?1897年，英國物理學家湯姆生發(fā)現了電子，拉開了現代科技的開端和信息時代的序幕。

隨后出現的電子三極管，讓人們構造復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），可以調節(jié)正負極之間的電子通量，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，所以它是可以單向導電的。

電子帶負電，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。

俄羅斯在電子管領域應該是很強的。

電子管設備的特點就是大，而且工作電壓高，笨重。

據說，米格25的雷達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，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，不用的頻率對應的系數清零，

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大的，但是精度不夠，因為單個元器件的精度受制于當前的工藝。

并且，精度越高的模擬電路，越容易受到導線長度的影響。

三極管的工作狀態(tài)一旦漂移了，那調試起來肯定非常的酸爽?

然后，人們就發(fā)明了數字電路。

4、數字電路

數字電路，只使用三極管的2個狀態(tài)：導通和截止，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，數字電路的遠比模擬電路更穩(wěn)定，整個電路系統的正常工作范圍更大，抗干擾能力更強。

數字電路，非門

如圖：

1）三極管只要導通的時候，輸出就是低電壓，被認為是0，

2）三極管截止的時候，輸出就是高電壓，被認為是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。

至于更復雜的功能，當然用更多組這樣的電路累積出來。

這樣，人們在設計電路時就突破了工藝的限制。

既然是數字電路，可以進行邏輯運算，那它當然是可編程的！

然后，軟件就誕生了！

5、軟件編程

數字電路可以編程，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，遠不是模擬電路可比的！

這時可以認為計算機和編程語言就出現了！

最早的編程語言，是在紙帶上打孔的機器語言：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字轉化成機器碼：這就是匯編語言。

匯編語言比機器語言倒是有了很大的進步了，但一樣讓人頭疼。

匯編語言只能用寄存器名字表示數據，沒法給每個數據起個有明顯含義的變量名字。

調過匯編代碼的都知道，函數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，可以統稱為C前語言！

pascal, basic, 都是C語言出現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！

“物理學的大廈建成了，后人所能做的只是修修補補?！?