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【模拟电子】从放大器说起(序章)(ZT)

89723221@qq.com 在 2013-9-27 建立的討論區

时至今日,越来越多的东西被冠上“数字(digital)”的前缀:数字随身听(mp3),数码相机,数码相框……一直到数字化生活,那么在浩如烟海的数字设备出现之前我们采用的是什么技术呢?


首先来看看什么叫做“数码产品”,数码产品得名于内部使用数字电路进行信息的储存和处理。所谓“数字”是指仅仅采用有限个离散的状态来储存和表示信息,例如数字电路中常见的利用“0”和“1”来表示和储存数据,由于这两个状态的差别往往非常明显,因此在储存,传输和处理的过程当中不易损坏和失真。


相对的,如果采用连续的状态来表示,储存和处理信息的方式就被称为“模拟(analog)”。由于表示的是无数连续状态中的一个,那么任何一点点的干扰都会使模拟的信号发生失真 。用一个形象的比喻说数字和模拟技术的区别就是,数字技术像写书,每次抄写和复印都不会使书得内容发生变化;而模拟技术像绘画,就算是临摹的再好和原作也是有区别的,所以复制N次之后往往会大有不同。


然而自然届中绝大多是的信号和事件都是以模拟的形式存在的,比如人眼的7色彩虹是连续变化的,用再高倍数的望远镜也没法出其中的”像素“。而人类在开始使用绘画,摄影,留声机等技术来记录这些信息的时候也都是从模拟的方式开始的。


从很早开始人们就不再仅仅是被动地接收自然界得模拟信号,而开始主动的对这些信号进行处理了,其中放大器是运用得最为广泛,也是最早的方式之一。我们每天都会开关水龙头,这个动作就可以看做是一个典型的模拟信号放大系统——我们用很小的力控制水龙头的位置却可以得到流量可变的,压力很大的水流。


当人们进入电气时代之后,就开始了对电信号放大的不断探索。1880年,爱迪生在进行灯泡研究的实验当中在普通灯泡的两个电极之外又加入了第三个电极,并且还加入了一些箔片,他惊奇地发现在第三极通正电时箔片毫无反应,但是在通负电时箔片有翻腾的运动。他不经意的这个发现实际上就是真空电子二极管的雏形。


到了1904年约翰·弗莱明基于爱迪生效应的原理发明了真空二极管,而在1907年李·德佛瑞斯特 发明了第一个真空三极管,从此世界进入了电子时代。在此之后到了1947年,基于半导体技术的双极型三极管被贝尔实验室的约翰·巴丁、沃尔特·布喇顿和威廉·肖克利发明出来,电子技术进入了猛进的黄金时代,并且越来越多的进入到人们的生活当中。


模拟放大器的本质是利用一个较小幅度或者功率的信号去控制一个较大幅度或者功率的信号。例如电吉他,大家都知到电吉他很多都是没有共鸣腔的,实际用手拨弦产生的声音其实非常小,但是利用的电子放大装置可以产生整个体育馆都为之沸腾的声音。在电吉他的琴弦下方装有磁铁,当的金属琴弦发生震动的时候会切割磁铁的磁感应线而产生微弱的电压,利用这些电压作为放大器的输入来控制更大功率的电信号驱动扬声器从而产生很大的声响。最初采用电子管的功率放大器的至少都有手提箱大小,而现在在手机中使用的半导体技术功率放大器仅仅有几个平方毫米。


虽然在生活中越来越多的信号处理,储存采用了数字技术,但是模拟技术仍然是我们观察世界入口医院里的生化设备,相机中的光学传感器,手机里的加速度计和陀螺仪等等使用的都是最先进的模拟技术。


在数字化生存的时代,我们仍然离不开传统的模拟技术,因为真实的世界总是“模拟”的。

結果