В коробке со старыми радиодеталями однажды обнаружилась микросхема без внятной маркировки. На её корпусе значились лишь дата изготовления — 47-я неделя 1985 года — и загадочное обозначение F1-10-5 рядом с логотипом, который не удавалось отыскать ни в одной из привычных баз данных по микросхемам. Чтобы понять, что за кристалл скрывается внутри этого керамического корпуса CDIP, пришлось браться за реверс-инжиниринг.
Чип оказался куда интереснее, чем можно было ожидать от неопознанной детали. Опознать кристалл удалось довольно легко — но сначала керамический корпус пришлось буквально вскрыть, аккуратно расколов его точным ударом молотка по зубилу, словно хирургическим инструментом.
Что скрывалось под крышкой
Под микроскопом кристалл опознали как Harris HF10 — вариант известной микросхемы National Semiconductor MF10. Это сдвоенный фильтр на переключаемых конденсаторах (dual switched-capacitor filter). Современным наследником той же схемы стала, например, TI MF10-N в корпусах PDIP и SOIC, — вот только версии в керамическом CDIP уже не выпускают. Да и сами MF10 становятся всё большей редкостью, так что этому семейству, похоже, недолго осталось присутствовать на рынке.
Как работают фильтры на переключаемых конденсаторах
Подобные микросхемы умеют перестраивать свои конденсаторы так, чтобы работать как фильтр нижних частот, полосовой или фильтр верхних частот. Весь фокус в том, что роль резисторов в классической фильтрующей цепи здесь играют переключаемые конденсаторы: конденсатор, который быстро перебрасывается между двумя узлами схемы, ведёт себя как эквивалентное сопротивление, величина которого задаётся частотой переключения.
Зачем так усложнять вместо того, чтобы поставить обычный резистор? Причин несколько. Во-первых, резистор большого номинала занимает на кристалле несоизмеримо больше места, чем сравнительно компактный конденсатор. Во-вторых — и это главное — сопротивление резистора фиксировано, тогда как «сопротивление» переключаемого конденсатора можно перестраивать, меняя тактовую частоту. Именно поэтому частоту среза такого фильтра удобно подстраивать внешним тактовым сигналом, не трогая саму схему.
Почему такой чип ценили в 1980-х
Вся остальная обвязка кристалла нужна в основном для организации переключения и общей работы схемы. В итоге перед нами увлекательный пример микросхемы, которая в 1980-х была по-настоящему полезной — в том числе в синтезаторах, где перестраиваемый фильтр приходился как нельзя кстати. Возможность менять характер звука простым изменением тактовой частоты делала такие фильтры желанным строительным блоком музыкальной электроники той эпохи.
