本節書摘來華章計算機《電路分析導論(原書第12版)》一書中的第1章 ,第1.2.2節,(美) Robert L.Boylestad 著 陳希有 張新燕 李冠林 等譯更多章節內容可以訪問云棲社區“華章計算機”公眾號查看。
1.2.2 真空電子時代
1.無線電 目前對電子時代的真正起源存在著爭議,一些人認為早期科學家對真空管施加電壓的研究就是電子時代的起源。然而,也有許多人愿意將愛迪生(Thomas Edison)時代說成是電子時代的起源。1883年,美國發明家愛迪生在真空管里加入金屬電極,當正電壓加在金屬電極上時,他發現在電極和燈絲之間產生了電流。這種現象被稱為愛迪生效應。在接下來的一段時間,人們著眼于無線電發射和接收的研究,對愛迪生效應沒有繼續關注。1887年,德國物理學家赫茲在證明麥克斯韋方程的過程中,第一次成功地發射了無線電波。1896年,意大利科學家、無線電之父馬可尼(Guglielmo Marconi)證實了在使用接地天線時電報信號可以通過空氣傳輸到很遠的距離(2.5km)。同年,俄國科學家波波夫(Aleksandr Popov),發送了第一個帶有具體內容的無線電報文,發送距離為300yd,大約274m。報文的名字就叫“Heinrich Hertz”,以示對赫茲早期貢獻的尊重。1901年,馬可尼建立了能夠跨越大西洋的無線電通信。
1904年,英國物理學家弗萊明(John Ambrose Fleming)根據愛迪生效應,發明了二極管,通常稱為弗萊明閥。這是第一個真正的電子器件,它極大地影響了無線電接收器的設計。1906年,福斯特(Lee De Forest)在真空管中加進第三個金屬電極,從而發明了第一個能對信號進行放大的器件即真空三極管。1912年,阿姆斯特朗(Edwin Armstrong)發明了第一個再生式放大電路以提高接收器的接收能力,然后使用相同的原理發明了第一個非機械振蕩器。到了1915年,無線電信號已經傳遍整個美國。1918年,阿姆斯特朗申請了超外差電路的專利。這種電路使得放大器在同一頻率下對收到的信號進行放大,而不是在所收到的各種信號頻率下進行放大。在無線電技術銷售方面,20世紀20年代只有幾百萬美元,到30年代便迅速增長到十幾億美元。20世紀30年代是無線電發展的真正黃金年代,新技術新產品不斷問世。
2.電視 盡管顯像管的發明出現得更早一些,例如尼普科夫(Paul Nipkow)在1884年發明了“電氣望遠鏡”。貝爾德(John Baird)在電話線上(1927年)和無線電波中(1928年)成功地傳送了電視圖像,但1930年卻被認為是電視時代的開始,因為這一年實現了圖像和聲音的同時傳送;1932年,美國全國廣播公司(NBC)在紐約帝國大廈之巔安裝了第一個商用電視天線;美國無線電公司(RCA)于1939年開始了定期播音。第二次世界大戰雖然減緩了無線電的發展和運營,但到了20世紀40年代中期,無線電裝置的數量還是從幾千臺增長到了幾百萬臺。20世紀60年代初期,彩色電視開始流行起來。
3.計算機 最早的計算機系統可以追溯到1642年帕斯卡(Blaise Pascal)的發明,他的機械式計算器能夠計算數字的加法和減法。1673年,萊布尼茲(Gottfried Wilhem von Leibniz)使用“萊布尼茲輪”又補充了乘法和除法運算功能。1823年,巴貝奇(Charles Babbage)發明了微分引擎,從而有了正弦、余弦、對數等函數運算功能。在接下來的幾年里,雖然又做了一些改進,但運算的基本原理一直保持到20世紀30年代,這時人們在計算機中使用了繼電器,使計算機構造稍有變化。直到20世紀40年代,全電子系統的計算機才成為新的發展潮流。有趣的是,雖然IBM公司成立于1924年,但直到1937年才涉足計算機工業。第一臺全電子的計算機1946年誕生于賓夕法尼亞大學,被稱電子數字積分計算機(ENIAC)。它包括18000個電子管,重達30t,比機電式計算機快許多倍。后來盡管還建立了其他真空管的電子計算機,但直到固態電子時代的誕生,計算機才真正經歷了體積、速度和容量的重大變化。