Введение
Американский инженер-электрик Гарольд Стивен Блэк (14 апреля 1898 – 11 декабря 1983) – американский инженер-электрик, совершивший революцию в области прикладной электроники благодаря изобретению усилителя с отрицательной обратной связью в 1927 году. Некоторые считают его изобретение самым важным прорывом в электронике XX века, поскольку оно нашло широкое применение. Это обусловлено тем, что все электронные компоненты (вакуумные лампы, биполярные транзисторы и МОП-транзисторы) по своей природе нелинейны, однако применение отрицательной обратной связи позволяет существенно повысить их линейность. Отрицательная обратная связь работает за счет снижения усиления для достижения большей линейности (или, иными словами, уменьшения искажений и интермодуляционных помех). Снижая усиление, она также дополнительно увеличивает полосу пропускания усилителя. Однако усилитель с отрицательной обратной связью может оказаться нестабильным и начать генерировать колебания. После решения проблемы стабильности усилитель с отрицательной обратной связью становится чрезвычайно полезным в электронике. В 1934 году Блэк опубликовал известную статью «Стабилизированные усилители с обратной связью».
Harold Stephen Black (April 14, 1898 – December 11, 1983) was an American electrical engineer, who revolutionized the field of applied electronics by inventing the negative feedback amplifier in 1927. To some, his invention is considered the most important breakthrough of the twentieth century in the field of electronics, since it has a wide area of application. This is because all electronic devices (vacuum tubes, bipolar transistors and MOS transistors) are inherently nonlinear, but they can be made substantially linear with the application of negative feedback. Negative feedback works by sacrificing gain for higher linearity (or in other words, smaller distortion/intermodulation). By sacrificing gain, it also has an additional effect of increasing the bandwidth of the amplifier. However, a negative feedback amplifier can be unstable such that it may oscillate. Once the stability problem is solved, the negative feedback amplifier is extremely useful in the field of electronics. Black published a famous paper, Stabilized feedback amplifiers, in 1934.
Биография
Он родился в Леоминстере, штат Массачусетс, в 1898 году. Он поступил в Вустерский политехнический институт (WPI) для получения первой ученой степени. Впоследствии он получил степень бакалавра наук в области электротехники в WPI в 1921 году, а затем присоединился к Western Electric, которая являлась производственным подразделением AT&T. Он присоединился к Bell Labs (1925), где был членом технического персонала до выхода на пенсию (1963). Блэк начал писать свою автобиографию с рабочим названием «Прежде чем парому причалить». После нескольких лет работы Блэк изобрел усилитель с отрицательной обратной связью, использующий отрицательную обратную связь для снижения усиления высокоусиленного нелинейного усилителя и превращения его в низкоусиленный линейный усилитель с существенно меньшим уровнем шума и искажений. Усилитель с отрицательной обратной связью позволил телефонной системе Bell уменьшить перегрузку линий и расширить свою сеть дальней связи посредством канальной телефонии. Он способствовал разработке точных систем управления огнем во время Второй мировой войны и стал основой для ранних операционных усилителей, а также прецизионных аудиогенераторов переменной частоты. В 1934 году он опубликовал классическую статью об усилителях с отрицательной обратной связью, которая была переиздана в Proceedings of IEEE дважды – в 1984 и 1999 годах. В своей классической статье 1934 года «Стабилизированные усилители с обратной связью» он упомянул работы Гарри Найквиста по критерию устойчивости, поскольку усилители с отрицательной обратной связью могут быть неустойчивыми и генерировать колебания. Таким образом, с помощью теории Найквиста ему удалось продемонстрировать стабильный усилитель с отрицательной обратной связью, пригодный для практического применения. Бернард Фридланд написал предисловие к переизданию 1999 года в Proc. IEEE. Джеймс Э. Бриттейн написал о нем в 1997 году. Он также работал над импульсно-кодовой модуляцией и написал книгу «Теория модуляции» (Van Nostrand, 1953). Он был владельцем множества патентов, наиболее известным из которых был патент США № 2,102,671 «Wave Translation System», выданный Bell Laboratories в 1937 году и охватывающий усилители с отрицательной обратной связью.