Harold Stephen Black

Harold Stephen Black (født 14. april 1898 og død 11. desember 1983) var en amerikansk elektroingeniør som gjorde viktige bidrag innen anvendt elektronikk. Han oppdaget den negative tilbakekoblingsforsterkeren i 1927. Denne oppdagelsen er ansett som en av de viktigste gjennombruddene på 1900-tallet innenfor elektronikk. 

Forsterke med negativ tilbakekobling har et bredt anvendelsesområde fordi alle elektroniske komponenter, som vakuumrør, bipolare transistorer og MOS-transistorer, har en ikke-lineær natur, men de kan omskapes til å bli vesentlig lineære ved anvendelse av negative tilbakekobling. Negativ tilbakekobling innenfor elektronikk fungerer ved å tillate mindre forsterkning, men gir fordelen med bedre linearitet (eller med andre ord, mindre forvrengning eller intermodulasjon). Ved å gi avkall på stor forsterkning, fås også en tilleggseffekt med øket båndbredden. Imidlertid kan en forsterker med negativ tilbakekobling bli ustabil slik at det kan oscillerer.

Bakgrunn og utdannelse 
Black ble født i Leominster, Massachusetts i 1898. Han studerte ved Worcester Polytechnic Institute (WPI) hvor han tok sin første grad. Senere tok han en høyere grad innenfor elektroteknikk i 1921. Deretter fikk han en stilling ved Western Electric, som var produksjonsavdelingen ved American Telephone and Telegraph (AT&T). Senere i 1925 fikk han en stilling ved Bell Labs. Han var ansatt der helt til han gikk av for pensjon i 1963.

Black begynte å skrive sin selvbiografi med arbeidstittelen Før fergen la til kai. Han døde i desember 1983, 85 år gammel. Selvbiografi ble aldri ferdig.

Arbeid 
Forsterkere vil uunngåelig være ikke-lineær. Dette medfører problemer med at et signal som forsterkes, for eksempel i en telenettet, der dette kan skje mange ganger, tilføres støy og forvrengning. Black oppfant først en forsterker med foroverkobling. Denne sammenlignet inn- og utgående signal for deretter å forsterke støyen og gjøre den til et negativt signal og deretter kombinerer de to signalene. Dermed ble noen av forvrengning kansellert vekk. Konstruksjonen forbedret problemer med støy, men for transkontinental telekommunikasjon var problemene enda ikke løst med dette.

Etter mange års arbeid oppfant Black en forsterker med negativ tilbakekobling. Denne reduserte forsterkningen i en ikke-lineær forsterker og fikk den til å virke som en lineær forsterker, med mye lavere støy og forvrengning. Forsterkere med negativ tilbakekobling gjorde at teleselskapet Bell System kunne redusere det store antallet telefonlinjer og utvide sitt langdistansenettverk. Oppfinnelsen har dannet basis for tidlige utgaver av operasjonsforsterkere.

Black sa at han fikk sin inspirasjon til oppfinnelsen med den negative tilbakekoblingsforsterkeren da han var på reise fra New Jersey til New York, der han krysset Hudson River med ferge i August 1927. Han hadde ikke papir for hånden for å lage en skisse, men han skisserte sin ide på en feiltrykket side av  New York Times, som han deretter signert og daterte. På den tiden var hovedkvarteret til Bell Laboratories plassert i 463 West Street på Manhattan i New York City. Black bodde i New Jersey, slik at han tok ferge hver morgen for å gå på arbeid.

Femti år etter hans oppfinnelse, i 1927, publiserte han en artikkel i IEEE Spectrum om den historiske bakgrunnen for sin oppfinnelse. Den klassiske artikkelen om negativ tilbakekoblingsforsterker ble første gang utgitt i 1934, men har blitt gjenutgitt i Proceedings of IEEE to ganger, nemlig i 1984 og 1999. I artikkelen fra 1934 «Stabilized feed-back amplifiers», ble Harry Nyquists arbeid vedrørende stabilitetskriteriet nevnt, dette fordi en negativ tilbakekoblingsforsterker kan bli ustabil og oscillere. Ved hjelp av Nyquists teori klarte han å demonstrere en stabil negativ tilbakekoblingsforsterker som kan brukes til praktiske formål. Bernard Friedland skrev en innledning for gjenutgivelsen av Blacks artikkel i 1999 i Proceedings of IEEE. James E. Brittain skrev om ham i 1997.

Han har også arbeidet med PCM og skrev en bok om modulasjonsteori i 1953. Han hadde mange patenter, den mest kjente av disse var US Patent 2 102 671 «Wave Translation System», som ble utstedt av Bell Laboratories i 1937.

Priser 
 National Inventors Hall of Fame inductee number 25, 1981
 Robert H. Goddard Award from WPI 1981
 AIEE Lamme Medal 1958
 D. Eng. degree (honorary) from WPI  1955
 Research Corporation Scientific Award 1952
 John H. Potts Memorial Award of the Audio Engineering Society
John Price Wetherill Medal of the Franklin Institute
 Certificate of Appreciation from the US War Department
 WPI gives away the annual Harold S. Black Scholarship (1992-)

Ettermæle 
En nekrolog om Black ble publisert av IEEE Transactions on Automatic Control i 1984. Han er oppført på æresgalleriet til National Inventors Hall of Fame.

Referanser

Eksterne lenker 
 Oral-History: Harold S. Black
 Harold S. Black – The National Inventors Hall of Fame
 Harold S. Blacks artikler, WPI

Oppfinnere fra USA