Други статии от поредицата:
- История на релето
- История на електронните компютри
- История на транзистора
- Интернет история
В видяхме как първото поколение цифрови компютри е изградено на базата на първото поколение автоматични електрически превключватели - електромагнитни релета. Но по времето, когато тези компютри бяха създадени, имаше друг цифров превключвател, който чакаше зад кулисите. Релето беше електромагнитно устройство (използващо електричество за управление на механичен превключвател), а новият клас цифрови превключватели беше електронен - въз основа на новите знания за електрона, появили се в началото на XNUMX век. Тази наука показва, че носителят на електрическа сила не е ток, не е вълна, не е поле, а твърда частица.
Устройството, което даде началото на ерата на електрониката, базирана на тази нова физика, стана известно като вакуумна тръба. Историята на създаването му включва двама души: англичанин и американски . В действителност произходът на електрониката е по-сложен, с много нишки, пресичащи Европа и Атлантическия океан, простиращи се до ранните експерименти с лайденски буркани в средата на XNUMX век.
Но в рамките на нашето представяне ще бъде удобно да обхванем (игра на думи!) тази история, като започнем с Томас Едисън. През 1880 г. Едисон прави интересно откритие, докато работи върху електрическо осветление - откритие, което поставя началото на нашата история. От тук идва по-нататъшното развитие на вакуумните тръби, необходими за две технологични системи: нова форма на безжични съобщения и непрекъснато разширяващите се телефонни мрежи.
Пролог: Едисън
Едисон обикновено се смята за изобретател на електрическата крушка. Това му носи твърде голяма и твърде малка заслуга едновременно. Твърде много, защото Едисон не е единственият, който е изобретил светещата лампа. В допълнение към тълпата от предшестващи го изобретатели, чиито творения не са достигнали комерсиално приложение, можем да споменем Джоузеф Суон и Чарлз Стърн от Великобритания и американеца Уилям Сойер, който извежда електрическите крушки на пазара едновременно с Едисон. [Честта на изобретението също принадлежи на руския изобретател . Лодигин беше първият, който се досети да изпомпва въздух от стъклена крушка на лампа и след това предложи да се направи нишката не от въглища или овъглени влакна, а от огнеупорен волфрам / прибл. превод]. Всички лампи се състоеха от запечатана стъклена колба, вътре в която имаше резистивна жичка. Когато лампата беше свързана към веригата, топлината, генерирана от съпротивлението на нишката срещу тока, я накара да свети. Въздухът се изпомпва от колбата, за да се предотврати запалването на нишката. Електрическата светлина вече беше позната в големите градове под формата , използвани за осветяване на големи обществени места. Всички тези изобретатели са търсили начин да намалят количеството светлина, като вземат ярка частица от горяща дъга, достатъчно малка, за да се използва в домовете, за да замени газовите лампи, и да направят източника на светлина по-безопасен, по-чист и по-ярък.
И това, което Едисон наистина направи - или по-скоро, това, което създаде неговата промишлена лаборатория - не беше просто да създаде източник на светлина. Те изградиха цяла електрическа система за осветление на къщи - генератори, проводници за предаване на ток, трансформатори и др. От всичко това електрическата крушка беше само най-очевидният и видим компонент. Присъствието на името на Едисън в неговите електроенергийни компании не беше просто преклонение на коленете пред великия изобретател, какъвто беше случаят с Bell Telephone. Едисон се показа не само като изобретател, но и като системен архитект. Лабораторията му продължи да работи върху подобряването на различни компоненти за електрическо осветление дори след ранния им успех.
Пример за ранните лампи на Едисон
По време на изследване около 1883 г. Едисън (и вероятно един от неговите служители) решава да постави метална плоча в светеща лампа заедно с нажежаема жичка. Причините за това действие са неясни. Може би това е бил опит да се елиминира потъмняването на лампата - вътрешността на стъклото на крушката е натрупала мистериозна тъмна субстанция с течение на времето. Инженерът очевидно се е надявал, че тези черни частици ще бъдат привлечени от заредената с енергия плоча. За своя изненада той откри, че когато плочата е включена във веригата заедно с положителния край на нишката, количеството ток, протичащ през нишката, е право пропорционално на интензитета на блясъка на нишката. При свързване на плочата към отрицателния край на резбата не се наблюдава нищо подобно.
Едисон реши, че този ефект, по-късно наречен ефект на Едисон или , може да се използва за измерване или дори контрол на „електродвижещата сила“ или напрежението в електрическа система. По навик той кандидатства за патент за този „електрически индикатор“ и след това се върна към по-важни задачи.
Без проводници
Нека се превъртим 20 години напред в бъдещето, до 1904 г. По това време в Англия Джон Амброуз Флеминг работи по инструкции от компанията Маркони за подобряване на приемник на радиовълни.
Важно е да се разбере какво е било и какво не е било радиото по това време, както по отношение на инструментите, така и на практиката. Тогава радиото дори не се наричаше „радио“, а „безжично“. Терминът "радио" става разпространен едва през 1910 г. По-конкретно, той имаше предвид безжичната телеграфия - система за предаване на сигнали под формата на точки и тирета от подател до получател. Основното му приложение беше комуникацията между корабите и пристанищните служби и в този смисъл представляваше интерес за морските власти по света.
Някои изобретатели от онова време, по-специално, , експериментира с идеята за радиотелефон - предаване на гласови съобщения по въздуха под формата на непрекъсната вълна. Но излъчването в съвременния смисъл се появява едва 15 години по-късно: предаване на новини, истории, музика и други програми за приемане от широка аудитория. Дотогава на всепосочния характер на радиосигналите се гледаше по-скоро като на проблем за разрешаване, отколкото на функция, която може да се използва.
Радиооборудването, което съществуваше по това време, беше много подходящо за работа с морзовата азбука и не беше подходящо за всичко останало. Предавателите създадоха херцови вълни, като изпратиха искра през празнина във веригата. Следователно сигналът беше придружен от пращене на статично електричество.
Приемниците разпознаха този сигнал чрез кохерер: метални стърготини в стъклена тръба, събрани заедно под въздействието на радиовълни в непрекъсната маса и по този начин завършвайки веригата. След това трябваше да се почука стъклото, за да се разпаднат стърготините и приемникът да е готов за следващия сигнал - отначало това се правеше ръчно, но скоро се появиха автоматични устройства за това.
През 1905 г. те едва започнаха да се появяват , известен още като "котешки мустак". Оказа се, че просто чрез докосване на определен кристал с тел, например силиций, железен пирит или , беше възможно да се изтръгне радиосигнал от нищото. Получените приемници бяха евтини, компактни и достъпни за всеки. Те стимулират развитието на радиолюбителството, особено сред младите хора. Внезапният скок в заетостта на ефирното време, възникнал в резултат на това, доведе до проблеми поради факта, че ефирното време на радиото беше разделено между всички потребители. Невинните разговори между аматьори можеха случайно да се пресекат с преговорите на морския флот, а някои хулигани дори успяха да дадат фалшиви заповеди и да изпратят сигнали за помощ. Държавата неизбежно трябваше да се намеси. Както пише самият Амброуз Флеминг, появата на кристални детектори
незабавно доведе до скок в безотговорната радиотелеграфия поради лудориите на безброй любители електротехници и студенти, което наложи силна намеса от страна на национални и международни власти, за да поддържат нещата нормални и безопасни.
От необичайните електрически свойства на тези кристали след известно време ще се появи третото поколение цифрови превключватели, след релетата и лампите - превключвателите, които доминират в нашия свят. Но всяко нещо си има своето време. Описахме сцената, сега нека върнем цялото внимание към актьора, който току-що се появи в светлината на прожекторите: Амброуз Флеминг, Англия, 1904 г.
клапан
През 1904 г. Флеминг е професор по електроинженерство в Лондонския университетски колеж и консултант на компанията Marconi. Компанията първоначално го нае да предостави експертиза по изграждането на електроцентралата, но след това той се включи в задачата за подобряване на приемника.
Флеминг през 1890 г
Всички знаеха, че кохерерът е лош приемник по отношение на чувствителността, а магнитният детектор, разработен в Macroni, не беше особено по-добър. За да намери заместител, Флеминг първо решава да изгради чувствителна верига за откриване на Херцови вълни. Такова устройство, дори и без да се превърне в детектор само по себе си, би било полезно в бъдещи изследвания.
За да направи това, той трябваше да измисли начин за непрекъснато измерване на тока, създаден от входящите вълни, вместо да използва дискретен кохерер (който показваше само в състояния - където дървените стърготини се залепиха - или изключени състояния). Но известните устройства за измерване на силата на тока - галванометри - изискваха постоянен, тоест еднопосочен ток за работа. Променливият ток, възбуден от радиовълни, промени посоката си толкова бързо, че не би било възможно измерване.
Флеминг си спомни, че има няколко интересни неща, които събират прах в гардероба му - индикаторни лампи Едисон. През 1880 г. той е консултант на Edison Electric Lighting Company в Лондон и работи върху проблема с почерняването на лампата. По това време той получи няколко копия от индикатора, вероятно от Уилям Прийс, главен електроинженер на Британската пощенска служба, който току-що се беше завърнал от електрическо изложение във Филаделфия. По това време контролът върху телеграфа и телефона беше обичайна практика извън Съединените щати за пощенските услуги, така че те бяха центрове за електрически експертизи.
По-късно, през 1890 г., самият Флеминг изучава ефекта на Едисон, използвайки лампи, получени от Preece. Той показа, че ефектът е, че токът тече в една посока: отрицателен електрически потенциал може да тече от горещата нишка към студения електрод, но не и обратното. Но едва през 1904 г., когато се изправя пред задачата да открие радиовълни, той разбира, че този факт може да се използва на практика. Индикаторът Edison ще позволи само еднопосочни променливотокови импулси да пресекат празнината между нишката и плочата, което води до постоянен и еднопосочен поток.
Флеминг взе една лампа, свърза я последователно с галванометър и включи искровия предавател. Воала - огледалото се завъртя и лъчът светлина се премести по скалата. Проработи. Може точно да измерва входящия радиосигнал.
Прототипи на вентил Fleming. Анодът е в средата на нажежаемата верига (горещ катод)
Флеминг нарече изобретението си „вентил“, защото позволяваше на електричеството да тече само в една посока. В по-общи електротехнически термини това беше токоизправител - метод за преобразуване на променлив ток в постоянен ток. Тогава се наричаше диод, защото имаше два електрода - горещ катод (нишка), който излъчваше електричество, и студен анод (плоча), който го приемаше. Флеминг въвежда няколко подобрения в дизайна, но по същество устройството не се различава от индикаторната лампа, направена от Едисон. Неговият преход към ново качество се случи в резултат на промяна в начина на мислене - вече сме виждали това явление много пъти. Промяната настъпи в света на идеите в главата на Флеминг, а не в света на нещата извън нея.
Самият клапан на Флеминг беше полезен. Това беше най-доброто полево устройство за измерване на радиосигнали и добър детектор сам по себе си. Но той не разтърси света. Експлозивният растеж на електрониката започва едва след като Лий де Форест добавя трети електрод и превръща вентила в реле.
Слушане
Лий де Форест имаше необичайно възпитание за студент от Йейл. Баща му, преподобният Хенри де Форест, беше ветеран от Гражданската война от Ню Йорк и пастор. , и твърдо вярваше, че като проповедник трябва да разпространява божествената светлина на знанието и справедливостта. Подчинявайки се на задължението, той приема поканата да стане президент на колежа Таладега в Алабама. Колежът е основан след Гражданската война от Американската мисионерска асоциация, базирана в Ню Йорк. Имаше за цел да образова и наставлява местните черни жители. Там Лий се почувства между чука и наковалнята - местните чернокожи го унижаваха за неговата наивност и малодушие, а местните бели - за това, че е .
И все пак, като млад мъж, де Форест развива силно чувство за самоувереност. Той открива влечение към механиката и изобретателството - неговият умален модел на локомотив се превръща в местно чудо. Като тийнейджър, докато учи в Talladega, той решава да посвети живота си на изобретенията. След това, като млад мъж и живеещ в град Ню Хейвън, синът на пастора се отказа от последните си религиозни вярвания. Постепенно напускат поради запознанството си с дарвинизма, а след това ги отвява като вятър след преждевременната смърт на баща му. Но усещането за съдбата му не напуска дьо Форест - той се смята за гений и се стреми да стане вторият Никола Тесла, богат, известен и мистериозен магьосник от ерата на електричеството. Неговите съученици от Йейл го смятаха за самодоволна чанта. Той може да е най-малко популярният човек, когото сме срещали в нашата история.
де Форест, около 1900 г
След като завършва университета Йейл през 1899 г., де Форест избира да овладее нововъзникващото изкуство на безжичното предаване на сигнали като път към богатство и слава. През следващите десетилетия той щурмува този път с голяма решителност и увереност и без никакво колебание. Всичко започва със сътрудничеството на де Форест и неговия партньор Ед Смайт в Чикаго. Smythe поддържаше предприятието си на повърхността с редовни плащания и заедно разработиха свой собствен детектор на радиовълни, състоящ се от две метални пластини, свързани заедно с лепило, което де Форест нарече „паста“ [goo]. Но Дьо Форест не можеше да чака дълго награди за своя гений. Той се отървава от Смайт и се съюзява със сенчест финансист от Ню Йорк на име Ейбрахам Уайт [иронично променя името си от това, което му е дадено при раждането, Шварц, за да скрие тъмните си дела. Бяло/бяло – (на английски) бяло, Schwarz/Schwarz – (на немски) черно / прибл. превод], откривайки De Forest Wireless Telegraph Company.
Самата дейност на компанията беше от второстепенно значение и за двамата ни герои. Уайт се възползва от невежеството на хората, за да напълни джобовете си. Той измами милиони от инвеститори, които се борят да се справят с очаквания бум на радиото. И де Форест, благодарение на обилния поток от средства от тези „смукачи“, се концентрира върху доказването на гениалността си чрез разработването на нова американска система за безжично предаване на информация (за разлика от европейската, разработена от Маркони и други).
За съжаление на американската система, детекторът на дьо Форест не работи особено добре. Той решава този проблем за известно време, като заимства патентования дизайн на Reginald Fessenden за детектор, наречен "течен баретер" - две платинени жици, потопени във вана със сярна киселина. Fessenden заведе дело за нарушение на патент - и той очевидно щеше да спечели това дело. Де Форест не можеше да се успокои, докато не измисли нов детектор, който принадлежеше само на него. През есента на 1906 г. той обяви създаването на такъв детектор. На две отделни срещи в Американския институт по електротехника де Форест описа своя нов безжичен детектор, който той нарече Audion. Но истинският му произход е под съмнение.
За известно време опитите на де Форест да създаде нов детектор се въртят около преминаването на ток през пламък , който според него може да бъде асиметричен проводник. Идеята, очевидно, не беше увенчана с успех. По някое време през 1905 г. той научава за вентила на Флеминг. Де Форест си наумил, че този клапан и устройството, базирано на горелка, не се различават по същество - ако замените горещата нишка с пламък и я покриете със стъклена крушка, за да ограничите газа, ще получите същия клапан. Той разработи поредица от патенти, които следват историята на изобретенията на вентилите преди Флеминг, използващи детектори за газов пламък. Той очевидно е искал да даде приоритет на изобретението, заобикаляйки патента на Флеминг, тъй като работата с горелката на Бунзен предхожда работата на Флеминг (те продължават от 1900 г.).
Невъзможно е да се каже дали това е самозаблуда или измама, но резултатът е патентът на де Форест от август 1906 г. за „празен стъклен съд, съдържащ два отделни електрода, между които съществува газова среда, която, когато се нагрее достатъчно, става проводник и образува чувствителен елемент." Оборудването и работата на устройството се дължат на Флеминг, а обяснението за работата му се дължи на Де Форест. Де Форест в крайна сметка загуби патентния спор, въпреки че отне десет години.
Нетърпеливият читател може би вече се чуди защо отделяме толкова много време на този човек, чийто самопровъзгласен гений представяше идеите на други хора за свои? Причината се крие в трансформациите, които Audion претърпя през последните няколко месеца на 1906 г.
Дотогава де Форест няма работа. Уайт и неговите партньори избегнаха отговорността във връзка с делото на Фесенден, като създадоха нова компания, United Wireless, и й заеха активи на American De Forest за 1 долар. Де Форест беше изгонен с $1000 компенсация и няколко безполезни патента в ръцете си, включително патента за Audion. Свикнал с охолен начин на живот, той се сблъсква със сериозни финансови затруднения и отчаяно се опитва да превърне Audion в голям успех.
За да разберем какво се случи след това, важно е да знаем, че де Форест вярва, че е изобретил релето - за разлика от токоизправителя на Флеминг. Той направи своя Audion, като свърза батерия към студена вентилна плоча и вярваше, че сигналът във веригата на антената (свързана с горещата нишка) модулира по-висок ток във веригата на батерията. Той сгреши: това не бяха две вериги, батерията просто измести сигнала от антената, вместо да го усили.
Но тази грешка стана критична, тъй като накара де Форест да експериментира с трети електрод в колбата, който трябваше допълнително да разедини двете вериги на това „реле“. Първоначално той добави втори студен електрод до първия, но след това, вероятно повлиян от контролните механизми, използвани от физиците за пренасочване на лъчите в устройствата с катодни лъчи, той премести електрода в позиция между нишката и първичната плоча. Той реши, че тази позиция може да прекъсне потока на електричество и промени формата на третия електрод от плоча на вълнообразна жица, наподобяваща рашпил - и го нарече "решетка".
1908 Аудион триод. Нишката (скъсана) отляво е катод, вълнообразната тел е мрежата, заоблената метална пластина е анод. Все още има резби като обикновена електрическа крушка.
И наистина беше щафета. Слаб ток (като този, произведен от радиоантена), приложен към решетката, може да контролира много по-силен ток между нишката и плочата, отблъсквайки заредени частици, които се опитват да преминат между тях. Този детектор работеше много по-добре от вентила, защото не само коригираше, но и усилваше радиосигнала. И подобно на вентила (и за разлика от кохерера), той може да произведе постоянен сигнал, което направи възможно създаването не само на радиотелеграф, но и на радиотелефон (и по-късно - предаване на глас и музика).
На практика не работи особено добре. Аудиосистемите на De Forest бяха придирчиви, изгаряха бързо, нямаха последователност в производството и бяха неефективни като усилватели. За да работи правилно даден Audion, беше необходимо да се настроят електрическите параметри на веригата към него.
Въпреки това де Форест вярва в своето изобретение. Той създава нова компания, за да го рекламира, De Forest Radio Telephone Company, но продажбите са оскъдни. Най-големият успех беше продажбата на оборудване на флота за вътрешнофлотска телефония по време на околосветското плаване "". Въпреки това командирът на флота, тъй като няма време да накара предавателите и приемниците на дьо Форест да работят и да обучи екипажа да ги използва, нарежда те да бъдат опаковани и оставени на склад. Освен това новата компания на Де Форест, ръководена от последовател на Ейбрахам Уайт, не беше по-прилична от предишната. За да добави към нещастието си, той скоро се оказва обвинен в измама.
За пет години Audion не постигна нищо. Отново телефонът щеше да играе ключова роля в развитието на цифровото реле, този път спасявайки обещаваща, но неизпитана технология, която беше на ръба на забравата.
И отново телефонът
Комуникационната мрежа на дълги разстояния беше централната нервна система на AT&T. Той свърза много местни компании и осигури ключово конкурентно предимство, тъй като патентите на Bell изтекоха. Присъединявайки се към мрежата на AT&T, нов клиент може на теория да достигне до всички останали абонати на хиляди километри разстояние - въпреки че в действителност разговорите на дълги разстояния рядко се извършват. Мрежата беше и материалната основа за всеобхватната идеология на компанията „Една политика, една система, обслужване на едно гише“.
Но с началото на второто десетилетие на ХХ век тази мрежа достига своя физически максимум. Колкото повече се разтягаха телефонните кабели, толкова по-слаб и шумен ставаше сигналът, преминаващ през тях, и в резултат на това речта ставаше почти нечуваема. Поради това всъщност имаше две мрежи на AT&T в САЩ, разделени от континентален хребет.
За източната мрежа Ню Йорк беше колчето и механичните повторители и – връзка, която определя колко далеч може да достигне човешки глас. Но тези технологии не бяха всемогъщи. Намотките промениха електрическите свойства на телефонната верига, намалявайки затихването на гласовите честоти - но те можеха само да го намалят, но не и да го премахнат. Механичните повторители (само телефонен високоговорител, свързан към усилващ микрофон) добавят шум с всяко повторение. Линията от 1911 г. от Ню Йорк до Денвър изведе този колан до максималната му дължина. Не се говори за разширяване на мрежата на целия континент. През 1909 г. обаче Джон Карти, главният инженер на AT&T, публично обещава да направи точно това. Той обеща да направи това след пет години - докато започне в Сан Франциско през 1915 г.
Първият, който направи подобно начинание възможно с помощта на нов телефонен усилвател, не беше американец, а наследник на богата виенска фамилия с интерес към науката. Да бъдеш млад С помощта на родителите си той купува компания за производство на телефони и се заема да направи телефонен усилвател. До 1906 г. той е направил реле, базирано на електронно-лъчеви тръби, които по това време са широко използвани във физичните експерименти (и по-късно стават основа за технологията на видео екрана, която доминира през XNUMX-ти век). Слабият входящ сигнал управляваше електромагнит, който огъваше лъча, модулирайки по-силен ток в главната верига.
До 1910 г. von Lieben и колегите му, Eugene Reise и Sigmund Strauss, научават за Audione на de Forest и заменят магнита в тръбата с решетка, която контролира катодните лъчи - този дизайн е най-ефективният и превъзхождащ всичко, правено в Съединените щати. държави по това време. Германската телефонна мрежа скоро възприе усилвателя на von Lieben. През 1914 г., благодарение на нея, командирът на източнопруската армия провежда нервно телефонно обаждане до намиращия се на 1000 километра германски щаб в Кобленц. Това принуждава началника на щаба да изпрати генералите Хинденберг и Лудендорф на изток, към вечна слава и с тежки последици. Подобни усилватели по-късно свързват германския щаб с полеви армии на юг и изток до Македония и Румъния.
Копие на подобреното катодно лъчево реле на von Lieben. Катодът е отдолу, анодът е бобината отгоре, а решетката е кръглото метално фолио в средата.
Въпреки това езиковите и географските бариери, както и войната, означават, че този дизайн не достига до Съединените щати и други събития скоро го изпреварват.
Междувременно де Форест напуска фалиралата радиотелефонна компания през 1911 г. и бяга в Калифорния. Там той получава работа във Федералната телеграфна компания в Пало Алто, основана от възпитаник на Станфорд . Номинално де Форест ще работи върху усилвател, който ще увеличи силата на звука на федералния радиоизход. Всъщност той, Хърбърт ван Етан (опитен телефонен инженер) и Чарлз Логууд (дизайнер на приемници) се заемат да създадат телефонен усилвател, така че тримата да могат да спечелят награда от AT&T, за която се говореше, че е 1 милион долара.
За да направи това, де Форест взема Audion от мецанина и до 1912 г. той и колегите му вече разполагат с устройство, готово за демонстрация в телефонната компания. Състои се от няколко последователно свързани аудиона, създаващи усилване на няколко етапа, и още няколко спомагателни компонента. Устройството действително работеше – можеше да усили сигнала достатъчно, за да чуете падаща носна кърпичка или тиктакане на джобен часовник. Но само при токове и напрежения, твърде ниски, за да бъдат полезни в телефонията. С нарастването на тока аудионите започнаха да излъчват синьо сияние и сигналът се превърна в шум. Но телефонната индустрия беше достатъчно заинтересована, за да занесе устройството на своите инженери и да види какво могат да направят с него. Случи се така, че един от тях, младият физик Харолд Арнолд, знаеше точно как да поправи усилвателя от Федералния телеграф.
Време е да обсъдим как работят вентилът и Audion. Ключовото прозрение, необходимо за обяснение на тяхната работа, излезе от лабораторията Кавендиш в Кеймбридж, мозъчен тръст за нова електронна физика. През 1899 г. там J. J. Thomson показа в експерименти с електроннолъчеви тръби, че частица с маса, която по-късно стана известна като електрон, пренася ток от катода към анода. През следващите няколко години Оуен Ричардсън, колега на Томсън, разви това предложение в математическа теория за термионното излъчване.
Амброуз Флеминг, инженер, работещ на кратко пътуване с влак от Кеймбридж, беше запознат с тези работи. За него беше ясно, че вентилът му работи поради термоелектронно излъчване на електрони от нагрятата нишка, преминаваща през вакуумната междина към студения анод. Но вакуумът в индикаторната лампа не беше дълбок - това не беше необходимо за обикновена крушка. Беше достатъчно, за да изпомпва достатъчно кислород, за да предотврати запалването на нишката. Флеминг осъзна, че за да работи вентилът най-добре, той трябва да бъде изпразнен възможно най-добре, така че останалият газ да не пречи на потока от електрони.
Де Форест не разбираше това. Тъй като той стигна до вентила и Audion чрез експерименти с горелката на Бунзен, неговото убеждение беше обратното - че горещият йонизиран газ е работният флуид на устройството и че пълното му отстраняване ще доведе до спиране на работата. Ето защо Audion беше толкова нестабилен и незадоволителен като радиоприемник и защо излъчваше синя светлина.
Арнолд от AT&T беше в идеална позиция да поправи грешката на де Форест. Той беше физик, който беше учил при Робърт Миликан в Чикагския университет и беше нает специално да приложи познанията си за новата електронна физика към проблема с изграждането на телефонна мрежа от бряг до бряг. Той знаеше, че тръбата на Audion ще работи най-добре в почти перфектен вакуум, знаеше, че най-новите помпи могат да постигнат такъв вакуум, знаеше, че нов тип покрита с оксид нишка, заедно с по-голяма плоча и решетка, също можеше увеличаване на потока от електрони. Накратко, той превърна Audion във вакуумна тръба, чудотворецът на електронната ера.
AT&T имаше мощен усилвател, необходим за изграждането на трансконтинентална линия - просто нямаше права да го използва. Представители на компанията се държаха недоверчиво по време на преговорите с де Форест, но започнаха отделен разговор чрез адвокат трета страна, който успя да закупи правата за използване на Audion като телефонен усилвател за $50 000 (около $1,25 милиона в долари от 2017 г.). Линията Ню Йорк – Сан Франциско отвори врати точно навреме, но повече като триумф на техническата виртуозност и корпоративната реклама, отколкото като средство за комуникация. Цената на разговорите беше толкова астрономическа, че почти никой не можеше да я използва.
електронна ера
Истинската вакуумна тръба се превърна в основата на изцяло ново дърво от електронни компоненти. Подобно на релето, вакуумната тръба непрекъснато разширяваше своите приложения, тъй като инженерите намираха нови начини да приспособят дизайна й за решаване на специфични проблеми. Растежът на племето "-od" не свършва с диоди и триоди. Продължи с , който добави допълнителна решетка, която поддържаше усилване с нарастването на елементите във веригата. Следващият се появи , , и дори . Появиха се тиратрони, пълни с живачни пари, светещи със зловеща синя светлина. Миниатюрните лампи са с размер на малък пръст на крака или дори жълъд. Индиректни катодни лампи, при които бръмченето на променливотоковия източник не нарушава сигнала. Сагата за вакуумната тръба, която описва растежа на ламповата индустрия до 1930 г., изброява над 1000 различни модела по индекс - въпреки че много от тях са незаконни копия от ненадеждни марки: Ultron, Perfectron, Supertron, Voltron и т.н.
По-важно от разнообразието от форми беше разнообразието от приложения на вакуумната тръба. Регенеративните вериги превърнаха триода в предавател - създавайки плавни и постоянни синусоиди, без шумни искри, способни да предават звук перфектно. С кохерер и искри през 1901 г. Маркони едва успява да предаде малко парче морзова азбука през тесния Атлантик. През 1915 г., използвайки вакуумна тръба като предавател и приемник, AT&T може да предаде човешкия глас от Арлингтън, Вирджиния до Хонолулу - два пъти по-голямо разстояние. До 1920-те години на миналия век те комбинират телефония на дълги разстояния с висококачествено аудио излъчване, за да създадат първите радио мрежи. Така скоро цялата нация може да слуша един и същи глас по радиото, било то Рузвелт или Хитлер.
Освен това способността да се създават предаватели, настроени на прецизна и стабилна честота, позволи на телекомуникационните инженери да реализират дългогодишната мечта за честотно мултиплексиране, която привлече Александър Бел, Едисон и останалите преди четиридесет години. До 1923 г. AT&T разполага с десетканална гласова линия от Ню Йорк до Питсбърг. Възможността за предаване на множество гласове по една медна жица радикално намали цената на разговорите на дълги разстояния, които поради високата им цена винаги са били достъпни само за най-богатите хора и фирми. Виждайки какво могат да направят вакуумните тръби, AT&T изпрати своите адвокати да закупят допълнителни права от de Forest, за да осигурят правата за използване на Audion във всички налични приложения. Общо те му платиха 390 000 долара, което в днешни пари се равнява на около 7,5 милиона долара.
При такава гъвкавост, защо вакуумните тръби не доминираха в първото поколение компютри по начина, по който доминираха в радиостанциите и другото телекомуникационно оборудване? Очевидно триодът може да бъде цифров превключвател точно като реле. Толкова очевидно, че де Форест дори вярваше, че е създал релето, преди да го създаде. И триодът беше много по-отзивчив от традиционното електромеханично реле, защото не трябваше физически да движи арматурата. Типичното реле изисква няколко милисекунди за превключване и промяната в потока от катода към анода поради промяната в електрическия потенциал на мрежата е почти мигновена.
Но лампите имаха явен недостатък пред релетата: склонността им, подобно на техните предшественици, електрическите крушки, да изгарят. Животът на оригиналния Audion de Forest беше толкова кратък - около 100 часа - че съдържаше резервна нишка в лампата, която трябваше да бъде свързана, след като първата изгори. Това беше много лошо, но дори и след това не можеше да се очаква дори най-качествените лампи да издържат повече от няколко хиляди часа. За компютри с хиляди лампи и часове изчисления това беше сериозен проблем.
Релетата, от друга страна, бяха „фантастично надеждни“, според Джордж Стибиц. Толкова много, че той твърдеше това
Ако набор от U-образни релета започна през първата година от нашата ера и превключваше контакт веднъж на секунда, те все още биха работили днес. Първият провал в контакта може да се очаква не по-рано от хиляда години по-късно, някъде през 3000 година.
Освен това нямаше опит с големи електронни схеми, сравними с електромеханичните вериги на телефонните инженери. Радиото и другото оборудване могат да съдържат 5-10 лампи, но не и стотици хиляди. Никой не знаеше дали ще бъде възможно да накара компютър с 5000 лампи да работи. Избирайки релета вместо тръби, компютърните дизайнери направиха безопасен и консервативен избор.
В следващата част ще видим как и защо тези съмнения са били преодолени.
Източник: www.habr.com