模擬電子—從放大器說起（序章）

　　時(shí)至今日，越來越多的東西被冠上“數(shù)字(digital)”的前綴：數(shù)字隨身聽(mp3)，數(shù)碼相機(jī)，數(shù)碼相框……一直到數(shù)字化生活，那么在浩如煙海的數(shù)字設(shè)備出現(xiàn)之前我們采用的是什么技術(shù)呢?

　　首先來看看什么叫做“數(shù)碼產(chǎn)品”，數(shù)碼產(chǎn)品得名于內(nèi)部使用數(shù)字電路進(jìn)行信息的儲(chǔ)存和處理。所謂“數(shù)字”是指僅僅采用有限個(gè)離散的狀態(tài)來儲(chǔ)存和表示信息，例如數(shù)字電路中常見的利用“0”和“1”來表示和儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，由于這兩個(gè)狀態(tài)的差別往往非常明顯，因此在儲(chǔ)存，傳輸和處理的過程當(dāng)中不易損壞和失真。

　　相對的，如果采用連續(xù)的狀態(tài)來表示，儲(chǔ)存和處理信息的方式就被稱為“模擬(analog)”。由于表示的是無數(shù)連續(xù)狀態(tài)中的一個(gè)，那么任何一點(diǎn)點(diǎn)的干擾都會(huì)使模擬的信號發(fā)生失真 。用一個(gè)形象的比喻說數(shù)字和模擬技術(shù)的區(qū)別就是，數(shù)字技術(shù)像寫書，每次抄寫和復(fù)印都不會(huì)使書得內(nèi)容發(fā)生變化;而模擬技術(shù)像繪畫，就算是臨摹的再好和原作也是有區(qū)別的，所以復(fù)制N次之后往往會(huì)大有不同。

　　然而自然屆中絕大多是的信號和事件都是以模擬的形式存在的，比如人眼的7色彩虹是連續(xù)變化的，用再高倍數(shù)的望遠(yuǎn)鏡也沒法出其中的”像素“。而人類在開始使用繪畫，攝影，留聲機(jī)等技術(shù)來記錄這些信息的時(shí)候也都是從模擬的方式開始的。

　　從很早開始人們就不再僅僅是被動(dòng)地接收自然界得模擬信號，而開始主動(dòng)的對這些信號進(jìn)行處理了，其中放大器是運(yùn)用得最為廣泛，也是最早的方式之一。我們每天都會(huì)開關(guān)水龍頭，這個(gè)動(dòng)作就可以看做是一個(gè)典型的模擬信號放大系統(tǒng)——我們用很小的力控制水龍頭的位置卻可以得到流量可變的，壓力很大的水流。

　　當(dāng)人們進(jìn)入電氣時(shí)代之后，就開始了對電信號放大的不斷探索。1880年，愛迪生在進(jìn)行燈泡研究的實(shí)驗(yàn)當(dāng)中在普通燈泡的兩個(gè)電極之外又加入了第三個(gè)電極，并且還加入了一些箔片，他驚奇地發(fā)現(xiàn)在第三極通正電時(shí)箔片毫無反應(yīng)，但是在通負(fù)電時(shí)箔片有翻騰的運(yùn)動(dòng)。他不經(jīng)意的這個(gè)發(fā)現(xiàn)實(shí)際上就是真空電子二極管的雛形。

　　到了1904年約翰·弗萊明基于愛迪生效應(yīng)的原理發(fā)明了真空二極管，而在1907年李·德佛瑞斯特 發(fā)明了第一個(gè)真空三極管，從此世界進(jìn)入了電子時(shí)代。在此之后到了1947年，基于半導(dǎo)體技術(shù)的雙極型三極管被貝爾實(shí)驗(yàn)室的約翰·巴丁、沃爾特·布喇頓和威廉·肖克利發(fā)明出來，電子技術(shù)進(jìn)入了猛進(jìn)的黃金時(shí)代，并且越來越多的進(jìn)入到人們的生活當(dāng)中。

　　模擬放大器的本質(zhì)是利用一個(gè)較小幅度或者功率的信號去控制一個(gè)較大幅度或者功率的信號。例如電吉他，大家都知到電吉他很多都是沒有共鳴腔的，實(shí)際用手撥弦產(chǎn)生的聲音其實(shí)非常小，但是利用的電子放大裝置可以產(chǎn)生整個(gè)體育館都為之沸騰的聲音。在電吉他的琴弦下方裝有磁鐵，當(dāng)?shù)慕饘偾傧野l(fā)生震動(dòng)的時(shí)候會(huì)切割磁鐵的磁感應(yīng)線而產(chǎn)生微弱的電壓，利用這些電壓作為放大器的輸入來控制更大功率的電信號驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器從而產(chǎn)生很大的聲響。最初采用電子管的功率放大器的至少都有手提箱大小，而現(xiàn)在在手機(jī)中使用的半導(dǎo)體技術(shù)功率放大器僅僅有幾個(gè)平方毫米。

　　雖然在生活中越來越多的信號處理，儲(chǔ)存采用了數(shù)字技術(shù)，但是模擬技術(shù)仍然是我們觀察世界入口醫(yī)院里的生化設(shè)備，相機(jī)中的光學(xué)傳感器，手機(jī)里的加速度計(jì)和陀螺儀等等使用的都是最先進(jìn)的模擬技術(shù)。

　　在數(shù)字化生存的時(shí)代，我們?nèi)匀浑x不開傳統(tǒng)的模擬技術(shù)，因?yàn)檎鎸?shí)的世界總是“模擬”的。