Ultrakrótka historia elektroniki. Zapomniane wzmacniacze węglowe

W poprzednim, pierwszym odcinku serii (H010) wspomniałem krótko o wzmacniaczach. Między innymi o bardzo dziwnych wzmacniaczach: węglowych i magnetycznych. W niniejszym, drugim artykule serii nieco bliżej przyjrzymy się tym pierwszym, zapomnianym już wzmacniaczom sygnałów elektrycznych.

Radiofonia, czyli przekazywanie dźwięku na odległość za pomocą fal radiowych, zaczęła się upowszechniać dopiero od lat 20. XX wieku. A już kilkadziesiąt lat wcześniej podjęto próby przewodowej transmisji dźwięku na odległość. Od połowy XIX wieku powstawały przewodowe sieci telegraficzne i podejmowano próby, by za ich pomocą przesyłać nie tylko informacje tekstowe, ale i dźwięk. Można powiedzieć że pod koniec lat 70. XIX wieku powstała telefonia.

W sieciach przewodowych sygnał elektryczny ulega tłumieniu, więc dla uzyskania dużego zasięgu, konieczne były jakieś wzmacniacze. W przypadku telegrafii były to po prostu… przekaźniki, nazywane repeaterami. Mogły one łatwo rozróżnić i odtworzyć dwa stany: jest/nie ma. Gorzej w przypadku telefonii, gdzie trzeba było wzmocnić analogowy sygnał elektryczny. A był to jeszcze wiek XIX i nikomu nie śniło się o tranzystorach, ani nawet o lampach elektronowych.

Wzmacniacze węglowe

Zacznijmy od mikrofonu węglowego, którego wynalezienie, a raczej opatentowanie, przypisywane jest T. Edisonowi i E. Berlinerowi. Wiele jednak wskazuje, że prawdziwym wynalazcą mikrofonu węglowego był angielski wynalazca Dawid Edward Hughes, który nie opatentował swoich konstrukcji, ale przedstawiał różne tego rodzaju wynalazki w połowie lat 70. XIX wieku. Mikrofon węglowy był genialnym wynalazkiem, który był wykorzystywany w telefonii przez 100 lat, aż do lat 80. XX wieku.

Zasada działania jest bardzo prosta: węgiel przewodzi prąd, a ściskanie proszku lub kulek węglowych powoduje zmniejszanie ich rezystancji. Ściskanie realizuje membrana, która pod wpływem fal – drgań akustycznych powoduje modulację rezystancji wkładu węglowego.

Fotografia 1 pokazuje polskie mikrofony węglowe (wkładki telefoniczne CB68) z lat 80. XX wieku. Wzmacniacz magnetyczny jest połączeniem słuchawki i mikrofonu węglowego. Słuchawka zamienia przebieg elektryczny na drgania powietrza. Drgania powietrza powodują na tyle duże zmiany rezystancji wkładu węglowego, że można uzyskać znaczące wzmocnienie sygnału elektrycznego.

(…) ciach!

To jest tylko początek, zapowiedź artykułu, którego pełna wersja ukazała się z numerze styczniowym czasopisma Zrozumieć Elektronikę (ZE 1/2023). Czasopismo aktualnie nie ma wersji drukowanej na papierze. Wydawane jest w postaci elektronicznej (plików PDF). Pełna wersja czasopisma umieszczona jest na moim profilu Patronite i dostępna jest dla Patronów, którzy wspierają mnie kwotą co najmniej 10 zł miesięcznie. Natomiast niepełna, okrojona wersja, pozwalająca zapoznać się z zawartością numeru ZE 1/2023 znajduje się tutaj.

Piotr Górecki