模擬電子—從放大器說起（序章）

　　時至今日，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，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)字電路進行信息的儲存和處理。所謂“數(shù)字”是指僅僅采用有限個離散的狀態(tài)來儲存和表示信息，例如數(shù)字電路中常見的利用“0”和“1”來表示和儲存數(shù)據(jù)，由于這兩個狀態(tài)的差別往往非常明顯，因此在儲存，傳輸和處理的過程當中不易損壞和失真。

　　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，那么任何一點點的干擾都會使模擬的信號發(fā)生失真 。用一個形象的比喻說數(shù)字和模擬技術(shù)的區(qū)別就是，數(shù)字技術(shù)像寫書，每次抄寫和復印都不會使書得內(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，所以復制N次之后往往會大有不同。

　　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，留聲機等技術(shù)來記錄這些信息的時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地接收自然界得模擬信號，而開始主動的對這些信號進行處理了，其中放大器是運用得最為廣泛，也是最早的方式之一。我們每天都會開關(guān)水龍頭，這個動作就可以看做是一個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。

　　當人們進入電氣時代之后，就開始了對電信號放大的不斷探索。1880年，愛迪生在進行燈泡研究的實驗當中在普通燈泡的兩個電極之外又加入了第三個電極，并且還加入了一些箔片，他驚奇地發(fā)現(xiàn)在第三極通正電時箔片毫無反應(yīng)，但是在通負電時箔片有翻騰的運動。他不經(jīng)意的這個發(fā)現(xiàn)實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)明了第一個真空三極管，從此世界進入了電子時代。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驗室的約翰·巴丁、沃爾特·布喇頓和威廉·肖克利發(fā)明出來，電子技術(shù)進入了猛進的黃金時代，并且越來越多的進入到人們的生活當中。

　　模擬放大器的本質(zhì)是利用一個較小幅度或者功率的信號去控制一個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，實際用手撥弦產(chǎn)生的聲音其實非常小，但是利用的電子放大裝置可以產(chǎn)生整個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?shù)慕饘偾傧野l(fā)生震動的時候會切割磁鐵的磁感應(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(xiàn)在在手機中使用的半導體技術(shù)功率放大器僅僅有幾個平方毫米。

　　雖然在生活中越來越多的信號處理，儲存采用了數(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，相機中的光學傳感器，手機里的加速度計和陀螺儀等等使用的都是最先進的模擬技術(shù)。

　　在數(shù)字化生存的時代，我們?nèi)匀浑x不開傳統(tǒng)的模擬技術(shù)，因為真實的世界總是“模擬”的。