Интервью Пола Хоровица и Уинфилда Хилла

В тексте книги часто встречаются ссылки на главы, помеченные «иксом». Нашему участнику, Шабазу Юсуфу (Shabaz Yousaf), интересно, можете ли вы объяснить, что это за главы.

Хоровиц:
«Читателям без предварительной подготовки в электронике мы стремились дать основные вводные при проектировании схем. Более искушенным читателям мы стремились дать возможность более глубоко окунуться в проблемы и расширить свой кругозор. Эту концепцию мы воплотили в виде особых дополнительных глав, которые мы назвали «икс»-главами. На эти главы делаются ссылки из других глав.
Всего мы выделили пять «икс»-глав.

Глава 1x, которая охватывает пассивные компоненты, такие как катушки индуктивности, конденсаторы и резисторы.

Глава 2x, которая охватывает биполярные транзисторы.

Глава 3x, которая охватывает полевые транзисторы.

Глава 4x, которая охватывает операционные усилители.

Глава 9x, которая охватывает источники питания и их применение.

Первоначально, мы хотели разместить эти главы следом за главами, из которых на них идут ссылки. Так получилось, что третье издание книги занимает свыше 1200 страниц даже без вкрапления «икс»-глав. Даже с учетом крупного формата страниц и до некоторой степени мелким шрифтом. Около года назад, нами было принято решение напечатать «икс»-главы отдельным изданием. Часть материала, который мы намеревались включить в «икс»-главы и который мы сочли очень важным, мы вернули обратно в текст книги. Таким образом, некоторые главы в книге получились теперь более сложными.»

 

Вы неоднократно упоминали огромное значение микроконтроллеров. Сообщество «element14» популяризует широкое разнообразие микроконтроллеров. Шабаз и я недавно обсуждали, повлияло ли на процесс проектирования появление дешевых, полнофунциональных плат на их основе. Есть ли здесь подводные камни? До этого, инженеру приходилось садиться за стол и изобретать с нуля схему, отвечающую условиям ее эксплуатации. Сейчас у него просто нет на это времени. И чтобы выполнить работу, он скорее применит микроконтроллер, с которым хорошо знаком. Возможно это немного чересчур, но приемлемо.

Хоровиц:
«Хотелось бы предостеречь! Вы конечно можете собрать схему из готовых блоков на микроконтроллерах, как конструктор «LEGO». Но если посмотрите на это дело более глубоко, то поймете, что этот подход не оптимален. В определенный момент вам все равно придется спуститься на более низкий уровень проектирования.
Позвольте в качестве примера привести ситуацию, сложившуюся у нас в Гарвардском университете. У нас имеются студенты, с конструкторскими заданиями построить то-то и то-то. Они посещают популярные технические сайты, набирают готовые модули и собирают на их основе схемы по принципу «этот выход похоже идет на этот вход» в надежде, что схема заработает. Но она в итоге не работает! Проблема состоит в том, что они не понимают таких вещей, как: различные уровни напряжения, различие в импедансах и шунтирование. У них получается что-то, что либо хорошо взрывается, либо не очень хорошо работает. Или это что-то что-либо генерирует, но они об этом не догадываются, поскольку ориентируются на информацию со встроенного экрана, а не на показания осциллографа. Меня беспокоит, что при наличии таких готовых к употреблению штуковин, вы упускаете порой очень важные вещи, имеющие отношение к надежности и соответствию стандартам качества.
С другой стороны, если это позволяет выполнить работу, то кто пожалуется, коли это предназначено исключительно для вас? Мне приятно осознавать, что микроконтроллеры – всего лишь элементная база человеческих разработок.»
Хилл:
«Позвольте мне обратить ваше внимание на двенадцатую главу нашей книги, которая называется «Сопряжение цифровых устройств». В ней мы учим, как правильно подсоединять процессоры к всевозможным другим устройствам. Подавляющее большинство цифровых устройств не поддерживают работу с уровнями напряжения 3,3 В. Так каким же образом вы собираетесь впоследствии подключить их к выводам процессора? Именно об этом мы подробно рассказываем в двенадцатой главе. А уже в тринадцатой главе мы обсуждаем подключения процессоров к аналоговым устройствам.
Если в качестве примера мы возьмем небольшую плату от TI или любого другого производителя, то увидим, что на ней обязательно имеются штырьки для подключения другой внешней схемы. Вопрос состоит лишь в том, будут они задействованы в конкретном проекте, или нет.
Вот этому мы и пытаемся научить.
Очень многие полагают, что если они освоили микроконтроллеры, то достигли вершины познания. Но они тут же теряются, когда возникает необходимость управлять огромным соленоидом или чем-то более серьезным наподобие него. В нашей пятнадцатой главе, посвященной микроконтроллерам, мы разместили три рисунка во всю страницу величиной. На страницах 1080, 1083 и 1085 изображены многие устройства, которые можно подключить к вашему процессору. Довольно захватывающее зрелище, наблюдать все эти странные «малютки»: контроллеры шаговых двигателей, емкостные датчики положения, видеодекодеры, Ethernet-контроллеры. Там целая куча всевозможных устройств, которые вы захотели бы подключить! Не малая часть повествования посвящена обучению читателей применять это многообразие устройств в своих проектах.»

Пол, Вы один из основателей программы по поиску внеземных цивилизации (SETI). Вы работали с ныне покойным Карлом Саганом (Carl Sagan). Расскажите о Вашей работе по данному направлению. Каковы задачи программы поиска внеземных цивилизаций сейчас?

Хоровиц:
«Наша программа по поиску внеземных цивилизаций жива и здорова. Это огромное внешнее пространство с частотами и направлениями, а также другими нюансами. Мы не знаем, что посылают внеземные цивилизации, однако мы уверены, что они существуют. Если бы вы спросили кого-нибудь двадцать лет назад о том, сколько планет существует за пределами Солнечной системы, то вероятно получили бы ответ, что их не так уж много. Но если то же самое сделать сейчас, то вам скажут, что планет больше, чем звезд на небе.

Конечно, в Галактике Млечного Пути планет больше, чем звезд. А обитаемых планет примерно столько же, сколько и звезд. Скажем, примерно 100 миллиардов. Все отлично складывается для возможности существования жизни в других местах. На самом деле все неплохо складывается даже для возможности существования примитивной жизни в других уголках нашей Солнечной системы.»

 

Интервью Пола Хоровица и Уинфилда Хилла

После своей первоначальной публикации в 1980 году, книга «Искусство схемотехники» считается «Библией электронной техники». Инженеры отзываются о ней как о важной, основополагающей книге, которая углубила их знания и привила любовь к схемотехнике. Весьма ожидаемое третье издание книги было опубликовано ранее в этом году и уже получило восхищенные отзывы. От имени сообщества «element14», с соавторами книги, Полом Хоровицем (Paul Horowitz) и Уинфилдом Хиллом (Winfield Hill), о новом третьем издании беседует Сагар Джетани (Sagar Jethani).

Соавторы «Искусства схемотехники»: Пол Хоровиц (слева) и Уинфилд Хилл (справа)

Вопрос от одного из наших участников, Дона Берки (Don Bertke): «Почему книга названа «Искусство схемотехники»? Разве схемотехника не строгий предмет? Ведь искусство подразумевает сочетание свободы и индивидуальности!»

Хоровиц:
«Это было идеей Уина, назвать книгу «Искусство схемотехники». Я считаю, мы об этом уже упоминали в первом издании: проектирование электронных устройств – это искусство. Схемотехника представляет собой сочетание некоторых основных законов, некоторых методов и огромного багажа ловких приемов. По нашему мнению, правильно спроектированная схема изящна. Прекрасно, когда ваша схема собрана правильно. Отличный выбор ее элементов указывает на рациональное применение их свойств. А простой и надежный проект реализует все, что вы задумывали.
Чем больше вы практикуетесь, тем более искусным вы становитесь. Пройдет много лет, прежде чем вы сможете проектировать «красиво».»
Хилл:
«Вы можете изучить схемотехнику на практике. Но мы считаем, что прочитав достаточное количество тематического материала, вы сэкономите себе значительное количество времени (годы).»

Хоровиц:
«Вы можете взять микроконтроллер и создать программу, заставляющую его что-либо делать. При этом существует множество способов сделать это лучше, дешевле и экономичнее в плане потребления энергии. Если вы выделите время на изучение «искусства схемотехники», то сможете получить ответы на терзающие вас вопросы. Из этих соображений мы и зарезервировали название книги.»

В чем особенности третьего издания книги? Книга полностью переписана или частично дополнена?

Хилл: «Первые две главы расширены и переписаны, но многие другие написаны практически с нуля. Тематические разделы про фильтры, аналоговые и цифровые генераторы, импульсные источники питания, линии передачи, телевидение и микроконтроллеры в основном содержат новый материал. Нами в значительной степени переработаны тематические разделы про полевые транзисторы, логические семейства и их сопряжение, последовательные шины, аналого-цифровое преобразование, оптоэлектронику, трансимпедансные усилители, высокоточное проектирование и проектирование с низкими шумами.»

Хоровиц:
«Изначально, первое издание книги было основано на курсе, который мы преподавали. Оно задумывалось как продвинутый учебник. Вскоре мы узнали, что большинство из наших читателей являются профессиональными инженерами. По этой причине мы включили в третье издание рассмотрение некоторых серьезных тем. Большинство из них касаются периферии микроконтроллеров.
Встроенные контроллеры стали настолько распространенными, что мы добавили классификацию дополнительных компонентов, очень важных, поскольку они могут участвовать в обвязке микроконтроллера. Мы в достаточной степени емко и полно попытались переписать главы о высокоточном проектировании, о проектировании с низкими шумами, об импульсных источниках питания и преобразователях, об аналого-цифровом и цифроаналоговом преобразовании. Эти четыре главы, это действительно нечто! Каждую из них можно рассматривать как небольшие, отдельные книги. Также, мы включили ряд новых тем, которых нет в предыдущих изданиях. По нашему мнению, они были бы наиболее интересны профессиональным проектировщикам, нежели тем, кто делает первые шаги в электронике.»

Хилл:
«Мы добавили 50 фотографий в книгу. Каждая из них подробно подписана и отражает действительную суть изображенных на них вещей. Мы ими гордимся, так как они стали результатом кропотливого труда. Мне кажется, что использование преимуществ современной цифровой фотографии разительно отличает это издание от второго. Да и наши издатели постарались сохранить высокое качество этих фотографий, выбрав глянцевую бумагу для книги.»

Один из наших участников, Эрик Рэтклифф (Erik Ratcliff), интересуется с какого издания ему начать изучение. До настоящего момента у него не было ни одного из изданий. Можете ли вы поподробнее рассказать о содержимом третьего издания, которого не найти во втором издании?

Хилл:
«Мы надеемся, что у всех уже имеется копия второго издания. Во втором издании содержится много первоклассного материала: некоторые главы мы исключили из третьего издания полностью, а другую часть глав мы переписали. Многие читатели не нуждались в очередном обновлении второго издания: им нужен был свежий материал. В свою очередь, мы с Полом тоже жаждали написать совершенно новую книгу.»
Хоровиц:
«Новшества третьего издания опять же касаются иллюстраций, а особенно осциллограмм. Это было обусловлено цифровизацией осциллографов, которая произошла как раз в промежутке между публикациями второго и третьего изданий книги. Раньше, при наличии аналогового осциллографа, приходилось фотографировать его экран с показаниями. Впоследствии, эта фотография становилась черно-белым снимком в первом и втором изданиях книги. С появлением цифровых осциллографов проблема получения осциллограмм пропала. Мы добавили в третье издание 90 осциллограмм, показывающих необычное поведение схем. Если сравнивать, то во втором издании их примерно пять.»

Хилл:
«Если у вас имеются файлы осциллограмм, то вы можете их редактировать: накладывать друг на друга или размещать рядом. Вы можете создавать осциллограммы с одновременными показаниями с нескольких каналов, в соответствии с возможностями осциллографа.»
Хоровиц:
«К слову сказать, в моем распоряжении имеются шестиканальный и восьмиканальный осциллографы, которые упоминаются в нашей новой книге».

Уин, вы упомянули, что некоторые темы второго издания исключили в третьем издании. Можете привести примеры?

Хилл:
«В книге больше нет разделов «Удачные схемы» и «Неудачные схемы». Но, тем не менее, они скоро появятся снова на официальном сайте книги (https://artofelectronics.net). Мы также исключили главу про методы проектирования, главу про устройства с низким потреблением энергии и главы с научной методологией. Те, кому интересны эти темы, всегда могут их найти во втором издании.»
Хоровиц:
«Кое-что из этого мы раскидали по различным главам третьего издания, но целиком указанных ранее глав второго издания в новой книге уже нет.»