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电子史 ·电路的脉搏 初生篇

 MZJYZX 2019-03-13

电子史 ·电路的脉搏 初生篇

今天的电子社会由无穷无尽的信号组成,在人眼所无法发现的世界中,无处不存在着脉动着的信号和电波——就像是叠加在真实世界之上的另一个世界。如果说人的脉搏是驱动每个人类个体,组成人类世界的基础的话,那么电子世界的脉搏,各式各样的振荡器当之无愧。

电子史 ·电路的脉搏 初生篇

那些由时序逻辑电路所组成的微控制器、处理器和存储器,振荡器为它们提供统一的时钟信号,驱动它们正常工作。而在射频电路中,振荡器又产生了承载信号的载波频率等等。事实是,振荡器的诞生几乎和电子工学的诞生同步,而电子工学的进步又伴随着振荡器的进步,从一个侧面,窥到一整个电子的世界。

电子史 ·电路的脉搏 初生篇

当人们刚刚认识电能的存在并开始利用的时候,振荡现象便如影随形——在人们利用电弧照明的时候,便注意到由于电弧灯的负阻特性,产生弧光的电流会产生自发性地震荡,伴随着产生嗡嗡的声音。而等到人们真的搞明白电流的震荡时,六十年就过去了。四年后的1892年,Elihu Thomson制作了第一个LC振荡器,使用电弧来为振荡器提供能量——如果不这么做的话,电能将很快消耗在串联在电容和电感之间的导线。这种电路最后演变为带有放大器并工作在正反馈状态的振荡电路。

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使用电弧的振荡器立刻就成为了无线电爱好者的宠儿,从而诞生了火花式发报机。在这种发射机上,直流电源对电容充电,直至两个尖端之间(被称作火花隙)之间的空气被击穿,而发射电波的频率则由并联在火花隙两端的大号电容和电感所组成的LC电路产生。当火花放电时,原充至电容中的电能将会放电,但与电容串联的电感将会储存电能并在电容完全放电后,反向开始放电。以此类推,在LC上产生一个振荡着的充放电过程。而连接到电感器上的谐振天线也将和电感一样进行类似的过程,从而将电波发射出去。

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每个火花持续时间仅为几毫秒,存储在LC电路中的能量将会极快地衰减,形成“阻尼波”的波形。在一次敲击电键的过程中,将产生成百上千个这样的放电过程,使得天线所发射出去的电波呈现出类似AM调制过的特征。因此这种发射机的电波可以被简单的AM接收机所接收。所听到的单音频频率则取决于火花放电的频率。

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由于阻尼波会产生广泛而普遍的干扰现象,这种发射机在电子管基础得到发展之后便被禁用。

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在同一年代,有一种更加可行的“振荡器”。它是随着无线电通信的要求而应运而生的。在现在的视角来看,它完全就是一种交流电发电机。通过改变转轴的速度,产生某种特定频率的正弦波,然后将其作为无线电AM广播的载波被调制。这种设备被称作亚历山德森发电机,以发明它的瑞典无线电工程师名字来命名。现仍存一台这样的发射机,位于欧洲的瑞典,在每年的亚历山德森日,它都会在17.2kHz的VLF频率上发射莫尔斯CW广播。全欧洲都可以听得到——完全是靠飞速旋转的齿轮和飞轮产生!

本文中图片来源如无特别声明,均来自Wikipedia

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