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?1897年，英國物理學(xué)家湯姆生發(fā)現(xiàn)了電子，拉開了現(xiàn)代科技的開端和信息時代的序幕。
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隨后出現(xiàn)的電子三極管，讓人們構(gòu)造復(fù)雜的電子電路成為了可能。
1、電子三極管
電子三極管是一種真空的玻璃管，它的一端在高溫下可以放出電子（負(fù)極），另一端是可以接收電子的金屬板（正極）。
在管子的中間有一個柵極（基極），可以調(diào)節(jié)正負(fù)極之間的電子通量，從而影響電流的大小。
電子三極管的原理
上圖是簡單的原理圖：
- 電子三極管的燈絲一般是由在高溫下很容易放出電子的金屬制成。
- 電子在電壓作用下飛向真空玻璃管的正極，所以它是可以單向?qū)щ姷摹?/li>
電子帶負(fù)電，所以它只能飛向正極，而不能反著。
如果沒有柵極，那么它就是個電子二極管。
- 加了柵極之后，柵極電壓的微小變化，就可以影響正負(fù)極之間的電子通量，從而影響整個回路的電流，所以它也有信號的放大作用。
在晶體三極管發(fā)明之前，人們就是用這種三極管來制作電子電路的。
俄羅斯在電子管領(lǐng)域應(yīng)該是很強(qiáng)的。
電子管設(shè)備的特點就是大，而且工作電壓高，笨重。
據(jù)說，米格25的雷達(dá)功率大到可以烤熟兔子?
2、晶體三極管
1947年，美國的肖克利發(fā)明了晶體管，讓電子電路的體積重量都迅速變小。
從這之后，電子設(shè)備攜帶更方便，使用更廣泛。
例如，過去老人們愛拿來聽小說的收音機(jī)，也就一巴掌大小，它的核心元器件就是晶體三極管。
不過，這些電路都是模擬電路。
3、模擬電路
模擬電路的特點就是，功能很強(qiáng)大，但精度不一定多高。
如下圖，一個電容卡在那里，就可以高通濾波！
電容的特點是通交流、阻直流，通高頻、阻低頻。
直流信號會被阻斷，而低頻信號和高頻信號的容抗不一樣，被削弱的程度也不一樣。
所以，一個電容就可以把不同頻率的信號分開。
要是寫代碼去濾波，至少也得寫個快速傅立葉變換（FFT）：
1）傅立葉變換之后，數(shù)字信號就從時域變到頻域了，
2）然后，把需要的頻率選出來，不用的頻率對應(yīng)的系數(shù)清零，
3）再變回時域，
4）反正要寫幾百行的代碼，比一個電容一個電阻麻煩多了。
如果要低通濾波，就把電容和電阻的位置互換就行：
高頻信號的容抗很小，都通過旁路電容流走了，剩下的低頻信號通過電阻傳遞到下一級。
如果寫代碼去濾波，也要先FFT，然后把不用的頻率清零，再反FFT變回時域，一樣的麻煩。
所以，模擬電路的功能是很強(qiáng)大的，但是精度不夠，因為單個元器件的精度受制于當(dāng)前的工藝。
并且，精度越高的模擬電路，越容易受到導(dǎo)線長度的影響。
三極管的工作狀態(tài)一旦漂移了，那調(diào)試起來肯定非常的酸爽?
然后，人們就發(fā)明了數(shù)字電路。
4、數(shù)字電路
數(shù)字電路，只使用三極管的2個狀態(tài)：導(dǎo)通和截止，不使用三極管的放大。
這樣，三極管的狀態(tài)就很難漂移了。
畢竟，三體問題很難搞，但二體問題還是很好搞的。
所以，數(shù)字電路的遠(yuǎn)比模擬電路更穩(wěn)定，整個電路系統(tǒng)的正常工作范圍更大，抗干擾能力更強(qiáng)。
數(shù)字電路，非門
如圖：
1）三極管只要導(dǎo)通的時候，輸出就是低電壓，被認(rèn)為是0，
2）三極管截止的時候，輸出就是高電壓，被認(rèn)為是1，
3）三極管的基極與發(fā)射極之間的電壓 Vbe > 0.7v 就導(dǎo)通，低于0.7v就截止。
在電子電路中，0.7v 是個很大的電壓范圍，它實際上就是電路狀態(tài)的一個容錯區(qū)間。
只要輸入誤差別大到跟 0.7v 是一個數(shù)量級，那么電路的狀態(tài)就是正常的。
可以要求輸入信號的電壓波動范圍只能是0.1v，也就是4.9-5為高電位，0-0.1為低電位，那么就算有點誤差，三極管的狀態(tài)也不至于就漂移了。
至于更復(fù)雜的功能，當(dāng)然用更多組這樣的電路累積出來。
這樣，人們在設(shè)計電路時就突破了工藝的限制。
既然是數(shù)字電路，可以進(jìn)行邏輯運(yùn)算，那它當(dāng)然是可編程的！
然后，軟件就誕生了！
5、軟件編程
數(shù)字電路可以編程，是它相較于模擬電路的一個巨大的優(yōu)點。
想改功能的時候可以不用改硬件，只改代碼就行了?
這在靈活度上，遠(yuǎn)不是模擬電路可比的！
這時可以認(rèn)為計算機(jī)和編程語言就出現(xiàn)了！
最早的編程語言，是在紙帶上打孔的機(jī)器語言：有孔或沒孔就表示0或1。
這種編程方式還是非常讓人頭疼的。
然后就有了匯編器，可以把簡單的英文單詞或數(shù)字轉(zhuǎn)化成機(jī)器碼：這就是匯編語言。
匯編語言比機(jī)器語言倒是有了很大的進(jìn)步了，但一樣讓人頭疼。
匯編語言只能用寄存器名字表示數(shù)據(jù)，沒法給每個數(shù)據(jù)起個有明顯含義的變量名字。
調(diào)過匯編代碼的都知道，函數(shù)大了之后跟蹤哪個寄存器里存的是哪個變量，非常的困難。
總之一句話，匯編代碼的可讀性很差。
然后，人們發(fā)明了很多高級語言，可以統(tǒng)稱為C前語言！
pascal, basic, 都是C語言出現(xiàn)之前就有的編程語言，但是說實話，真不如C語言好用。
1970年，丹尼斯-里奇和肯-湯普森估計是受夠了這些老語言了，他們發(fā)明了C語言！
“物理學(xué)的大廈建成了，后人所能做的只是修修補(bǔ)補(bǔ)。”?
網(wǎng)頁標(biāo)題：電子之路：從模擬電路到C語言編程
文章鏈接：http://fisionsoft.com.cn/article/dpjesep.html
