电路-门电路

电报机

电报传输的信号有两种,一种是短促的点信号(dot 信号),一种是长一点的划信号(dash 信号)。我们把“点”当成“1”,把“划”当成“0,这样一来,我们的电报信号就是另一种特殊的二进制编码了

电报机只有一个按钮,按下就是输入信号,按的时间短一点,就是发出了一个“点”信号;按的时间长一些,就是一个“划”信号。只要一个手指,就能快速发送电报

电报机本质上就是一个“蜂鸣器 + 长长的电线 + 按钮开关”。蜂鸣器装在接收方手里,开关留在发送方手里。双方用长长的电线连在一起。当按钮开关按下的时候,电线的电路接通了,蜂鸣器就会响。短促地按下,就是一个短促的点信号;按的时间稍微长一些,就是一个稍长的划信号


继电器

有了电报机,只要铺设好电报线路,就可以传输我们需要的讯息了。但是随着电线的线路越长,电线的电阻就越大。当电阻很大,而电压不够的时候,即使你按下开关,蜂鸣器也不会响

我们不要一次铺太长的线路,而把一小段距离当成一个线路,也和驿站建立一个小电报站。我们在小电报站里面安排一个电报员,他听到上一个小电报站发来的信息,然后原样输入,发到下一个电报站去。这样,我们的信号就可以一段段传输下去,而不会因为距离太长,导致电阻太大,没有办法成功传输信号。

为了能够实现这样接力传输信号,在电路里面,工程师们造了一个叫作继电器(Relay)(电驿)的设备

我们把原先用来输出声音的蜂鸣器,换成一段环形的螺旋线圈,让电路封闭通上电。因为电磁效应,这段螺旋线圈会产生一个带有磁性的电磁场。我们原本需要输入的按钮开关,就可以用一块磁力稍弱的磁铁把它设在“关”的状态。这样,按下上一个电报站的开关,螺旋线圈通电产生了磁场之后,磁力就会把开关“吸”下来,接通到下一个电报站的电路


家里的wifi如果信号不足以覆盖整间房子,可以在信号弱点的地方插上一个带中继功能的wifi路由器,原理是一样的


门电路

通过这些线圈和开关,我们也可以很容易地创建出 “与(AND)”“或(OR)”“非(NOT)”这样的逻辑。

我们在输入端的电路上,提供串联的两个开关,只有两个开关都打开,电路才接通,输出的开关也才能接通,这其实就是模拟了计算机里面的“与”操作。

我们在输入端的电路,提供两条独立的线路到输出端,两条线路上各有一个开关,那么任何一个开关打开了,到输出端的电路都是接通的,这其实就是模拟了计算机中的“或”操作。

当我们把输出端的“螺旋线圈 + 磁性开关”的组合,从默认关掉,只有通电有了磁场之后打开,换成默认是打开通电的,只有通电之后才关闭,我们就得到了一个计算机中的“非”操作。输出端开和关正好和输入端相反。这个在数字电路中,也叫作反向器(Inverter)




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