การขยายก่อนที่หลอดและทรานซิสเตอร์จะถูกประดิษฐ์ขึ้น

โทรศัพท์มีอายุมากกว่าหลอดสุญญากาศและทรานซิสเตอร์แน่นอน การขยายสัญญาณทำได้อย่างไร

ฉันหมายถึงเทคโนโลยีไม่ใช่รายละเอียด

แก้ไข

ข้อมูลเพิ่มเติมบางอย่างที่ฉันควรให้ไว้ตั้งแต่ต้น:

• คำถามถูก จำกัด ไว้ที่โทรศัพท์
• ฉันไม่สนใจอุปกรณ์ทดลองพูดเช่นอุปกรณ์ควรทำในปริมาณมากกว่า 30 ชิ้นหรือดีกว่าว่าเป็นผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์
• ฉันไม่เพียง แต่สนใจในการแก้ปัญหาไฟฟ้าล้วนๆ: มันสามารถเป็นกลไก, ไฮดรอลิก ... (แต่ไม่มีมนุษย์ทวน!)
• การปรับอิมพิแดนซ์ (อะคูสติกหรือไฟฟ้า ... ) ไม่ถือเป็นการขยายสัญญาณ

สรุปคำตอบ

• ไม่มีการขยายใด ๆ ระหว่างไมโครโฟนและหูฟังแม้สำหรับการส่ง 1200 กม. แต่การตะโกนก็จำเป็นในด้านหนึ่งและความเงียบสัมบูรณ์ที่อีกด้านหนึ่ง (ดูคำตอบ WhatRoughBeast)

• ไมโครโฟนคาร์บอนนั้นเป็นแอมป์ ทั่วไปนิยามของเครื่องขยายเสียงไม่ได้เป็นเรื่องง่ายเสมอไปมาก (ดูคำตอบอาลีเฉินและ BillF คำตอบที่สองถ้าคุณสามารถทำตาม) แต่ก็พอเพียงที่จะกล่าวว่าลำโพง electrodynamic คู่กับไมโครโฟนคาร์บอนเป็นไฟฟ้าเครื่องขยายเสียง (ดูถัด คำตอบการแฮ็กและคำตอบแรกของ BillF) ฉันเพิ่มว่าไมโครโฟนชนิดอื่นเป็นตัวลดทอน (ดังนั้นคำถาม)

• สายโทรศัพท์ที่ดีที่สุดมีการสูญเสียเพียง 0.04dB / km ที่ความถี่เสียง (เปรียบเทียบกับ 10dB / km ที่ 300kHz สำหรับสายโทรศัพท์ของเรา)

• เสียงที่น่ากลัวที่สุดที่มนุษย์สามารถยืนได้คือมากกว่า 80dB เหนือระดับต่ำสุดที่เขาได้ยิน (ความคิดเห็น RussellBorogove) เป็นไปได้ว่าเสียงที่อยู่ในฮอร์น (ดูคำตอบที่ peufeu) ดังยิ่งกว่าสิ่งที่มนุษย์สามารถทนได้

ขอบคุณสำหรับผลงาน

มันไม่ใช่

ในวันแรก ๆ (แคลิฟอร์เนีย 2433) โทรศัพท์ทางไกลทำจากตู้เก็บเสียงและมักใช้โทรศัพท์ที่ไม่ได้มาตรฐาน (4 สาย) นิวยอร์กถึงชิคาโกเป็นข้อ จำกัด ในช่วง ในปี 1911 การใช้งานคอยล์โหลดทำให้การสื่อสารจากนิวยอร์กไปเดนเวอร์ อย่างไรก็ตามขอให้สังเกตว่าสิ่งนี้ค่อนข้างน่าหงุดหงิดและมีเสียงตะโกนมาก

ในปี 1915 มีการโทรข้ามทวีปครั้งแรกด้วยการขยายโดยใช้หลอดสูญญากาศสำหรับการได้ยิน

การขยายภาพก่อนที่จะมีแอมพลิฟายเออร์หลอดสามารถทำได้หลายวิธี บางส่วนของพวกเขาคือ:

• การใช้ลำโพง electrodynamic ควบคู่ไปกับไมโครโฟนคาร์บอนเพื่อสร้าง repeater
• การใช้ความต้านทานเชิงลบของหลอดปรอท (แม้ว่าจะไม่เข้าใจลักษณะทางกายภาพของความต้านทานเชิงลบ)
• การใช้แอมพลิฟายเออร์แม่เหล็ก (ยังคงใช้งานได้ดีหลังจากยุคหลอดและทรานซิสเตอร์และแม้กระทั่งในบางแอปพลิเคชัน) เครื่องขยายสัญญาณแม่เหล็กถูกใช้เป็นสวิตช์ในปลายปี 1800 และใช้เป็นเครื่องขยายเสียงเมื่อมีหลอดอยู่แล้ว แต่ความน่าเชื่อถือสูงมีความสำคัญมาก

ช่องทางที่คุณควรจะตะโกนก็คือเสียงจริง:

ฮอร์นเป็นหม้อแปลงอะคูสติกโดยปกติจะใช้วิธีอื่น: ตัวแปลงสัญญาณแรงดันสูง ("ตัวบีบอัดแรงดันสูง") ติดตั้งอยู่ที่ลำคอ พื้นที่ซึ่งส่งผลให้พลังงานเสียงสูง พื้นเป็นโทรโข่ง:

แต่พวกเขาทำงานทั้งสองวิธี เมื่อติดตั้งบนไมโครโฟนพื้นที่ผิวทั้งหมดของ "ปาก" ของฮอร์นจะใช้ในการป้อนคลื่นอะคูสติกและอีกด้านหนึ่งจะส่งสัญญาณความดันสูงกว่ามากซึ่งจะเป็นการเพิ่มสัญญาณให้กับไมโครโฟนแบบดั้งเดิมของวัน .. .

นี่ไม่ใช่เครื่องขยายเสียงเนื่องจากมันเป็นแบบพาสซีฟล้วนๆ แต่ฉันแน่ใจว่ามันช่วยได้

หมายเหตุ: ฮอร์นยังบิดเบี้ยวเนื่องจากการสะท้อนกลับภายในและโหมดการสั่นพ้อง

ระบบโทรศัพท์แบบสุญญากาศก่อนใช้ไมโครโฟนคาร์บอนเม็ดเป็นตัวขยายสัญญาณ สิ่งที่ Bell คิดค้นคือการใช้อุปกรณ์เดียวกันกับลำโพงและไมโครโฟนเป็นหลัก ตอนนี้เราเรียกสิ่งนี้ว่าไมโครโฟนไดนามิก ระบบของเบลล์ไม่มีกลไกการได้รับ มันไม่มีความได้เปรียบที่แท้จริงเกี่ยวกับช่วงของการสื่อสารกับกระป๋องดีบุกสองอันที่เชื่อมต่อกันด้วยสายอักขระ ช่วงที่ใช้งานได้จริงคือบล็อกเมืองจำนวนน้อย

ไมโครโฟนคาร์บอนมีคุณสมบัติที่ต้องการของเครื่องขยายเสียง: มันทำหน้าที่เหมือนวาล์ว ดังนั้นสัญญาณไฟฟ้าสามารถมีพลังงานที่ใหญ่กว่าสัญญาณเสียงได้ นี่เป็นสิ่งประดิษฐ์ที่ทำให้โทรศัพท์กลายเป็นของเล่นไปสู่ระบบโทรคมนาคม (โดยวิธีการอ้างอิงที่มีชื่อเสียงจากผู้บริหารของเวสเทิร์นยูเนี่ยนว่าพวกเขาไม่สามารถเห็นการใช้งานจริงของโทรศัพท์ของเบลล์ 'ในเวลาปัจจุบัน' นั้นโดยเฉพาะในการอ้างอิงถึงสิทธิบัตรของเบลล์ การคัดค้านนั้นเป็นช่วงที่ จำกัด อย่างแม่นยำ)

โทมัสเอดิสันเป็นผู้คิดค้นไมโครโฟนคาร์บอนและเขาและทุกคนที่เกี่ยวข้องรู้ว่าเกิดอะไรขึ้น (การขยายเสียง) และทำไมจึงจำเป็นสำหรับการเติบโตของระบบโทรศัพท์ เรื่องราวมีรายละเอียดอย่างน้อยจากมุมมองของเอดิสันในหนังสือที่เขียนโดยทนายความสิทธิบัตรของเขาแฟรงค์ลูอิสไดเออร์เอดิสันชีวิตและสิ่งประดิษฐ์ของเอดิสันบทที่ 9 (มีให้จากhttp://www.gutenberg.org/files/820 /820-h/820-h.htm ) ไมโครโฟนคาร์บอนยังถูกนำมาใช้ในเครื่องขยายเสียงแอนะล็อกยุคแรกที่เรียกว่า "การถ่ายทอดทางโทรศัพท์" ซึ่งเป็นเครื่องรับโทรศัพท์โดยอัตโนมัติควบคู่ไปกับปุ่มคาร์บอน มีข้อมูลจำนวนมากเกี่ยวกับเทคโนโลยีแอมพลิฟายเออร์ยุคแรกในหนังสือของเอชปีเตอร์ฟรีดริชที่เรียกว่าเครื่องขยายเสียง: สนุกสนานกับหลอดโฮมเมดทรานซิสเตอร์และอื่น ๆ (2003)

หากคุณสงสัยว่าเพราะเหตุใดเราจึงรู้เพียงการมีส่วนร่วมของเบลล์ในโทรศัพท์เมื่อเป็นเอดิสันจริงๆที่ทำให้ระบบสามารถปรับขนาดได้ให้โทษเจเพียร์ปอนท์มอร์แกน เขากำหนดโครงสร้างของการผูกขาดกึ่งเทคโนโลยีขั้นสูงในต้นศตวรรษที่ 20 ในการรวบรวม บริษัท ที่บังคับใช้สิทธิบัตรที่จำเป็น ในสาระสำคัญ Bell ได้รับสิ่งที่เป็น AT&T และ Edison ได้รับ GE มอร์แกนเป็นผู้บังคับใช้การตีความขอบเขตกว้าง ๆ ของสิทธิบัตรของเบลล์ไม่ใช่ทุกคนที่เกี่ยวข้องกับระบบสิทธิบัตรของสหรัฐอเมริกา

ความสนใจของฉันเองในประวัติศาสตร์นี้ย้อนกลับไปเมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมาเมื่อฉันมองว่าระบบเทคโนโลยีใด ๆ ที่เคยประสบความสำเร็จในการปรับขนาด (โดยมากกว่า 10 ปัจจัย) โดยไม่ต้องใช้องค์ประกอบที่เพิ่มขึ้น เหตุผลที่สิ่งนี้เกิดขึ้นและเป็นที่สนใจคือการอ้างสิทธิ์สำหรับการคำนวณย้อนกลับและการคำนวณควอนตัมเช่นซึ่งไม่สามารถมีองค์ประกอบที่ได้รับ ฉันรวมอยู่ใน "องค์ประกอบการขยาย" สิ่งต่าง ๆ เช่นแท่งกวนในกองไฟยุคหินใหม่, วาล์วพายในล็อคคลองและคันเร่งเครื่องยนต์ไอน้ำ ปรากฏว่าระบบโทรศัพท์ต้นนั้นเป็นข้อยกเว้น ในความเป็นจริงมันกลายเป็นตัวอย่างคลาสสิกอย่างแท้จริงของแนวคิดของระบบที่จะไม่มีที่ไหนเลยจนกว่าจะได้รับองค์ประกอบการประดิษฐ์

โทรศัพท์มีอายุมากกว่าหลอดสุญญากาศและทรานซิสเตอร์แน่นอน การขยายสัญญาณทำได้อย่างไร

ฉันจำได้ว่าตอนที่ฉันยังเป็นเด็กคุณสามารถซื้อเครื่องพลาสติกที่เชื่อมต่อกับเครื่องพลาสติกอีกอันหนึ่งโดยใช้สายยาวหนึ่งร้อยฟุต (หรือมากกว่านั้น) คุณสามารถพูดโทรศัพท์ได้ (ไม่ต้องใช้แบตเตอรี่) และอีกเครื่องที่บุคคลนั้นได้ยินคุณ มันทำงานได้ทั้งสองทิศทางนั่นคือมีลำโพงขนาดเล็ก (ที่เพิ่มเป็นสองเท่าของไมโครโฟน) ที่เชื่อมต่อกับสายสองสายไปยังลำโพงขนาดเล็กตัวอื่นในโทรศัพท์มือถือที่อยู่ห่างไกล

ใช้ลำโพงที่มีประสิทธิภาพประมาณ 10% นั่นคือเมื่อรวมกับกำลังเสียงที่ได้รับประมาณ 10% และจะถูกแปลงเป็นประมาณ 1% ของพลังเสียงต้นฉบับที่ปลายอีกด้าน เพียงพอที่จะพูดคุยและไม่จำเป็นต้องใช้แบตเตอรี่

มี บริษัท ที่ (ครั้งสุดท้ายที่ฉันดู) ผลิตโทรศัพท์ "ที่ใช้พลังเสียง" สำหรับสภาพแวดล้อมของก๊าซไวไฟเพราะพวกมันปลอดภัยอย่างแท้จริงและจะไม่ทำให้เกิดการระเบิดนั่นคือเทคโนโลยีนี้ยังใช้งานอยู่ในปัจจุบัน

หากคุณสามารถเรียกมันว่าแอมพลิฟายเออร์มันจะทำในไมโครโฟนคาร์บอนที่คุณพูด แรงดันไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับองค์ประกอบคาร์บอนของไมโครโฟน คลื่นเสียงเปลี่ยนแปลงความต้านทานขององค์ประกอบที่ผลิตกระแสที่แตกต่างกัน สิ่งนี้สามารถสร้างสัญญาณไฟฟ้าที่ทรงพลังกว่าเสียงต้นฉบับ จากที่นั่นสัญญาณทุกอย่างที่ผ่านเข้ามาจะลดทอนลงไปที่ระดับ - สายหม้อแปลง ฯลฯ ตามที่ระบุไว้ในบทความ Wikipedia ไมโครโฟนคาร์บอนสามารถสร้างพื้นฐานของแอมป์ แต่ไม่ใช่สิ่งที่ดีมาก

ก่อนหลอดสูญญากาศและการขยายทรานซิสเตอร์การขยายเสียงส่วนใหญ่ทำได้ในระดับเสียงโดยใช้แตรแบบเอ็กซ์โพเนนเชียล การขยายเกิดขึ้นโดยการสร้างเสียงทิศทางและการจับคู่ที่ดีขึ้นระหว่างความต้านทานทางเสียงของเมมเบรนอากาศและตัวแปลงสัญญาณ ตัวอย่างที่ง่ายที่สุดของเทคนิคนี้คือถือฝ่ามือทั้งสองไว้รอบปากของคุณเมื่อตะโกนสู่สาธารณะหรือใช้กรวยกระดาษ

การออกแบบที่ดีขึ้นเป็นเอดิสันแผ่นเสียง, วิกิพีเดีย

ต่อไปนี้เป็นส่วนเสริมของคำตอบที่นำเสนอไปแล้วเพื่อชี้แจงบทบาทของปัจจัยที่สามที่บางครั้งเชื่อมโยง (สับสน) กับการลดทอน / ขยาย

ดังที่ 'อังเดร' เขียนไว้ในความคิดเห็นของเขาแล้ว 'การลดทอนไม่ได้เป็นเพียงปัจจัย จำกัด เท่านั้น' (ในการใช้งานสัญญาณโทรศัพท์)

สำหรับสายโทรศัพท์ต้นในยุคก่อนที่จะขยายอาจเป็นปัจจัยที่สำคัญที่สุดต่อไปในการใช้งานคือขอบเขตของการบิดเบือนสัญญาณโดยเฉพาะอย่างยิ่งการบิดเบือนเฟส

กำลังโหลดคอยส์ได้รับการออกแบบและนำไปใช้ให้สอดคล้องกับทฤษฎีพฤติกรรมสายส่งของเฮฟวิไซด์ช่วยลดการบิดเบือนอย่างมาก คำอธิบายของ 'เงื่อนไข Heaviside' (+ การอ้างอิง) แสดงให้เห็นถึงสิ่งที่ทำและทำให้ชัดเจนว่าเป้าหมายการออกแบบคือ 'ไม่ผิดเพี้ยน' ไม่ใช่ 'ไม่สูญเสีย'

อุปนัยโหลดคอยส์ที่ใช้ในการประมาณ 'สภาพ Heaviside' เป็นองค์ประกอบที่แฝงอยู่เป็นหลัก พวกมันยังค่อนข้างต้านทานตัวเองดังนั้นแม้กระทั่งการสูญเสียพลังงาน / แอมพลิจูดเพิ่มขึ้นเล็กน้อย แต่ความได้เปรียบในการลดการบิดเบือนนั้นมีมากกว่าเมื่อเทียบกับ

ในบางแหล่งผลลัพธ์ที่ดีและน่าทึ่งนี้ได้รับการอธิบายอย่างสับสนถ้าไม่เป็น 'แอมพลิฟายเออร์' แน่นอนว่าเป็น 'การลดทอนการลดทอน' ของคอยส์ (เช่นที่นี่ ) แน่นอนสิ่งเลวร้ายที่ลดลงคือความสับสนและความผิดปกติของสัญญาณเนื่องจากการผิดเพี้ยนไม่ใช่การสูญเสียพลังงานหรือแอมพลิจูด

(หากความหมายของ 'การลดทอน' สามารถนำไปใช้ได้ในวงกว้างพอที่จะครอบคลุมการสูญเสียความสามารถในการเข้าใจรวมถึงการสูญเสียพลังงาน / แอมพลิจูดอาจเป็นไร แต่แหล่งที่มานั้นไม่ชัดเจน)

ให้ฉันร่างทฤษฎีทั่วไปของระบบที่ใช้งานและได้รับ ระบบที่ใช้งานอยู่คือระบบที่มี "เครื่องยนต์ที่ปรับให้เป็นมาตรฐาน" ซึ่งเป็นกลไกที่ดึงเอาแหล่งพลังงานอิสระของเฮล์มโฮลทซ์ที่จะผลักระบบอื่น ("โหลด") ออกจากสมดุลความร้อน ในเทคโนโลยีไฟฟ้าแรงดันไฟฟ้าโดยเฉพาะ Helmholtz พลังงานฟรี (ซึ่งบางคนกำลังเรียกว่า "exergy") ต่อการชาร์จ และดุลยภาพเชิงความร้อนคือโหนดทุกจุดที่มีศักยภาพภาคพื้นดิน

เอนจิ้นที่มีประโยชน์จะมีกลไกในการควบคุมการกระทำของพวกเขาและคำถามสำคัญคือกลไกการควบคุมพลังงานหรือพลังงานดูดซับได้มากแค่ไหน? เห็นได้ชัดว่าถ้าใช้พลังงานมากขึ้นในการเปิดมอเตอร์ให้พูดมากกว่าพลังที่มอบให้คุณมีข้อเสนอที่สูญเสียไป อัตราส่วนของพลังงานที่ส่งไปยังโหลดต่อพลังงานที่ถูกดูดกลืนโดยกลไกควบคุมคืออัตราขยาย (แน่นอนว่าระบบที่เราเรียกว่าเครื่องขยายเสียงเป็นไปตามคำจำกัดความของ "เครื่องยนต์")

ตอนนี้มีคำถามเกี่ยวกับว่าเราจำเป็นต้องใช้พลังงานหรือพลังงาน หากการทำงานของเครื่องยนต์ต่อเนื่องเอาต์พุตจะถูกวัดเป็นกำลัง หากกลไกการควบคุมยังดูดซับพลังงานอย่างต่อเนื่องอินพุตก็เป็นพลังงานและการได้รับเป็นเพียงอัตราส่วนของปริมาณเหล่านี้ แต่บ่อยครั้งที่เรามีกรณีที่อินพุตที่ไม่ต่อเนื่องของพลังงานสามารถควบคุมพลังงานอย่างต่อเนื่อง MOSFET เรขาคณิตขนาดใหญ่ทำงานในลักษณะนี้ สิ่งที่เราสามารถพูดได้คือกำลังขับที่มากกว่าพลังงานอินพุทและเราได้จำนวนที่มีหน่วยของความถี่ แน่นอนว่าเรารู้วิธีตีความสิ่งนี้เป็นผลิตภัณฑ์ที่ได้รับกับแบนด์วิดท์: กำไรขึ้นอยู่กับความเร็วที่คุณต้องการให้ระบบทำงาน แต่นี่ยังคงเป็นตัวชี้วัดผลกำไรที่เกี่ยวข้อง

ยกตัวอย่างของรถจักรไอน้ำ: กำลังขับค่อนข้างชัดเจน แต่กลไกการควบคุมคือคันเร่งซึ่งต้องการอินพุตพลังงานเพียงครั้งเดียวเพื่อเปลี่ยนสถานะ ดังนั้นหัวรถจักรสามารถถูกกำหนดโดยผลกำไรแบนด์วิดท์ของมัน

กรณีที่เหลือคือที่จำเป็นต้องมีการป้อนพลังงานอย่างต่อเนื่องเพื่อรักษาพลังงานสุทธิในโหลด กล้ามเนื้อทำงานในลักษณะนี้ แต่แทบจะไม่มีระบบที่มีประโยชน์ทางเทคโนโลยีใด ๆ ทำงานแบบนี้

คุณสามารถใช้กรอบแนวคิดนี้เพื่ออธิบายสิ่งที่ทำ การออกกำลังกายที่สนุกสนานเป็นพิเศษคือการย้อนกลับไปดูกลไกการ์ตูนของ Rube Goldberg และระบุแหล่งพลังงานกลไกการควบคุมและการประมาณกำไรที่เกี่ยวข้อง หากกำไรโดยรวมน้อยกว่าการกระทำนั้นจะหายไปและเครื่องจะหยุดก่อนที่จะมีการดำเนินการขั้นสุดท้าย

มีหนังสือยอดเยี่ยมที่คุณควรดูคือ "เครื่องมือการขยายภาพ" โดย HP Friedrichs (AC7ZL) มันให้ข้อมูลมากมายเกี่ยวกับเครื่องขยายเสียงคาร์บอนไมค์, triodes เปลวไฟ, ส่วนโค้งของคาร์บอนและความคิดแปลก ๆ อื่น ๆ รีเลย์เครื่องกลไฟฟ้าเริ่มต้นชีวิตของพวกเขาเป็นเครื่องขยายเสียงของสัญญาณโทรเลขไม่ต่อเนื่อง แต่มีความพยายามที่จะใช้พวกเขาเป็นเครื่องขยายเสียงพลังเสียง

สำหรับความคิดเห็นเชิงลบจำนวนมากเหล่านี้จำเป็นต้องได้รับการตอบสนองเชิงเส้น

Google Voice of the Crystal หรือไปที่เว็บไซต์ ARRL ขอให้สนุก แต่อย่าตาบอดหรือเผาบ้านด้วยอาร์คคาร์บอนของคุณ!