模擬電子—從放大器說(shuō)起（序章）

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

　　首先來(lái)看看什么叫做“數碼產(chǎn)品”，數碼產(chǎn)品得名于內部使用數字電路進(jìn)行信息的儲存和處理。所謂“數字”是指僅僅采用有限個(gè)離散的狀態(tài)來(lái)儲存和表示信息，例如數字電路中常見(jiàn)的利用“0”和“1”來(lái)表示和儲存數據，由于這兩個(gè)狀態(tài)的差別往往非常明顯，因此在儲存，傳輸和處理的過(guò)程當中不易損壞和失真。

　　相對的，如果采用連續的狀態(tài)來(lái)表示，儲存和處理信息的方式就被稱(chēng)為“模擬(analog)”。由于表示的是無(wú)數連續狀態(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(shuō)數字和模擬技術(shù)的區別就是，數字技術(shù)像寫(xiě)書(shū)，每次抄寫(xiě)和復印都不會(huì )使書(shū)得內容發(fā)生變化;而模擬技術(shù)像繪畫(huà)，就算是臨摹的再好和原作也是有區別的，所以復制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色彩虹是連續變化的，用再高倍數的望遠鏡也沒(méi)法出其中的”像素“。而人類(lèi)在開(kāi)始使用繪畫(huà)，攝影，留聲機等技術(shù)來(lái)記錄這些信息的時(shí)候也都是從模擬的方式開(kāi)始的。

　　從很早開(kāi)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(kāi)始主動(dòng)的對這些信號進(jìn)行處理了，其中放大器是運用得最為廣泛，也是最早的方式之一。我們每天都會(huì )開(kāi)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——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。

　　當人們進(jìn)入電氣時(shí)代之后，就開(kāi)始了對電信號放大的不斷探索。1880年，愛(ài)迪生在進(jìn)行燈泡研究的實(shí)驗當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)現在第三極通正電時(shí)箔片毫無(wú)反應，但是在通負電時(shí)箔片有翻騰的運動(dòng)。他不經(jīng)意的這個(gè)發(fā)現實(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(ài)迪生效應的原理發(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，基于半導體技術(shù)的雙極型三極管被貝爾實(shí)驗室的約翰·巴丁、沃爾特·布喇頓和威廉·肖克利發(fā)明出來(lái)，電子技術(shù)進(jìn)入了猛進(jìn)的黃金時(shí)代，并且越來(lái)越多的進(jìn)入到人們的生活當中。

　　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(méi)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，當的金屬琴弦發(fā)生震動(dòng)的時(shí)候會(huì )切割磁鐵的磁感應線(xiàn)而產(chǎn)生微弱的電壓，利用這些電壓作為放大器的輸入來(lái)控制更大功率的電信號驅動(dòng)揚聲器從而產(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，而現在在手機中使用的半導體技術(shù)功率放大器僅僅有幾個(gè)平方毫米。

　　雖然在生活中越來(lái)越多的信號處理，儲存采用了數字技術(shù)，但是模擬技術(shù)仍然是我們觀(guān)察世界入口醫院里的生化設備，相機中的光學(xué)傳感器，手機里的加速度計和陀螺儀等等使用的都是最先進(jìn)的模擬技術(shù)。

　　在數字化生存的時(shí)代，我們仍然離不開(kāi)傳統的模擬技術(shù)，因為真實(shí)的世界總是“模擬”的。