Tüpler ve transistörler öncesi büyütme icat edildi

Telefonlar vakum tüplerinden ve tabii ki transistörlerden daha eskidir. Sinyal amplifikasyonu nasıl yapıldı?

Teknolojiyi kastediyorum, ayrıntıları değil.

DÜZENLE

Başlangıçta vermem gereken bazı ek bilgiler:

• Soru telefonla sınırlı
• Deneysel ekipmanlarla ilgilenmiyorum Örneğin, ekipmanın 30 parçadan daha fazla miktarda yapılması gerektiğini veya ticari bir ürün olması daha iyi olduğunu söyleyin.
• Sadece tamamen elektrikli çözümlerle ilgilenmiyorum: mekanik, hidrolik olabilir ... (ama insan tekrarlayıcıları olmadan!)
• empedans adaptasyonları (akustik veya elektrik…) burada amplifikasyon olarak kabul edilmez.

CEVAPLARIN ÖZETİ

• Mikrofon ve kulaklık arasında herhangi bir amplifikasyon yoktu, 1200 km'lik bir iletim için bile, ancak bir tarafta bağırmak gerekliydi ve diğer tarafta mutlak bir sessizlik vardı (bkz. WhatRoughBeast cevabı).

• karbon mikrofonun kendisi bir amplifikatördür. Genel bir amplifikatörün tanımı her zaman çok kolay değildir (eğer takip edebilirsiniz eğer Ali Chen cevap ve BillF ikinci cevaba bakınız), ancak bir karbon mikrofonuna bağlanmış bir elektrodinamik hoparlör bir olduğunu söylemek yeterli elektrik buradaki gelecek (bkz amplifikatör hack cevap ve BillF ilk anwer). Diğer mikrofon türlerinin zayıflatıcı olduğunu da ekliyorum (dolayısıyla soru)

• En iyi telefon hatları, ses frekansında sadece 0.04dB / km kayba sahiptir. (telefon hatlarımız için 300kHz'de 10dB / km ile karşılaştırın)

• Bir insanın dayanabileceği en açık ses, duyabildiği en düşük ses seviyesinin 80 dB üzerindedir. (RussellBorogove yorumu). Korna içindeki sesin (bkz. Peufeu cevabı), bir insanın dayanabileceğinden daha yüksek olması mümkündür.

Katkılarınız için teşekkürler.

Öyle değildi.

İlk günlerde (ca 1890) ses geçirmez kabinlerden ve genellikle standart olmayan (4 telli) telefonlardan uzun mesafeli telefon yapıldı. New York'tan Şikago'ya menzil sınırı vardı. 1911'e gelindiğinde yükleme bobinlerinin kullanılması, New York'tan Denver'a iletişimi sağladı. Yine de, bunun oldukça sinir bozucu olduğuna ve çok bağırmaya başladığına dikkat edin.

1915'te ilk kıtalararası çağrı yapıldı, audion vakum tüpünü kullanarak amplifikasyon yapıldı.

Amplifikasyon, tüp amplifikatörleri mevcut olmadan önce birkaç yolla sağlanabilirdi. Onlardan bazıları:

• Bir tekrarlayıcı oluşturmak için bir karbon mikrofona bağlı elektrodinamik bir hoparlör kullanılması.
• Cıva lambanın negatif direncinin kullanılması (negatif direncin fiziksel doğası anlaşılmamış olsa bile).
• Manyetik bir amplifikatör kullanmak (hala tüp ve transistör çağından sonra ve hatta bugün bazı uygulamalarda bile kullanılmaktadır). Manyetik amplifikatörler başlangıçta 1800'lerin sonlarında bir anahtar olarak kullanıldı ve tüpler zaten mevcutken amplifikatörler olarak kullanıldı, ancak yüksek güvenilirlik çok önemliydi.

Bağırmanız gereken huni aslında bir kornadır:

Boynuzlar akustik transformatörlerdir, genellikle diğer yönlerde kullanılırlar: boğaz üzerine yüksek basınçlı bir transdüser ("sıkıştırma sürücüsü") monte edilir ve korna diğer ucunda çok daha geniş bir yüzeye sahip düşük basınçlı bir akustik dalga çıkarır Yüksek akustik güçle sonuçlanan alan. Temelde bir megafon:

Fakat her iki yönde de çalışırlar. Bir mikrofona monte edildiğinde, boynuzun "ağzının" tüm yüzey alanı, akustik dalgaları girmek için kullanılır ve diğer ucunda, günün ilkel mikrofonlarına sağlanan sinyali artıran çok daha yüksek bir basınç üretir. .

Tamamen pasif olduğu için bu amplifikasyon değil, ama yardım ettiğinden eminim.

Not: kornalar ayrıca iç yansımalar ve rezonans modları nedeniyle deforme olur, bu yüzden genellikle biraz "honky" ses çıkarırlar.

Vakum öncesi tüplü telefon sistemi, amplifikatör olarak tam olarak karbon granül mikrofon kullandı. Bell'in icat ettiği şey, esas olarak hoparlör ve mikrofon ile aynı cihazın kullanımıydı. Şimdi buna dinamik mikrofon diyoruz. Bell'in sisteminde kazanç mekanizması yoktu; bir ip ile birbirine bağlanmış iki teneke kutu üzerinden iletişim menzili açısından kendine özgü bir avantajı yoktu. Pratik alan az sayıda şehir bloğuydu.

Karbon mikrofon, bir amplifikatör için gerekli özelliğe sahiptir: temelde bir valf olarak işlev görür. Bu nedenle, elektrik sinyali, akustik sinyalden çok daha büyük bir güce sahip olabilir. Bu, telefonu oyuncaktan telekomünikasyon sistemine kadar götüren buluş oldu. (Bu arada, Western Union yöneticilerinden, Bell'in telefonunun 'şu anda' herhangi bir pratik uygulamasını göremediklerini öne süren ünlü alıntı, özellikle Bell'in patentlerine atıfta bulunulduğunu gösterdi. itiraz tam olarak sınırlı sınırlardı.)

Karbon mikrofonu Thomas Edison tarafından icat edildi ve o ve diğer herkes tam olarak ne olduğunu (amplifikasyon) ve telefon sisteminin büyümesi için neden gerekli olduğunu biliyordu. Öykü, en azından Edison'un avukatı Frank Lewis Dyer, Edison'un Hayatı ve Buluşları, 9. Bölüm tarafından yazılan bir kitaptaki bakış açısından ayrıntılı olarak açıklanmıştır. ( Http://www.gutenberg.org/files/820 /820-h/820-h.htm ). Karbon mikrofon ayrıca, esasen bir karbon düğmesine mekanik olarak bağlanmış bir telefon alıcısı olan "telefon rölesi" adı verilen erken bir elektriksel analog amplifikatörde de kullanılmıştır. H. Amplifikasyon Enstrümanları: Ev Yapımı Tüplerle Eğlenceli, Transistörler ve Daha Fazlası (2003) adlı kitabında H. Amplifikasyon Enstrümanları adlı bir kitapta erken amplifikatör teknolojileri hakkında birçok bilgi var.

Neden Bell'in telefona katkısını bildiğimizi merak ediyorsanız, sistemi gerçekten ölçeklendiren Edison olduğu zaman, J. Pierpont Morgan'ı suçlayın. 20. yüzyılın başlarında yüksek teknolojili yarı-tekellerin yapısını, gerekli patent lisansını uygulayan şirketlerin yeniden yapılandırılmasında uyguladı. Özünde Bell AT & T oldu ne verildi ve Edison GE verildi. Bell'in patentlerinin geniş kapsamlı bir yorumunu zorlayan Morgan, ABD Patent sistemi ile hiç kimseyi değil.

Bu tarihe olan ilgim, herhangi bir teknolojik sistemin bir ölçeklendirme elemanı kullanmadan ölçeklendirme konusunda (10 katından daha fazla bir faktörle) daha önce başarılı olup olmadığına baktığımda, birkaç yıl öncesine dayanıyor. Bunun ve ilgilenilmesinin nedeni, örneğin kazanç unsurlarına sahip olamayan, tersinir ve kuantum hesaplama talepleridir. Paleolitik kamp ateşindeki karıştırma çubuğu, kanal kilitlerindeki kürek vanaları ve buhar motoru gaz kelebeği gibi şeyleri "amplifikasyon elemanlarına" dahil ediyorum. Erken telefon sisteminin bir istisna olduğu ortaya çıktı. Aslında, kazanç elemanı icat edilinceye kadar hiçbir yere gitmeyen bir sistem kavramının kesinlikle klasik bir örneği olduğu ortaya çıktı.

Telefonlar vakum tüplerinden ve tabii ki transistörlerden daha eskidir. Sinyal amplifikasyonu nasıl yapıldı?

Çocukken, yüz metre uzunluğunda olan bir çift tel üzerinden başka bir plastik el cihazına bağlı plastik bir el cihazı alabileceğinizi hatırlıyorum. Ahizeyle konuşabilirsiniz (pil gerektirmez) ve diğer el cihazında kişi sizi duyabilir. Her iki yönde de çalıştı, yani uzak bir ahizede iki tel ile başka bir küçük hoparlöre bağlanan küçük bir hoparlör (mikrofon olarak iki katına çıktı) vardı.

Hoparlörün yaklaşık% 10 verimli olmasına, yani aldığı akustik gücün yaklaşık% 10'una bağlanmış ve diğer ucundaki orijinal ses gücünün yaklaşık% 1'ine dönüştürülmüştür. Bir konuşma yapmak için yeterliydi ve pil gerektirmiyordu.

Yanıcı gaz ortamları için (en son baktığımda) yanıcı gaz ortamları için "sesle çalışan" telefonlar üreten bir şirket var, çünkü bunlar kendinden güvenlikli ve patlamaya neden olmayacak, yani bu teknoloji bugün hala kullanılıyor.

Amplifikasyon diyebilirseniz, konuştuğunuz karbon mikrofonda yapıldı . Mikrofonun karbon elementine bir voltaj uygulandı. Ses dalgaları, elementin direncini değiştirerek değişken bir akım üretti. Bu, orijinal sesten daha güçlü bir elektrik sinyali üretebilir. Oradan, sinyalin geçtiği hemen hemen her şey bir dereceye kadar azaltacaktır - teller, transformatörler, vb.

Vakum tüpleri ve transistör amplifikasyonundan önce, ses amplifikasyonunun çoğu üstel boynuzlarla akustik seviyede yapıldı. Amplifikasyon, yönlü ses oluşturma ve açık havanın akustik empedansı ile transdüser membran arasında daha iyi eşleşme yoluyla gerçekleşir. Bu tekniğin en basit bir örneği, halka bağırırken ağzınızın etrafında iki avuç tutmak veya bir kağıt koni kullanmaktır.

Daha iyi bir tasarım, Edison Phonograph idi, wikipedia .

Zaten sunulan cevapları, bazen zayıflama / güçlendirme ile bağlantılı (kafa karıştırıcı) bir üçüncü faktörün rolünü açıklığa kavuşturmak için ek bir açıklama.

'Andre' yorumlarından birinde zaten yazdığı gibi, 'zayıflama tek sınırlayıcı faktör değildir' (telefon sinyalinin kullanılabilirliğinde).

Amplifikasyon öncesi çağdaki ilk telefon hatları için, muhtemelen kullanılabilirliğin bir sonraki en önemli faktörü, sinyal bozulmasının, özellikle de faz bozulmasının derecesi idi.

Heaviside'nin iletim hattı davranışı teorisine uygun olarak tasarlanmış ve uygulanan yükleme bobinleri, bozulmayı büyük ölçüde azaltır. 'Ağır şart koşulu'nun (+ referanslar) bu açıklaması ne yapıldığını gösterir ve tasarım amacının' zararsız 'değil,' bozulma yok 'olduğunu açıkça belirtir.

'Heaviside koşulunu' yaklaşık olarak belirlemek için kullanılan endüktif yükleme bobinleri esas olarak pasif elemanlardı. Doğal olarak da biraz dirençliydiler, dolayısıyla marjinal olarak artan güç / genlik kayıpları bile. Ancak, bozulmanın azaltılmasındaki avantaj buna ağır basmıştır.

Bazı kaynaklarda, bu iyi ve hatta dramatik sonuç, 'amplikasyon' olmasa bile kafa karıştırıcı bir şekilde, bobinlerin 'zayıflamayı' (örneğin burada ) azalttığı şeklinde kafa karıştırıcı bir şekilde tanımlanmıştır . Elbette düşürülen kötü şey, güç veya genlik kaybı gibi değil, bozulma nedeniyle sinyalin çarpması ve kullanılamazlığıydı.

(“Zayıflama” nın anlamı, anlaşılabilirlik kaybını ve güç / genlik kaybını kapsayacak kadar geniş ölçüde alınabiliyorsa, o zaman belki tamamdır, ancak kaynaklar bunu netleştirmez.)

Genel bir aktif sistem teorisi ve kazanımı özetleyeyim. Aktif bir sistem, bir başka sistemi ("yükü") termal dengeden uzaklaştırmak için bir miktar Helmholtz serbest enerji kaynağı kullanan bir mekanizma olan "genelleştirilmiş bir motor" içeren bir sistemdir. Elektrik teknolojilerinde voltaj özellikle şarj başına Helmholtz serbest enerjisidir (bazıları şimdi "ekserji" olarak adlandırılır). Ve termal denge, toprak potansiyelindeki her düğümdür.

Faydalı motorlar, hareketlerini kontrol etmek için bazı mekanizmalara sahip olacak ve temel soru, kontrol mekanizması ne kadar enerji ya da gücü emer? Açıkçası, bir motoru açmak daha fazla güç gerektiriyorsa, söyle, verdiğinden daha fazla güç kaybedecek bir öneriniz var. Yüke iletilen enerjinin kontrol mekanizması tarafından emilen enerjiye oranı kazançtır. (Tabii ki, amplifikatör dediğimiz sistemler bu "motor" tanımını karşılıyor.)

Şimdi, enerjiyi mi, gücü mi kullanmamız gerektiğine dair bir soru var. Motorun hareketi sürekli ise, çıkış bir güç olarak ölçülür. Kontrol mekanizması da sürekli olarak enerji emerse, girdi de bir güçtür ve kazanç sadece bu miktarların oranıdır. Ancak, genellikle ayrı bir enerji girişinin sürekli bir gücü kontrol edebildiği durumlar vardır. Büyük geometri MOSFET'ler bu şekilde çalışır. Alıntılayabileceğimiz şey, giriş enerjisine göre çıkış gücüdür ve frekans birimleri olan bir sayı alırız. Elbette, bunun bir kazanç-bant genişliği ürünü olarak nasıl yorumlanacağını biliyoruz: kazanç, sistemin ne kadar hızlı çalışmasını istediğinize bağlıdır. Ancak, bu hala ilgili bir kazanım ölçütüdür.

Bir buharlı lokomotif örneğini ele alalım: Çıkış gücü oldukça açıktır, ancak kontrol mekanizması durumunu değiştirmek için bir defalık enerji girişi gerektiren gazdır. Böylece bir lokomotif kazanç bant genişliği ürünü ile karakterize edilebilir.

Geriye kalan durum, yükte bir miktar net enerjiyi korumak için sürekli bir güç girişinin gerekli olduğu durumdur. Kaslar bu şekilde çalışır, ancak teknolojik açıdan yararlı hiçbir sistem bu şekilde çalışmaz.

Bu kavramsal çerçeveyi, bir şeyi yapan hemen hemen her şeyi tanımlamak için kullanabilirsiniz. Özellikle eğlenceli bir alıştırma geri dönüp Rube Goldberg'in çizgi film mekanizmalarına bakmak ve enerji kaynaklarını, kontrol mekanizmalarını ve ilgili kazancın bir tahminini belirlemektir. Eğer genel kazanç daha düşükse, hareket kaybolacak ve makine son hareket tetiklenmeden önce duracaktır.

Görmeniz gereken harika bir kitap var: HP Friedrichs (AC7ZL) tarafından "Amplification Instruments". Carbon mike ses amplifikatörleri, alev triyotları, karbon yayları ve diğer garip fikirler hakkında birçok bilgi verir. Elektromekanik röleler yaşamlarına ayrı telgraf sinyallerinin yükselticileri olarak başladı, ancak bunları ses güç yükselticileri olarak kullanma girişimleri vardı.

Bu olumsuz geri bildirimlerin birçoğu için doğrusal bir tepki gibi bir şey elde etmek için gerekliydi.

Crystal’ün Google Sesi veya ARRL web sitesine gidin. İyi eğlenceler, ama karbon arkınızla evi kör etme veya yakma!