在发明电子管和晶体管之前进行放大

电话比真空管，当然还有晶体管要老。信号放大如何完成？

我的意思是技术，而不是细节。

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一开始我应该提供的一些其他信息：

• 问题仅限于电话
• 我对实验设备不感兴趣例如，说该设备的制造数量应该超过30件，或者更好的是它已经是商业产品。
• 我不仅对纯电动解决方案感兴趣：它可以是机械的，液压的……（但无需人工中继器！）
• 阻抗匹配（声音或电...）在此不视为放大。

答复摘要

• 即使在1200公里的传输距离下，麦克风和耳机之间也没有任何放大作用，但是一侧必须大喊大叫，而另一侧则绝对要保持沉默（请参阅WhatRoughBeast答案）

• 碳纤维麦克风本身就是放大器。放大器的一般定义并不总是很容易（如果可以的话，请参见Ali Chen的答案，以及BillF第二个答案），但足以说耦合到碳纤维麦克风的电动扬声器就是电放大器（请参阅下一个- 破解答案和BillF首先回答）。我补充说其他种类的麦克风是衰减器（因此出现问题）

• 最好的电话线在音频频率上的损耗仅为0.04dB / km。（与我们的电话线路在300kHz时的10dB / km相比）

• 人类可以承受的最响亮的声音比他能听到的最低声音高出80dB以上。（RussellBorogove评论）。喇叭内部的声音（请参阅peufeu答案）可能比人类所能承受的声音更大。

感谢您的贡献。

不是。

在早期（大约1890年），长途电话是通过隔音室进行的，通常使用非标准（4线）电话。纽约到芝加哥是范围的限制。到1911年，使用加载线圈实现了从纽约到丹佛的通讯。但是请注意，这非常令人沮丧，并且引起了很多吼叫。

1915年，进行了第一次跨大陆呼叫，并使用了audion真空管进行放大。

在采用电子管放大器之前，可以通过几种方式实现放大。他们之中有一些是：

• 使用与碳纤维麦克风耦合的电动扬声器，形成中继器。
• 使用水银灯的负电阻（即使不了解负电阻的物理性质）。
• 使用磁放大器（在电子管和晶体管时代，甚至在某些应用中至今仍使用得很好）。磁放大器最初在1800年末用作开关，在已有电子管的情况下被用作放大器，但是高可靠性非常重要。

您应该大喊大叫的漏斗实际上是一个喇叭：

喇叭是声波变压器，通常以相反的方式使用：高压换能器（“压缩驱动器”）安装在喉咙上，喇叭在另一端发出低压声波，其表面更大面积，导致高声功率。基本上是扩音器：

但是它们都是双向的。当安装在麦克风上时，喇叭的“嘴”的整个表面积用于输入声波，而在另一端则输出更高的压力，这增加了当天原始麦克风可用的信号。 。

这不是放大，因为它纯粹是被动的，但我相信它会有所帮助。

注意：号角还会由于内部反射和共鸣模式而失真，这就是为什么它们通常听起来有点“喇叭声”。

真空管前电话系统正好使用碳粒麦克风作为放大器。贝尔发明的是使用与扬声器和麦克风基本相同的设备。现在我们将其称为动态麦克风。贝尔的系统没有增益机制。就通过线连接的两个锡罐的通讯范围而言，它没有本质上的优势。实际范围是少数几个街区。

碳纤维麦克风具有放大器所需要的特性：它基本上起着阀门的作用。因此，电信号可以具有比声学信号大得多的功率。这是使电话从玩具变成电信系统的发明。（顺便说一句，西联汇款公司高管的一句名言：“目前”他们看不到贝尔电话的任何实际应用是专门针对贝尔的专利，这是他们所提供的。）反对正是在有限的范围内。）

碳纤维麦克风是由托马斯·爱迪生（Thomas Edison）发明的，他和所有相关人员都确切知道正在发生什么（放大）以及为什么它对于电话系统的发展是必要的。至少从爱迪生的观点出发，在爱迪生的专利律师弗兰克·刘易斯·代尔（Frank Lewis Dyer）的著作《爱迪生的生命与发明》第9章中写了这本书。（可从http://www.gutenberg.org/files/820获得） /820-h/820-h.htm）。碳纤维麦克风还用于早期的电子模拟放大器中，称为“电话继电器”，该放大器实质上是机械连接到碳纤维按钮的电话听筒。彼得·弗里德里希斯（H. Peter Friedrichs）所著的《放大器的工具：自制电子管，晶体管等的乐趣》（2003年）一书中有很多有关早期放大器技术的信息。

如果您想知道为什么我们只知道贝尔对电话的贡献，那么真正使系统具有可扩展性的是爱迪生，请怪J. Pierpont Morgan。在实施必要专利许可的公司重组中，他强加了20世纪初高科技准垄断的结构。本质上，贝尔被赋予了AT＆T的地位，爱迪生被赋予了GE的地位。是Morgan对贝尔的专利进行了广泛的解释，而不是与美国专利制度有关的任何人。

我对这段历史的兴趣可以追溯到几年前，当时我正在研究是否有任何技术系统在不使用增益元件的情况下都成功地进行了扩展（超过10倍）。之所以引起人们的兴趣，是因为例如可逆和量子计算的要求，它们不能具有增益元素。我在“放大元素”中加入了诸如旧石器时代篝火的搅拌棒，运河锁中的桨阀和蒸汽机节气门之类的内容。看来早期的电话系统是个例外。实际上，事实证明，这是系统概念的绝对经典示例，直到发明了增益元件之前，它就无济于事。

电话比真空管，当然还有晶体管要老。信号放大如何完成？

我记得当我还是个孩子的时候，可以买到一个塑料手机，该塑料手机通过一对长一百英尺（或几百英尺）的电线连接到另一个塑料手机。您可以对着听筒讲话（不需要电池），而在另一听筒上，此人可以听到您的声音。它可以双向工作，即有一个小的扬声器（兼作麦克风），它用两条线连接到远端听筒中的另一个小扬声器。

它依赖于扬声器的效率大约为10％，即它耦合了所接收声功率的10％，并在另一端转换为原始声功率的1％。进行一次对话就足够了，不需要电池。

有一家公司（我上次看过）生产用于可燃气体环境的“声音驱动”电话，因为它们本质上是安全的，不会引起爆炸，即该技术至今仍在使用。

如果您可以称之为放大，那就是在您要讲话的碳纤维麦克风中完成的。在麦克风的碳元素上施加了电压。声波改变了元件的电阻，从而产生变化的电流。这样可以产生比原始声音更强大的电信号。从那里，信号经过的几乎所有东西都会在某种程度上将其衰减-电线，变压器等。正如Wikipedia文章中所述，碳麦克风可以构成放大器的基础，但不是很好的放大器。

在真空管和晶体管放大之前，声音的大部分放大是通过指数喇叭在声学水平上完成的。放大是通过产生定向声音来实现的，并且可以使露天声阻抗与换能器膜更好地匹配。这种技术最简单的例子是在大喊大叫时用双手握住双掌或使用纸盆。

更好的设计是维基百科上的爱迪生留声机。

这是对已经提供的答案的补充，以阐明有时（混淆）与衰减/放大相关的第三因素的作用。

正如“ andre”在他的评论之一中所写的那样，“衰减不是唯一的限制因素”（在电话信号的可用性方面）。

对于放大之前的早期电话线，可用性的下一个最重要的因素可能是信号失真的程度，尤其是相位失真。

根据Heaviside的传输线行为理论设计和应用的加载线圈大大降低了失真。对“重载条件” （+参考）的描述显示了所做的工作，并明确表明设计目标是“无失真”，而不是“无损失”。

用来近似“重载条件”的感应加载线圈本质上是无源元件。它们自然也具有一定的电阻性，因此甚至略微增加了功率/幅度损耗。但是减少失真的优势胜于此。

在某些来源中，这种良好的甚至引人注目的结果已经相当混乱地描述了，即使不是“放大”，也肯定是因为线圈“减小了衰减”（例如，此处）。当然，减少的坏事是由于失真而不是功率或幅度损失所引起的信号乱码和不可用。

（如果“衰减”的含义可以广义地涵盖可理解性的损失以及功率/幅度的损失，那么也许还可以，但是消息来源并不清楚。）

让我概述一下主动系统和增益的一般理论。主动系统是一个包含“通用引擎”的系统，该机制是利用某种亥姆霍兹自由能源来推动另一个系统（“负载”）脱离热平衡的机制。在电气技术中，电压特别是每充电一次的亥姆霍兹自由能（有些人称其为“激能”）。热平衡是接地电位的每个节点。

有用的引擎将具有某种机制来控制其动作，而关键问题是该控制机制会吸收多少能量或功率？显然，例如，如果打开电动机所需的功率大于其提供的功率，那么您将失去命题。传递给负载的能量与控制机构吸收的能量之比就是增益。（当然，我们称为放大器的系统符合“引擎”的定义。）

现在，有一个问题是我们需要使用能源还是电力。如果发动机的作用是连续的，则将输出作为功率进行测量。如果控制机构也不断吸收能量，则输入也是功率，而增益只是这些量的比。但是，我们经常遇到离散的能量输入可以控制连续功率的情况。大几何MOSFET以这种方式工作。我们可以引用的是输出功率超过输入能量，然后得到一个具有频率单位的数字。当然，我们知道如何将其解释为增益带宽产品：增益取决于您希望系统运行的速度。但是，这仍然是获得收益的相关方法。

以蒸汽机车为例：输出功率相当明显，但是控制机制是节气门，它需要一次性输入能量来改变其状态。因此，机车可以通过其增益带宽乘积来表征。

剩下的情况是需要连续输入功率以保持负载中的某些净能量。肌肉以这种方式工作，但是几乎没有任何技术上有用的系统都以这种方式工作。

您可以使用此概念框架来描述几乎所有可做某事的事情。一个特别有趣的练习是回头看看鲁伯·戈德堡（Rube Goldberg）的卡通机制，并确定能源，控制机制以及所涉及的收益的一些估计。如果整体增益小于增益，则动作将失败，并且机器将在触发最终动作之前停转。

您应该看到一本很棒的书：HP Friedrichs（AC7ZL）的“放大仪器”。它提供了许多有关碳麦克音频放大器，火焰三极管，碳弧和其他怪异想法的信息。机电继电器作为离散电报信号的放大器开始了其生命，但是有人尝试将它们用作音频功率放大器。

对于这些负反馈中的许多负反馈，都需要获得线性响应之类的东西。

Google水晶之声，或访问ARRL网站。玩得开心，但不要盲目或用碳弧烧毁房屋！