Иногда трудно полностью оценить, сколько лет некоторым из схем, которые мы используем при проектировании новых устройств. Даже самые простые устройства могут использовать компоненты, которые когда-то были огромным набором элементов на лабораторном стенде физика или инженера.
Одной из таких схем в июне этого года исполняется 100 лет, что удивительно, потому что этот компонент буквально является строительным блоком каждого компьютера. Это триггер, и хотя его изобретатели, вероятно, не могли себе представить, что они сделали, их инновация стала основной системой хранения для единиц и нулей цифровой эпохи.
Второе десятилетие 20-го века было временем быстрых инноваций в электронике, вызванных развитием технологий вакуумных ламп и последующей коммерциализацией радио. Там, где многие из ранних экспериментов в сфере радио были единственной областью ученых, которые пытались понять тайны природы, это было время инноваций для удовлетворения практических потребностей. Если в мире не будет радио, кто-то должен будет его изобрести.
В то время активно работала команда Уильяма Эклса и Ф. У. Джордана. Британские физики Эклз и Джордан внесли большой вклад в сферу радио. Эклс был одним из помощников Гульельмо Маркони и ранним сторонником непроверенных теорий Оливера Хевисайда, заключавшихся в том, что слой заряженных частиц в атмосфере Земли позволит организоват радиопередачу на дальние расстояния. Экклс первым предложил, что солнце отвечает за суточные вариации распространения, которые уже наблюдались.
После Первой мировой войны Эклс и Джордан сотрудничали в нескольких проектах, один из которых привел к появлению того, что они называли «триггерным реле». Хотя их оригинальные документы показывают, что они осознали полезность схемы с двумя стабильными состояниями и даже предлагали использовать для ее, например, в качестве реле с защелкой, которое может контролироваться посредством радио, не совсем ясно, что они осознавали то, что придумали в последствии станет известно как бистабильный мультивибратор. Понятно, что они основывали свою схему на ранее опубликованной мультивибраторной схеме французских физиков Анри Абрахама и Эжена Блоха. Их схема создавала квадратные волны, а не синусоидальные волны большинства осцилляторов в то время. Полученные гармонические сигналы были полезны для калибровки радиооборудования.
Эклс и Джордан поняли, что нестабильный мультивибратор может быть создан для того, чтобы удерживать два дискретных состояния, если сетки триодов имели бы резистивную природу, а не емкостную. Когда конденсаторы убирали, триоды попадали в неустойчивое равновесие, которое вскоре переходило в стабильное состояние, в котором пропускает сигнал один из триодов. Состояние цепи остается стабильным до тех пор, пока оно не будет нарушено управляющим сигналом, который заставляет первый триод отключиться, а второй – проводить. Так возникла схема Эклса-Джордана.
Триггер Эклса-Джордана оставался в основном неиспользованным в течение следующих 20 лет или около того. В конечном итоге это привлекло внимание ученых в Блетчли, которые проектировали Колосс, компьютер, используемый, чтобы помочь взломать шифры Лоренца, используемые немцами. После войны триггер Эклса-Джордана, все еще на основе вакуумных трубок, стал использоваться в компьютерах, таких как ENIAC и даже в ранних электронных калькуляторах.
Во второй половине 20-го века основные принципы триггера Эклса-Джордана были изменены и значительно обновлены. Транзисторы заменили триоды, были разработаны различные варианты (JK-, SR-, D- и T-типы), и все было миниатюризировано на интегральных схемах. Но независимо от того, насколько мала цепь, в основе всего этого по-прежнему лежит одна и та же базовая топология крест-на-крест подключенных инвертирующих усилителей.
© digitrode.ru