真空管運算放大器
1930年及后來的30年間,美國貝爾實驗室利用負反饋技術來改善放大器的性能。這導致了真空管運算放大器的問世,即應用真空管負反饋放大器構成通用的“運算放大器”。這是在1940年,并貫穿第二次世界大戰(zhàn)全過程。
真空管差分對放大器
1938年,J.F.Toennies提出了真空管差分對放大器:
(a)陰極耦合差分對 (b)陰極耦合長尾差分對
從圖中我們會看到這兩個電路圖跟我們現(xiàn)在的電子技術基礎教材中的晶體管差分放大器多么相像!也說明我們現(xiàn)在所學到的電子技術基礎的理論早在70多年前就已經(jīng)誕生!
Karl D. Swartzels 運算放大器
1941年:貝爾實驗室的 Karl D. Swartzel Jr. 發(fā)明了真空管組成的第一個運算放大器,并取得美國專利 2,401,779,名為“Summing Amplifier”(加算放大器),在第二次世界大戰(zhàn)時,該設計大量用于軍用火炮導向裝置中;
Karl D. Swartzels 運算放大器
Karl D. Swartzels 運算放大器元件參數(shù)
Karl D. Swartzels 運算放大器的開環(huán)增益為6萬倍(95dB),可以驅(qū)動6kΩ負載,電源電壓±350V。
盡管Karl D. Swartzels 運算放大器獲得專利,但是還是不那么理想,主要是開環(huán)增益不高。因此,除了Karl D. Swartzels 運算放大器外,還有增益更高的真空管運算放大器。
貝爾實驗室的M9真空管運算放大器
貝爾實驗室的M9真空管運算放大器(1952年):
貝爾實驗室的M9真空管運算放大器
M9真空管運算放大器的開關直流電壓增益為30 000 000(150dB),M9真空管運算放大器是一款僅有反相輸入端的真空管運算放大器,這時還沒有同相輸入端的真空管運算放大器。
帶有同相輸入端的真空管運算放大器的問世
1956年,GAP/R推出的K2-W真空管放大器開始具有同相輸入端。K2-W采用了兩只雙三極管12AX7,第一個12AX7構成前級為差分放大器,第二個12AX7的一個三極管為共陰極放大電路,后一個三極管為陰極輸出電路,以增強帶負載能力。K2-W真空管運算放大器最大的優(yōu)點是把整個電路安裝在一個標準八角真空管的管座上,在當時應用起來極其簡單。電路和實物如圖:
K2-W真空管運算放大器
K2-W真空管運算放大器的開環(huán)增益為15000倍。
貝爾實驗室也于1956年推出了全差分真空管運算放大器。如圖:
全差分放大器的真空管運算放大器“Micro Gee”
“Micro Gee”的開環(huán)增益為10000倍,可驅(qū)動25kΩ負載。
為什么還要真空管運算放大器構成的模擬計算機?
21世紀的今天,一提到計算機,人們馬上想到的是數(shù)字計算機。這樣就會產(chǎn)生疑問,當年為什么要用模擬計算機而不用數(shù)字計算機呢?
我們知道數(shù)字計算機的發(fā)展日新月異?;氐绞迥昵?,微型電腦的CPU還處在奔騰年代,那個年代的電腦在近日已經(jīng)被嗤之以鼻,沒人再用。回到十年前,也就是迅馳年代,IBM的R51現(xiàn)在誰還在用?肯定寥寥無幾。
那么,回到35年前,沒有windos操作系統(tǒng),只有dos,國內(nèi)也沒有“個人電腦—PC機”,要想用早期蘋果電腦解微分方程有多難!有多慢!在當時或更早的年代里,由于模擬計算機相對于數(shù)字計算機具有的實時性、快速性的特點模擬計算機解微分方程遠遠快于當時的數(shù)字計算機,這就是當年模擬計算機的魅力所在,也是真空管運算放大器的魅力所在。