала ведёт себя как инвертирующий повторитель. При положительных значениях входного сигнала за счёт обратной связи через диод VD2 на выходе левого по схеме ОУ устанавливается напряжение, равное 2Uпр.

Активный пиковый детектор


Активный пиковый детектор служит для нахождения наибольшего значения входного сигнала:


Когда напряжение на входе схемы больше, чем на конденсаторе C1, диод VD1 открывается, и напряжения на входе детектора и на конденсаторе C1 выравниваются. Сброс хранящегося в C1 значения производится замыканием ключа S1.

Активный ограничитель сигнала


Схема активного ограничителя сигнала на ОУ приведена ниже:


Напряжение Uвых на выходе схемы не может превышать значение Uогр: при значениях Uвх < Uогр входное напряжение Uвх подаётся на неинвертирующий вход повторителя DA2. При Uвх > Uогр напряжение на выходе DA1 открывает диод VD1, DA1 начинает работать как повторитель, напряжение на выходе DA2 Uвых = Uогр.

Нахождение абсолютного значения напряжения сигнала


Абсолютное значение (модуль) напряжения входного сигнала находят с помощью активного двухполупериодного выпрямителя на двух ОУ:


При отрицательном значении входного напряжения диод VD1 открыт и положительное напряжение с выхода DA1 поступает на неинвертирующий вход DA2:
$ U_{вых} = - U_{вх} \frac {R2}{R1} \frac {R3+R4+R5}{R2+R3+R4} $ (16)
При положительном значении входного напряжения открыт диод VD2 и отрицательное напряжение с выхода DA1 поступает на инвертирующий вход DA2:
$ U_{вых} = U_{вх} \frac {R3}{R1} \frac {R5}{R4} $ (17)
При равенстве сопротивлений всех резисторов в схеме получаем:
$ U_{вых} = |U_{вх}| $ (18)

Умножение и деление аналоговых сигналов


Иногда при обработке сигналов их требуется перемножить или поделить. В аналоговых вычислительных устройствах умножение и деление производят с помощью логарифмических преобразователей.

Перед началом логарифмического преобразования нам нужно выделить модуль, допустим, с помощью активного двухполупериодного выпрямителя, и определить знак, например, с помощью компаратора.

Затем всё как на старой доброй логарифмической линейке: произведение абсолютных значений (модулей) аналоговых сигналов равно сумме их логарифмов, а частное – разности, возведение в квадрат тождественно умножению логарифмического значения на два, а взять квадратный корень можно, уменьшив логарифм в два раза.

Сумму и разность логарифмов можно получить с помощью суммирующего и разностного звеньев, описанных в предыдущей публикации. Умножить на коэффициент можно с помощью пропорционального звена (см. первую и вторую части цикла) для K > 1 или делителя напряжения для 1 > K > 0.

Преобразовать линейное значение сигнала в логарифмическое можно с помощью логарифмического преобразователя. Схема логарифмического преобразователя, приведённого ниже, корректно работает с положительными значениями входного сигнала:


В цепи обратной связи можно использовать диод, но применение транзистора вместо диода даёт существенный выигрыш в плане температурной стабильности.

Обратное преобразование, из логарифмического представления в линейное, производит схема экспоненциального преобразователя, приведённая ниже:


По мере развития вычислительной мощности цифровых устройств тема аналогового умножения, деления и вычисления интеграла и производной по времени становится всё менее и менее актуальной. Тем не менее, специализированные микросхемы перемножителей напряжений по-прежнему выпускаются промышленностью.

Хорошо и обстоятельно тема умножения и деления с помощью ОУ разобрана в [3] в разделе «11.8 Аналоговые схемы умножения» на стр. 160 – 167. Математический аппарат подробно разобран в [1] в разделе «4.5 Перемножители напряжений» на стр. 126 – 132. Пример использования логарифмических преобразователей в качестве усилителя, управляемого напряжением, приведен на стр. 182 [4].

Необходимо заострить внимание на том, что передаточная характеристика логарифмических и экспоненциальных преобразователей на ОУ имеет сильную зависимость от температуры. Для поддержания постоянства параметров этих схем требуется температурная компенсация. Образец схемы логарифмического преобразователя с температурной компенсацией приведен на рис. 4.94 п на стр. 271 [2].

Компаратор на ОУ. Триггер Шмитта


Компаратор позволяет сравнить напряжение входного сигнала с опорным напряжением. Схема компаратора представляет собой ОУ без ООС. Опорное напряжение на приведённой ниже схеме подаётся на неинвертирующий вход:


Если напряжение на инвертирующем входе больше опорного, на выходе появляется отрицательное напряжение насыщения. Если меньше, то – положительное.

Недостатком этой схемы является эффект «дробления фронтов»: шум, который появляется в момент переключения.

От «дробления фронтов» избавляются введением в схему компаратора небольшой положительной обратной связи (ПОС). Номинал резистора R1 – порядка 100 кОм. Схема обладает гистерезисом и называется «триггером Шмитта»:


Для формирования сигналов цифровых логических уровней на выход компаратора или триггера Шмитта подключают транзисторный ключ с открытым коллектором (стоком).

Компараторы и триггеры Шмитта, в том числе с однополярным питанием и с преобразованием уровней, выпускаются промышленностью в большом ассортименте. В современной разработке целесообразно применять серийные образцы этих устройств.

Источник опорного напряжения


Операционные усилители в качестве источника опорного напряжения широко применялись до распространения специализированных микросхем линейных стабилизаторов типа LM317 или 78хх (79хх). На рисунке ниже приведена схема стабилизированного источника напряжения на ОУ:


Опорное напряжение Uоп со стабилитрона VD1 подаётся на неинвертирующий вход ОУ. На инвертирующий вход подаётся сигнал с делителя напряжения R2, R3. Если напряжение на инвертирующем входе больше Uоп, транзистор VT1 закрывается отрицательным напряжением на выходе ОУ. Когда напряжение на инвертирующем входе становится меньше Uоп, транзистор VT1 открывается.

В «динамике» схема работает как пропорциональный регулятор с колебательным переходным процессом. В современной разработке целесообразно применять серийные образцы интегральных линейных стабилизаторов.

Источник тока


На схеме ниже изображён стабилизированный источник тока:


На регулирующий вход интегрального стабилизатора напряжения LM317 подаётся напряжение с выхода ОУ, обратно пропорциональное падению напряжения на резисторе R1. Поскольку напряжение на регулирующем входе микросхемы LM317 должно быть равно 1,25 В, то значение выходного тока считается по формуле:
$ I_{вых} = \frac {1,25}{R1} $ (19)

Усилитель мощности


Усилители мощности с двухполярным питанием на основе ОУ были чрезвычайно популярны в конце прошлого века. В современной разработке превалируют интегральные усилители мощности на специализированных микросхемах.


На левой части рисунка изображён усилитель мощности на ОУ с непосредственной разгрузкой по току. Выходные транзисторы включены без смещения на базах, т.е. работают в «классе B». Схема охвачена ООС. Характерные для этого режима работы искажения типа «ступенька» дополнительно компенсируются передачей на выход усилителя мощности сигналов непосредственно с выхода ОУ через резистор R3. Это происходит, когда выходные транзисторы ещё не открыты или находятся на нелинейном участке характеристики.

На правой части рисунка изображён усилитель мощности на ОУ с косвенной разгрузкой по току. Выходные транзисторы работают в «классе AB», входным сигналом каскада служит падение напряжения на резисторах в цепях питания ОУ. Нелинейность схемы компенсируется ООС.

▍ От автора


В данной публикации предоставлен большой фактический объём сведений о схемах на ОУ с нелинейными элементами в цепях обратной связи.

Разработка усилителей мощности или источников питания на ОУ в современном мире может и не потребоваться, но знание того, что таится в недрах специализированных микросхем, ещё никому не помешало.

Из следующей публикации цикла мы узнаем, как реализовать на ОУ активный фильтр и генератор.

Данный цикл публикаций состоит из шести частей. Краткое содержание публикаций:

1. Предпосылки появления ОУ. «Идеальный» операционный усилитель. Инвертирующий и неинвертирующий усилители, повторитель.
2. Отличия «реального» ОУ от «идеального». Основные характеристики реального ОУ. Ограничения реального ОУ.
3. Суммирующий усилитель. Разностный усилитель. Измерительный усилитель. Интегрирующее звено. Дифференцирующее звено. Схема выборки-хранения.
4. Активный детектор. Активный пиковый детектор. Активный ограничитель сигнала. Логарифмический усилитель. Компаратор на ОУ. Источник опорного напряжения. Источник тока. Усилитель мощности. < — Вы тут
5. Частотно-зависимая обратная связь в ОУ. Активные фильтры на ОУ. Генераторы сигналов на ОУ.
6. Однополярное включение ОУ. Входные помехи, «развязки» и защиты входных цепей, экранирование.

▍ Использованные источники:


1. Гутников. Интегральная электроника в измерительных устройствах. Энергоатомиздат, 1988
2. Хоровиц, Хилл. Искусство схемотехники. 2-изд. Мир, 1993
3. Титце, Шенк. Полупроводниковая схемотехника. 5-изд. Мир, 1982
4. Шкритек. Справочное руководство по звуковой схемотехнике. Мир, 1991

Комментарии (58)


  1. gagarinas
    02.03.2022 13:01

    " В современной разработке превалируют интегральные усилители мощности на специализированных микросхемах. "

    Низкочастотных полно. А неподскажите какие небудь с полосой до 1-2 МГц? Мочность небольшая, до 1 вата. Спасибо.


    1. dmitriyrudnev Автор
      02.03.2022 13:04

      Область применения подскажите, пожалуйста


      1. gagarinas
        02.03.2022 14:45

        Больше лабораторные иследования в области медицины, усилитель разно модулированных сигналов, от синусойды, меандр до сложной формы.


        1. dmitriyrudnev Автор
          02.03.2022 15:20

          Я боюсь, для усиления меандра сложной формы запас по полосе пропускания должен быть значительный.

          Ничего готового на одном кристалле на ум не приходит… Попробуйте что-то подобное этому: www.qrp-labs.com/linear.html. С ФНЧ на выходе, естественно.


          1. gagarinas
            02.03.2022 16:49

            О, спасибо. Выглядит интересно.


    1. mikkrob
      02.03.2022 18:48

      Гейн блоки (gain block) хорошо подходят под описание задачи. Хотя это, вероятно, перебор, ибо они до десятков ГГц и не дешевые.

      Analog Devices offer a large family of Gain Block amplifiers covering DC to 15 GHz (IF to RF microwave). The devices are internally matched to 50 ohms at the input and output for ease of use. These gain block amplifiers have output power ranging from 5 dBm up to approximately 1 watt while covering various bandwidths and gain levels.

      https://www.analog.com/en/products/amplifiers/rf-amplifiers/gain-blocks.html


      1. gagarinas
        03.03.2022 17:23

        Просто супер ! Спасибо ! Например HMC754S8GE DC to 1GHz за 6 USD устраивает более чем. Смог, поставил бы кофе ;)


  1. mmib
    02.03.2022 13:50
    +5

    хорошая статья! В ближайшее время только такие компоненты и будут доступны в России, нужно готовиться


    1. Druj
      02.03.2022 13:57

      Китай уже открыто заявил что не будет производить российские компоненты на своем оборудовании? Если нет то и так жирно нагнетать не стоит.


      1. atd
        02.03.2022 14:42
        +2

        Российские это какие? Те что на КДПВ это шлак даже по меркам начала века...


      1. Dr_Dash
        02.03.2022 15:43
        +2

        Какие российские компоненты? Аналог девайсес? Дефицит микросхем сильный возник, сильнейший, отечественные микрухи сейчас используют не так часто, операционники может и есть наши, а вот специализированные усилители - у нас попросту таких нет

        России предстоит создать всё своё от а до я, а тут вопрос кадров, которые решают всё, как говорили при Сталине


        1. SinsI
          03.03.2022 13:51

          А нельзя использовать разновидности Arduino?

          Оно вроде Open Hardware, поэтому производится по всему миру, в том числе и в Китае.

          Естественно, поштучно это гораздо дороже - но засчёт универсальности могло бы стать неплохой основой, к которой нужно только добавлять минимум специализированного обвеса.


          1. amartology
            03.03.2022 15:27
            +1

            Оно вроде Open Hardware
            Плата — да. Стоящие на ней микросхемы — нет.
            И Ардуино не замена прецизионным аналоговым схемам в любом случае.


      1. amartology
        03.03.2022 15:22
        +1

        Открыто и Китай как страна — нет. А по факту китайские микроэлектронные компании — да. Российский рынок маленький, другие внешние рынки большие, зачем им рисковать?


  1. kostushka
    02.03.2022 14:11
    +1

    Умножение/деление напряжений можно сделать так:

    1. сначала логарифмируем сигналы, затем складываем/вычитаем, затем обратное логарифмирование (взятие экспоненты), все блоки описаны в статье

    2. используем ГУН (генератор, управляемый напряжением), полученные сигналы (частоты) складываем/вычитаем, далее подаем на преобразователь частота-в-напряжение


    1. Dr_Dash
      02.03.2022 15:44

      А точность? Там же шум будет.


      1. kostushka
        02.03.2022 15:55
        +1

        Шумы порезать фильтрами

        Как-то развлекался такими изысками при написании патентов, нужно было чисто аналоговое множительно-делительное устройство


    1. dmitriyrudnev Автор
      02.03.2022 17:25

      Я правильно понимаю, что на выходах ГУН косинус, а функция умножения производится балансным смесителем, на выходе которого получаются две результирующие частоты (f1 + f2) и (f1 - f2), f1 и f2 подавлены, а нужная результирующая выделяется полосовым фильтром?


  1. VT100
    02.03.2022 19:08

    добавлен малошумящий двухканальный ОУ К157УД2 – советский аналог LM301.

    FTGJ, это абсолютно оригинальная разработка. Общее с LM301 только то, что это ОУ.


    Источник опорного напряжения… Схема работает как пропорциональный регулятор в режиме автоколебания

    WTF? Какие такие колебания, кроме паразитных возбуждений, у ОУ с замкнутой ООС?
    Ну и "опорник" — это другое, тут — он уже есть.


    1. dmitriyrudnev Автор
      02.03.2022 19:36

      Про автоколебательный режим работы пропорциональных регуляторов можно прочитать здесь. Раздел Общие сведения, часть Пропорциональная составляющая. Здесь очень хорошо показано, что при настройке ПИД-регулятора его сначала вводят в автоколебательный режим, и лишь затем настраивают интегрирующее и дифференцирующее звенья.

      Если бы схема линейного стабилизатора работала как усилитель с ООС, на ее выходе не было бы пульсаций напряжения


      1. quaer
        02.03.2022 23:24

        Если бы схема линейного стабилизатора работала как усилитель с ООС, на ее выходе не было бы пульсаций напряжения

        Не могли бы вы продемонстрировать это утверждение?


        1. dmitriyrudnev Автор
          03.03.2022 05:14

          Проиллюстрируем реакцией схемы стабилизированного источника напряжения на "единичное воздействие":

          1. В установившемся режиме на холостом ходу подключаем нагрузку.

          2. Наблюдаем колебательный переходный процесс.

          3. В установившемся режиме отключаем нагрузку.

          4. Наблюдаем колебательный переходный процес.


          1. VT100
            03.03.2022 07:51
            +1

            "Переходной процесс" ≠ "Автоколебания".
            В установившемся режиме, из колебаний — будут только шумы.


          1. quaer
            03.03.2022 10:35
            -1

            Стабилизатор это неинвертирующий усилитель с усиленным выходом. Переходные процессы есть во всех схемах. Если бы на выходе присутствовали пульсации напряжения просто так, схема бы не могла быть использована.


            1. dmitriyrudnev Автор
              03.03.2022 11:41

              для сведения: archive.radio.ru/web/1987/01/060


              1. quaer
                03.03.2022 11:47

                В статье речь идёт о подавлении пульсаций входного напряжения, а не о их наличии на выходе.


                1. korean_pilot
                  03.03.2022 14:10
                  +2

                  Интересно, пульсации на выходе, всё же, есть? Или они есть только на входе, а на выходе их нет?

                  И что будет, если схему линейного стабилизатора запитать, допустим, от свинцово-кислотного аккумулятора?


                  1. quaer
                    03.03.2022 14:15

                    Пульсации на выходе появляются следствием пульсаций на входе, а вовсе не являются автоколебаниями.

                    И что будет, если схему линейного стабилизатора запитать, допустим, от свинцово-кислотного аккумулятора?

                    Запитайте и посмотрите.


                    1. dmitriyrudnev Автор
                      03.03.2022 14:24

                      Кстати, мысль: пороюсь, найду КРЕН5В, подключу к АКБ нагружу на 500 мА и замеряю пульсации


                      1. diakin
                        03.03.2022 15:02

                        Под пульсациями понимают неотфильтрованную до конца переменную составляющую выпрямленного переменного напряжения на входе стабилизатора. Если на входе постоянное напряжение от аккумулятора, то никаких пульсаций не будет. И, да, переходной процесс при коммутации нагрузки — это не пульсации.


                  1. dmitriyrudnev Автор
                    03.03.2022 14:26

                    И что будет, если схему линейного стабилизатора запитать, допустим, от свинцово-кислотного аккумулятора?

                    Интересный вопрос, надо попробовать


          1. diakin
            03.03.2022 15:06

            Если нет реактивных элементов, то никаких колебательных процессов не будет.


      1. diakin
        03.03.2022 15:16

        В wiki говорится о пропорционально-интегрально-дифференцирующем (ПИД) регуляторе.
        Линейный стабилизатор, приведенный на схеме в статье не является ПИД регулятором.
        Пульсации напряжения на выходе — это не до конца отфильтрованные пульсации на входе.
        Никакими автоколебаниями тут и не пахнет.


    1. nixtonixto
      03.03.2022 05:07

      У этого ОУ замкнута ООС только наполовину: он может увеличивать выходное напряжение, но не может уменьшать. Поэтому, из-за паразитных ёмкостей транзистора, выходное напряжение всегда колеблется от «чуть больше образцового» до образцового. Избавиться от этого можно конденсатором на выходе, ёмкость которого на несколько порядков больше ёмкости переходов, обычно от сотни мкФ.

      Но с конденсатором надо быть осторожным. Данная схема не сдвигает фазу, поэтому стабильна всегда, а вот если сделать по схеме LDO, подавая входное напряжение на эмиттер/исток транзистора, то появляется сдвиг на 180 градусов, и при низком ESR конденсатора схема зазвенит и вместо условных 5 В на выходе будет вольт 8. Но это тема отдельной статьи с полюсами и нулями АЧХ такого усилителя.


      1. VT100
        03.03.2022 07:52

        А как же не указанная на базовой схеме основная нагрузка и нагрузка в виде делителя ООС?


        1. nixtonixto
          03.03.2022 07:59

          Чтобы нагрузка стабилизировала такой регулятор, её импеданс должен быть на уровне выходного сопротивления ОУ, помноженного на h21э транзистора плюс сопротивление перехода и монтажа, то есть доли ом, что и даёт конденсатор на выходе.


      1. diakin
        03.03.2022 15:21

        Может и увеличивать и уменьшать. Если напряжение на выходе будет меньше заданного, то транзистор будет открываться. Если больше, то закрываться.


    1. dmitriyrudnev Автор
      03.03.2022 08:23

      Коллеги!
      Спасибо за активное участие в обсуждении!
      Внёс правки в раздел:

      В «динамике» схема работает как пропорциональный регулятор с колебательным переходным процессом. В современной разработке целесообразно применять серийные образцы интегральных линейных стабилизаторов.


      1. diakin
        03.03.2022 15:24
        +1

        Колебательный процесс может возникать только из-за паразитных емкостей и индуктивностей, на схеме не указанных. К пропорциональному регулятору это не имеет никакого отношения.


  1. Oval
    02.03.2022 19:18

    Как может быть объяснена работа так называемого "градиентного реле" (в русских источниках) когда компаратор в этой схеме работает в метастабильном диапазоне напряжения смещения? https://www.qrz.ru/schemes/contribute/digest/pobyt37.shtml


    1. dmitriyrudnev Автор
      02.03.2022 19:47

      Если я правильно понял, сигнал через развязывающие диоды подаётся на оба входа, но к одному из них ещё подключена и интегрирующая RC-цепочка. На ней изменение сигнала происходит с замедлением, отсюда и определяют "градиент"


      1. Oval
        03.03.2022 20:07

        Эту главную идею я понял. Но непонятно чем гарантируется состояние компаратора в режиме ожидания когда оба входа с одним уровнем. Производители компараторов заявляют, что напряжение смещения может иметь любой знак.

        Ну и странно, что не могу найти зарубежного источника этой схемы.


  1. inforus
    02.03.2022 19:37
    +1

    Хорошая стетейка = в закладки

    Когда надо что-то быстро сварганить и не хочется долго искать закладка огонь!

    Спасибо!


    1. ioccy
      03.03.2022 09:28
      +1

      Теперь, наверное, лучше уже распечатать.


  1. knignik19
    03.03.2022 13:57
    +4

    Наиболее простые и качественные аналоговые перемножители строятся на ячейках Гильберта, например отечественная серия 525ПС1 - 525ПС6 ( аналог AD633 ). Наибольшую точность можно получить подвергая аналоговый сигнал ШИМ-преобразованию и модулируя его вторым аналоговым сигналом.Затем, конечно, отрезающий фильтр.

    Аналоговый делитель проще всего построить включив аналоговый-же перемножитель в обратную связь ОУ. был такой опыт с AD633ARZ и OPA177GS:

    Причём R1 и C12 образуют внешнюю частотную коррекцию, т.к. наличие нулевого сигнала в ОС ОУ не есть хорошо. Думаю, что при использовании 525ПС5 и 140УД17 можно получить тот-же результат.

    По поводу недостаточности отечественной элементной базы: я занимаюсь разработкой систем прицеливания, а это означает аналоговые, цифровые и импульсные схемы, DSP-процессоры и микроконтроллеры в реальном времени, различные датчики, интерфейсы работающие в условиях сильных ЭМ-х полей. За последние 7 лет я был вынужден применить только один импортный элемент - лазерный диод на 654 нм 80 мВт фирмы Mitsubishi ML102. Правда вся эта электроника с приёмкой 5, т.е. трудно доступна и весьма дорога. Будем надеяться, что правительство, в нынешних обстоятельствах, озаботится стимулированием производителей для выпуска ЭКБ с приёмкой ОТК, в малогабаритных композитных корпусах, в соответствии перечнем ЭКБ МОП. Главное, чтобы существующее хорошее качество ЭКБ с приёмкой 5 не упало, чтобы мы не получили колбасу с прежней ценой но скверного качества.


    1. diakin
      03.03.2022 15:36

      Эмм… А Вы не могли бы прокомментировать данную статью на Хабре по поводу отечественной элементной базы? Сильно ли тут сгущены краски?
      habr.com/ru/post/599671


      1. knignik19
        03.03.2022 16:37
        +1

        К сожалению на развёрнутую статью, с примерами, сейчас нет времени. Приходится интенсивно работать, просто появилась временная лакуна и я решил несколько подкорректировать излишне радикальный взгляд на "текущий момент тенденции".

        По сути, на системном уровне - элементная база есть и вполне современная, в том числе и микропрцессорная ( почему-то именно в этой область более всего недовольных реплик). С моей точки зрения гораздо больше отставание в аналоговой области, особенно на высоких частотах, про СВЧ не могу сказать - не знаю. Конечно здорово отстаём в функционально сложных монолитных МС. Но всему своё время, 10 лет оккупации - это не шутка, реально отечественная электроника начала восстанавливаться где-то с 2004 года, да и то в основном военная. Отдельное спасибо Батьке, ещё 5 лет назад половина ЭКБ у меня были белорусского производства. Но главное препятствие для массового перехода на отечественную ЭКБ - это цены, не ассортимент а цены, и для этого нужно на всех заводах распространять приёмку 1, а это большие деньги. Так что, в общем, краски сгущены, основные проблемы - политическая воля и деньги. С интеллектуальной составляющей пока ещё терпимо, жертвы ЕГЭ подпирают не только у нас, но и у них.


        1. amartology
          03.03.2022 19:02

          По сути, на системном уровне — элементная база есть и вполне современная, в том числе и микропрцессорная
          Элементная база БЫЛА.


          1. knignik19
            04.03.2022 09:57

            И будет ! Россия и не из таких ям выбиралась, вспомните 20-е и 30-е годы 20-го века, когда реальная движуха в отечественной науке началась с 10-ти писем П. Л. Капицы И. В. Сталину. И это когда в стране уже вовсю строилась единая энергосистема по плану ГОЭРЛО. У нас, у русских всегда был изрядный кавардак, но ведь другого выхода нет - только развитие, во что не стало. Как любил говорить Стивен Сигал - "верить надо Страникс, верить".


            1. amartology
              04.03.2022 10:57
              +1

              К сожалению, в ближайшие двадцать лет — современной элементной базы не будет. Возможно будет постепенное сокращение сорокалетнего отставания, в которое сейчас провалится российская микроэлектроника. Возможно, будет рост этого отставания.
              Построить с нуля точное машиностроение даже при условии неограниченного бюджета — работа на десятилетия.


              1. SinsI
                04.03.2022 17:13

                Десятилетия - это всё-таки если с полного нуля разрабатывать, полностью выкинув все знания об этом машиностроении.

                Скопировать должно быть проще и быстрее - ведь так избегаешь множества проб и ошибок, можно строить всю отрасль "вширь", параллельно, а не выращивать её органически, и на какие-либо особо сложные вопросы получать ответы при помощи шпионажа.

                Да, самые ноу-хау <20нм так не получится сделать, но базовую промышленность 130нм и грубее - почему бы и нет?


                1. amartology
                  04.03.2022 18:55
                  +1

                  130 нм по текущему плану — в 2026 году.
                  Но на 130 нм не сделать процессор «Эльбрус».


                  1. SinsI
                    04.03.2022 19:13

                    Тут ещё фишка в том, что можно применять разные технологии, которые в оригинальном 130нм техпроцессе не существовали - многослойную компоновку или разные способы уменьшения токов утечек. Например, если использовать 16-слойную компоновку, то это как раз поднимет плотность 130 нм до плотности 28 нм техпроцесса - а на нём выпускался Эльбрус 8С.


                    1. amartology
                      04.03.2022 20:05
                      +1

                      Например, если использовать 16-слойную компоновку, то это как раз поднимет плотность 130 нм до плотности 28 нм техпроцесса — а на нём выпускался Эльбрус 8С.
                      А напряжение питания это тоже опустит? И с ним опустит квадратично мощность?


                      1. SinsI
                        04.03.2022 20:46

                        По идее, многослойность позволяет резко уменьшить расстояния, которые необходимо проходить сигналам, а с ними - и токи утечки, что, в свою очередь, опустит мощность.


                      1. amartology
                        04.03.2022 21:19

                        По идее
                        Если без «по идее», то активная мощность пропорциональна квадрату напряжения питания.
                        Также если без «по идее», то утечки никак не зависят от длины металлизации.
                        Также если без «по идее», то 16 слоев TSV — это ни разу не просто, не очень надежно и уж точно — колоссальные потери площади.

                        Так что нет, заменить 28 нм пирогом из 130 нм не выйдет.


        1. diakin
          04.03.2022 10:16

          Спасибо.

          … политическая воля и деньги
          Надеюсь, теперь они появятся…