?1897年，英國(guó)物理學(xué)家湯姆生發(fā)現(xiàn)了電子，拉開(kāi)了現(xiàn)代科技的開(kāi)端和信息時(shí)代的序幕。

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(gè)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(jiǎn)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(méi)有柵極，那么它就是個(gè)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(gè)回路的電流，所以它也有信號(hào)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(lái)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(diǎn)就是大，而且工作電壓高，笨重。

據(jù)說(shuō)，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(guó)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(guò)去老人們愛(ài)拿來(lái)聽(tīng)小說(shuō)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(guò)，這些電路都是模擬電路。

3、模擬電路

模擬電路的特點(diǎn)就是，功能很強(qiáng)大，但精度不一定多高。

如下圖，一個(gè)電容卡在那里，就可以高通濾波！

電容的特點(diǎn)是通交流、阻直流，通高頻、阻低頻。

直流信號(hào)會(huì)被阻斷，而低頻信號(hào)和高頻信號(hào)的容抗不一樣，被削弱的程度也不一樣。

所以，一個(gè)電容就可以把不同頻率的信號(hào)分開(kāi)。

要是寫(xiě)代碼去濾波，至少也得寫(xiě)個(gè)快速傅立葉變換（FFT）：

1）傅立葉變換之后，數(shù)字信號(hào)就從時(shí)域變到頻域了，

2）然后，把需要的頻率選出來(lái)，不用的頻率對(duì)應(yīng)的系數(shù)清零，

3）再變回時(shí)域，

4）反正要寫(xiě)幾百行的代碼，比一個(gè)電容一個(gè)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(hào)的容抗很小，都通過(guò)旁路電容流走了，剩下的低頻信號(hào)通過(guò)電阻傳遞到下一級(jí)。

如果寫(xiě)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(shí)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?yàn)閱蝹€(gè)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(zhǎng)度的影響。

三極管的工作狀態(tài)一旦漂移了，那調(diào)試起來(lái)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(gè)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(wèn)題很難搞，但二體問(wèn)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(gè)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(shí)候，輸出就是低電壓，被認(rèn)為是0，

2）三極管截止的時(shí)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(gè)很大的電壓范圍，它實(shí)際上就是電路狀態(tài)的一個(gè)容錯(cuò)區(qū)間。

只要輸入誤差別大到跟 0.7v 是一個(gè)數(shù)量級(jí)，那么電路的狀態(tài)就是正常的。

可以要求輸入信號(hào)的電壓波動(dòng)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(diǎn)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(lái)。

這樣，人們?cè)谠O(shè)計(jì)電路時(shí)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(gè)巨大的優(yōu)點(diǎn)。

想改功能的時(shí)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(shí)可以認(rèn)為計(jì)算機(jī)和編程語(yǔ)言就出現(xiàn)了！

最早的編程語(yǔ)言，是在紙帶上打孔的機(jī)器語(yǔ)言：有孔或沒(méi)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(jiǎn)單的英文單詞或數(shù)字轉(zhuǎn)化成機(jī)器碼：這就是匯編語(yǔ)言。

匯編語(yǔ)言比機(jī)器語(yǔ)言倒是有了很大的進(jìn)步了，但一樣讓人頭疼。

匯編語(yǔ)言只能用寄存器名字表示數(shù)據(jù)，沒(méi)法給每個(gè)數(shù)據(jù)起個(gè)有明顯含義的變量名字。

調(diào)過(guò)匯編代碼的都知道，函數(shù)大了之后跟蹤哪個(gè)寄存器里存的是哪個(gè)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(jí)語(yǔ)言，可以統(tǒng)稱為C前語(yǔ)言！

pascal, basic, 都是C語(yǔ)言出現(xiàn)之前就有的編程語(yǔ)言，但是說(shuō)實(shí)話，真不如C語(yǔ)言好用。

1970年，丹尼斯-里奇和肯-湯普森估計(jì)是受夠了這些老語(yǔ)言了，他們發(fā)明了C語(yǔ)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)?！?