Harold Stephen Black (14 de abril de 1898 – 11 de diciembre de 1983) fue un ingeniero eléctrico estadounidense , que revolucionó el campo de la electrónica aplicada al inventar el amplificador de retroalimentación negativa en 1927. Para algunos, su invento se considera el avance más importante del siglo XX en el campo de la electrónica , ya que tiene un amplio campo de aplicación. Esto se debe a que todos los dispositivos electrónicos (tubos de vacío, transistores bipolares y transistores MOS) son inherentemente no lineales, pero pueden hacerse sustancialmente lineales con la aplicación de retroalimentación negativa. La retroalimentación negativa funciona sacrificando la ganancia por una mayor linealidad (o en otras palabras, una menor distorsión / intermodulación ). Al sacrificar la ganancia, también tiene un efecto adicional de aumentar el ancho de banda del amplificador. Sin embargo, un amplificador de retroalimentación negativa puede ser inestable de tal manera que puede oscilar. Una vez que se resuelve el problema de la estabilidad, el amplificador de retroalimentación negativa es extremadamente útil en el campo de la electrónica. Black publicó un famoso artículo, Amplificadores de retroalimentación estabilizada , en 1934.
Nació en Leominster, Massachusetts, en 1898. Estudió en el Instituto Politécnico de Worcester (WPI) para obtener su primer título. Posteriormente, recibió una licenciatura en Ingeniería Eléctrica en el WPI en 1921 y luego se unió a Western Electric , que era la rama de fabricación de AT&T. Se incorporó a Bell Labs (1925), donde fue miembro del personal técnico hasta su jubilación (1963).
Black comenzó a escribir su autobiografía con el título provisional "Antes de que atracara el ferry". [1] Sin embargo, murió en diciembre de 1983 a los 85 años antes de poder terminarla.
Los amplificadores son inevitablemente no lineales. Por lo tanto, cada vez que se amplifica una señal en una red de telecomunicaciones, lo que puede ocurrir decenas de veces en un circuito, se agregan ruido y distorsión. Black inventó por primera vez el amplificador de retroalimentación que compara las señales de entrada y salida y luego amplifica negativamente la distorsión y combina las dos señales, cancelando parte de la distorsión. Este diseño de amplificador mejoró, pero no resolvió, los problemas de las telecomunicaciones transcontinentales. [2]
Después de años de trabajo, Black inventó el amplificador de retroalimentación negativa, que utiliza la retroalimentación negativa para reducir la ganancia de un amplificador no lineal de alta ganancia y lo hace actuar como un amplificador lineal de baja ganancia con mucho menos ruido y distorsión. El amplificador de retroalimentación negativa permitió a Bell System reducir la saturación de las líneas y extender su red de larga distancia por medio de la telefonía de portadora. Permitió el diseño de sistemas de control de fuego precisos en la Segunda Guerra Mundial y formó la base de los primeros amplificadores operacionales , así como de los osciladores de audio precisos de frecuencia variable. [2]
Según Black [3], se inspiró para inventar el amplificador de retroalimentación negativa cuando viajaba de Nueva Jersey a la ciudad de Nueva York tomando un ferry para cruzar el río Hudson en agosto de 1927. Al no tener nada en qué escribir, esbozó sus pensamientos en una página mal impresa del New York Times y luego la firmó y la fechó. [2] En ese momento, la sede de Bell Laboratories estaba ubicada en 463 West Street, Manhattan , Nueva York en lugar de Nueva Jersey y él vivía en Nueva Jersey, de modo que tomaba el ferry todas las mañanas para ir a trabajar.
Cincuenta años después de su invención de 1927, publicó un artículo en IEEE Spectrum sobre los antecedentes históricos de su invención. [3] Publicó un artículo clásico sobre el amplificador de retroalimentación negativa en 1934, [4] que ha sido reimpreso en las Actas del IEEE dos veces en 1984 y 1999 [5] [6] Dentro de su artículo clásico de 1934 "Amplificadores de retroalimentación estabilizados", mencionó el trabajo de Harry Nyquist sobre el criterio de estabilidad porque un amplificador de retroalimentación negativa puede ser inestable y oscilar. Así, con la ayuda de la teoría de Nyquist, logró demostrar un amplificador de retroalimentación negativa estable que puede usarse en la realidad. Bernard Friedland escribió una introducción para la reimpresión de 1999 en Proc. IEEE. [7] James E. Brittain escribió sobre él en 1997. [1] [3] Un obituario sobre Black fue publicado por IEEE Transactions on Automatic Control en 1984. [8]
También trabajó en la modulación por código de pulsos y escribió un libro sobre "Teoría de la modulación" ( Van Nostrand , 1953). Fue propietario de numerosas patentes, la más famosa de las cuales fue la patente estadounidense 2.102.671 "Sistema de traducción de ondas", que se concedió a Bell Laboratories en 1937 y que cubría el amplificador de retroalimentación negativa. [9]