此文记录了我对SSTC从零开始的制作经验。在复习模电考试时,我准备制作SSTC,这其实就是一个正弦波发生电路。我使用的示波器是模电实验用的易派,借自室友,所以学号之类的信息懒得处理了。我在搜集资料时发现,要么是过于复杂,要么是针对小功率电路的简单设计,难以找到适合刚刚学完模电的大学生的详细设计图。最终,我主要参考了两篇文章:一篇详细介绍了电路原理,另一篇则提供了次级线圈绕制的方法。电路原理就是LC选频电路,通过正反馈放大输出信号,形成单一频率且不断变强的震荡信号。我查阅资料时曾疑惑频率为何单一但音乐依然存在,后来在复习信号与系统时明白,这实际上是一种AM调制方式,用几百Hz的音乐频率包络了几百kHz的高频信号,而后者我们听不见,因此留下的就是音乐。另一个重要概念是灭弧,这是我在寻找资料过程中才弄清楚的。持续工作不仅对功放管子不友好,打出的弧形效果也不佳,因此需要让其工作一段时间后休息,一般通过555定时器生成的低频震荡信号来控制。音乐调制和变频信号灭弧同时出现。
在次级线圈的绕制过程中,我首先设计了参数,通过搜索发现了一个适合的网站。我使用的漆包线直径为0.3mm,初级准备2圈,按照4kV输出计算,至少需要670匝,则次级线圈大约需要21cm高。为了美观,我选择了75mm外径的PVC管作为外壳,后来为了增加频率的稳定性,我将PVC管加大了一号,最终绕制了30cm高,大约990圈,理论频率为554kHz。线圈绕制完成后,我刷了5层三防漆,并打印了一个底座和顶套来固定PVC管两端,用M3螺丝引出。但由于均压环太大无法打印,我尝试用珍珠棉圆筒围了一圈,并用铝箔贴纸覆盖,结果表面坑坑洼洼,一看就存在漏电风险,因此废弃了这一方案。初级线圈使用了衣架,但由于线圈的圈数太少,实验时发现只有两圈不起振,最终使用了3到5匝才能使电路振荡。
在前期实验中,我主要测试了线圈的质量和音频功率输出。我使用了最简单的电路,通过面包板和两个S8050三极管进行测试。通过实验,我发现了线圈的同名端问题,需要保证初级和次级绕向相同。我还注意到了人手靠近线圈会导致对地电容减小,频率降低,且在非常靠近时频率会突然翻倍。通过调整初级线圈的位置可以恢复频率,而触摸次级线圈中部同样可以恢复。然而,在实验中,我遇到了一些问题,比如在使用IRF540时,虽然能出弧但随后烧毁了电路,还有一位“杀手励磁器”的称号。
在电路分析阶段,我解决了一些问题,例如使用电容隔直并将其连接在LED之前,解决了LED不亮的问题。实验结果表明,电容的选取对电路的性能有重要影响。我还发现电容的大小与辐射功率有关,电容越大辐射功率越小,电容越小辐射功率越大。最后,我使用了舍友的半成品电源,成功实现了大弧的输出,实验一直持续到凌晨两点。
制作过程中,我深刻体会到了SSTC的复杂性和挑战性,从电路设计、线圈绕制到实验验证,每一个环节都需要仔细考虑和精确操作。虽然遇到了一些困难,但最终通过不断尝试和调整,我成功实现了SSTC的制作。这次经历不仅加深了我对模电知识的理解,也锻炼了我解决问题的能力。在开始电赛培训后,老师提到大功率电路和高频电路通常不需要使用洞洞板,这让我深刻认识到电路设计需要根据具体情况进行选择,而不是盲目使用某种技术方案。这次制作经验将成为我未来电子制作和学习过程中的宝贵财富。