2019-08-22图吧小白教程：非正规扬声器技术

图吧小白教程：非正规扬声器技术

1.等离子扬声器从入门到深度烧伤

上期我们谈作为图吧垃圾佬对于HIFI原理的理解之后提出图吧的HIFI解决方案的时候提到了图吧的自制音响系统中有一个最有趣的系统就是等离子扬声器。

等离子扬声器，就是利用等离子体作为介质驱使空气振动的扬声器，原理非常简单，高压电击穿空气形成电弧，利用电弧驱动空气振动就成了扬声器了

电流大小会改变电弧的截面的直径，因此，等离子扬声器就是能改变高压端输出的调制电路+升压电路

其实说实在的等离子扬声器的电路真的不难，只要有AM电路就行。功率大哪怕是个吊车都弄响给你看：

工地的吊车甩根地线就无故发出声音,何故？

其实就是矿石收音机+等离子扬声器

AM信号被吊车拦截之后正好产生了足够击穿空气形成等离子电弧的电动势，而AM信号正好能改变实时产生电弧的粗细从而符合了等离子扬声器的原理，当然可以出声了。

估计吊车的周围有大功率的广播电台，而且应该是AM电台

不过咱作为图吧垃圾佬自己做等离子扬声器不用那么费劲……不用买吊车，只需要弄个功放+高压电路就可以了

什么是功放

电子爱好者们常用功放来特指音响用的功率放大器，其实功放种类非常多，只要能放大信号的功率的电路都可以称为功放，也就是说功放不是只用在音响系统上而是广泛运用于如无线电通信、电力控制、医学检测等方方面面。

我们要做的电源调制功放其实可以认为是简化的甲类功放，这个功放电路可以认为是串联在电路中的一个可调电阻，阻值的大小随着输入的信号而变化（音频信号）

当信号强时，这个电阻的阻值小，消耗的能量少，负载上的功率大；当信号弱时这个电阻的阻值大，消耗的能量多，负载上的功率小

当负载能够输出高压输出端产生电弧或产生电晕放电产生等离子体，这事它就是等离子扬声器了

这样的调制电路虽然输出的电压和电流随着信号而变化，但是即使没有信号输入也一直存在输出电压，因此它是甲类功放也可认为是电源调制功放

实际上这种电路不用特别正规，业余界自己搭焊的电路或者打样几张电路板然后手工焊接的电路都能完成这样的目的，比如上图这个MOS管搭的电源调制功放和俗称zvs的自激逆变电路（确实能工作在ZVS模式下，但是这个电路极其不正规缺乏正规电路应有的控制系统和闭环逻辑，因此不建议各位使用）

底下压着的是《等离子体物理》

这样的电路有着成本低性能还可以的优点，缺点各位也看见了，效率较低。倒不是逆变升压部分效率低，而是因为前级的电源调制功放，MOS管可以等效为可调电阻，那么势必存在电能损失在电阻上的情况

此外实际上MOSFET的线性度不好所以并不适合做功放，成熟的功放一般都是用三极管对管组图腾之类的……像这样

具体的原理各位不用知道，因为那样的电路通常都有成品：

这款等离子扬声器的成品电路有着性能可靠工作稳定的特点，它有完整的驱动电路和闭环控制系统，并且价格也不是很贵——只要60块钱

随便买个激光包接上导线就是成品了

激光高压包是用于激光管和灭鼠器的定制高压包，自带适合低压的定制初级线圈，所以相比以前电子DIY自己买电视机高压包还得自己在骨架上饶线圈更省事了。唯一的问题是这样的高压包零售一般都是搭配逆变器的，好在搭配的逆变器是单管的所以没多少钱，带高压包才不到30包邮，合着这样一套系统到手连电源也就一百出头，还算可以。毕竟自己自制电路还要费工，工钱就算是自己干活不收自己钱也要考虑进成本的，所以不能单看件钱

各位看到这里就明白过来电子DIY有多烧钱了吧——随便一个扬声器的预算就可以在图吧大战GTA5了这还是便宜的正规电路，非正规电路经常容易炸手里然后几十上百就这样打水漂了

咱以前玩电子DIY少说砸了五位数进去，有的大佬甚至还是六位数七位数，不得不说，过去你们和我说玩电子不花钱，现在家里人都怀疑我吸毒

所以咱后来可不干这个了，很多电子DIY有各种各样的风险，还烧钱，说实在的玩无线电都比电子DIY可还安全何况图吧捡垃圾了，现在咱的钱可经花多了，以前真的，买个晶体管都动不动几十块钱，现在咱50块钱买个CPU都舍不得，70块钱可要咱老命了，咬牙跺脚100块钱入个包开六核6M三缓的640T那这辈子只有一次不能再多了，是图吧让我真正理解到了什么叫勤俭持家。

还是说等离子扬声器，其实等离子扬声器这种东西以前就有，最早1950年的时候就曾经出现过正经上市的产品，当时的画风是这样：

其实结构也简单，就是电子管AM电源调制电路+电子管高压电路，原理上和我们今天做的东西一样

只不过多了个反馈，也多了个号筒。号筒之前我们讲留声机的时候提到过，是确实能通过纯物理的方法集束声波放大声音的装置，其实在电磁学里面也有类似的装置可以起到聚束电磁波的作用。过去的等离子扬声器效率低有效功率小，和不用电的老式留声机一样是需要这样一个东西来放大声音。

现代的晶体管效率高效果好，虽然电子管仍然有它特定的优势但是晶体管还是更先进的，至少它不需要号筒来放大声音

这是咱早年自己做的几组放电电极，一开始我用中间那个铜线卷的圆形电极用来放电，当时咱用的等离子扬声器功率小电路不正规，所以电极离得比较近，线材也比较细，后来咱用上那个正规电路的等离子扬声器之后就换用左边这个大电极了，然而这个电极依然不够大。咱的等离子扬声器输出的直流高压会对电极产生腐蚀，尤其是阴极。使用这个等离子扬声器空气中时常会出现金属离子的味道，可不是那么舒服的。

等离子扬声器要消耗大量的能量用于产生电弧，为了维持电弧的存在高压输出电流不会太低，整个系统工作的时候会产生相当大的热量。热量的产生是电弧的焦耳热，热量的发散则通过辐射、对流和传导三种途径。改变散热条件可使电弧参数改变，并影响放电的稳定性。所以等离子扬声器工作时要求静风，相比普通扬声器还多有不足。

电弧放电可用于焊接、冶炼、照明、喷涂等。这些场合主要是利用电弧的高温、高能量密度、易控制等特点。在这些应用中，都需使电弧稳定放电。作为等离子扬声器，其实主要还要考虑音质的问题。据说，只是据说，放电极前用导线盘绕几圈之后等离子扬声器的音质会更好，咱也不知道好在哪

这种利用高压电源的等离子扬声器相对来说更为安全，而且可控的高压电弧可以作为高压电源给储能装置充电之类的……

手把手教你电赛夺奖中就提到了这种应用环境

还可以作为物理学演示装置，供一代代的莘莘学子观瞻激发科学兴趣

雅各布天梯由高压电源、羊角电极组成。高压电源提供高压在羊角电极间击穿空气形成电弧。由于高温等离子电弧比空气轻，在浮力作用下电弧沿着特殊形状的电极能向上运动，因为电极的特殊形状所以当电弧运动到顶端时会被拉长因此电源无法维持产生电弧需要的电流电弧消失，直到高压电源提供的电压足够高到可以再次在电极狭处击穿空气产生电弧。

如此往复效果类似于爬梯。

雅各布天梯制作非常容易，只需要两根粗单股铜线巍成特殊形状就可以了，如果没有，拿个电视天线也能凑合：

看到这里说点题外话，很多人看别人的电弧大就将其称为大神，其实我觉得吧，很多东西只要功率够大想不壮观都难很多东西不是功率大就好的，更多的时候是一种危险

上图这个战斗民族实验@KREOSAN 在YOUTUBE演示的俄式雅各布天梯就用的是三个微波炉变压器输出串联作为电源，触摸这样的高压带电体随时有致命风险，好在这些人都是战斗民族，是敢在高压电网上做引体向上的存在所以没有事。像这些人拙劣的伊朗模仿者就在视频里直播翻车差点去见默罕默德了，不是战斗民族就不要玩俄式电路

最近周大佬也玩上了微波炉变压器，希望他不要沉迷，因为这东西输出的高压电是真的可以弄死人的，毕竟另一头连的就是国家电网，危险性可不是咱这种用电池的东西能比的，让我们为周大佬祈祷吧

咱作为电子DIY玩家从来是有种众生平等的意识的，你不能因为你技术高或者你粉多就瞧不上别人或者拉帮结派搞网络暴力甚至大肆售卖自己的天价三无产品盈利。当然我不是说上面这个战斗民族，这位ALEX和他的团队中的苏联人都是好人。过去咱在受其他人欺负的时候曾经找过他们帮忙，这些人对合作进入中国有着非常高的兴趣，然而最终因为我们没有人懂俄语所以合作没能成功。你别看我还有个翻译学位但是真正的应用往往不按照你学的那点东西来，所以说学无止境啊

我不懂俄语但是懂电路，别的字幕组懂俄语但是不会电子，也许我应该去他们字幕组当校对，这样就不会出现什么电压倍增器的翻译了

特斯拉线圈作为高压演示用必备电路自然如今也完成了现代化改制成为了等离子扬声器

特斯拉线圈本质上是谐振升压电路，和变压器的升压基于不同的原理（不基于电磁感应），能产生比变压器高得多的电压。然而因为输出是高频交流，所以基本在工业生产中应用甚少，主要依然用于教具演示

因为不是基于变压器的原理所以在高中物理中是无法用理科物理来解释的，所以也不会出现在高中的物理课本中。

上图这个特斯拉线圈其实依然是一个MOS管的电源调制功放+一个单管自激的特斯拉线圈，电路非常简单

工业上倒是常用另一种高压电路作为电源，马克思发生器（Marx Generator）

不是送你去见马克思那个马克思，而且发生器是什么鬼翻译，英文就是发电机好吗

通过低压直流电源产生高压脉冲，通过电容并联充电再串联放电的高压装置，该结构由Erwin Otto Marx于1924年提出，它能模仿雷电及操作过电压等过程。所以经常用于绝缘冲击耐压及介质冲击击穿、放电等高能物理试验中

虽然看起来也有初级线圈和次级线圈，但是并不能用变压器的原理来解释，次级线圈输出的电压远远高于输入电压*匝数比

功率不足的时候在线圈顶端产生电晕放电，逐步提升功率可产生电弧放电。这个特斯拉线圈采用的也是成熟的电路，因此可以比较完美的还原输入的音频信号。有些大型的特斯拉线圈看起来电弧很大但是因为驱动电路限制却只能放出来音质很差的那种勉强能听出来音调的效果，要说还原人声什么的做不到，因此我一直认为那种电路还是很不正规，商业价值不高。

没几个傻子会在家里面摆个能放出一米长的电弧但是除此之外毫无实用价值的东西的。也许很多年轻人可能在家里摆个小点的线圈当扬声器或者摆件，但是要说那种大型的可能致命的东西应该没人敢要

此外因为特斯拉线圈有振荡电路的存在还需要考虑电磁辐射的问题。没错，特斯拉线圈在工作的时候不仅能放出电弧，还会产生电磁波。

特斯拉线圈放出的能有效的干扰收音机的信号，因为基频低所以可以全频段压制（谐波可以很高，甚至干扰FM频段），其他电台的信号全被淹没。高频谐波的信号甚至会让FM收音机都发出特斯拉线圈顶部电弧一样的声音，以前我们在实验室玩的时候旁边正好有人在玩基于晶振的FM无线耳机的时候发现的现象，当时我那个同学就跟我说你这电路里面应该是有振荡电路，所以才能发射信号。因为电路的功率比他的晶振信号源还强所以压制了他的信号。还记得上期我说的那个自己用自制的音响包括自制广播听my FAVORITE μ's专辑的事吗？就在那个时候发生的（自制音响我们应该也会更的吧，会更吧）。不过我当时玩的那个线圈只有巴掌大，产生的信号最远传播距离直线上不超过十米，所以暂且不会引起什么无线电上的麻烦，但是要说一米高的特斯拉线圈那就不好说了，要是有规律的经常玩，保不齐哪天无线电部门会找上门。

之前网传的特斯拉线圈开锁也是因为特斯拉线圈会产生电磁辐射的缘故导致了全网下架特斯拉线圈，包括那种主要是用来拉电弧的和上图这种玩具

但是能产生大电弧的特斯拉线圈同时产生的电磁辐射依然不能小觑，这种数量级的电磁辐射对人体仍然有潜在的风险

举个非常简单的例子，特斯拉线圈因为这种特性经常用于演示无线输电，比如无线点灯之类的，这证明了特斯拉线圈产生的电磁场已经强到足以在灯管中产生击穿气体点亮荧光粉的水平了，而如果你拿着灯管到路由器或者工作的微波炉旁边它是不会亮的，只有放到微波炉里面才会亮，这就足以说明问题了

很多和我之前一样一起玩特斯拉线圈的朋友，不是抑郁崩溃了就是智力下降了相信自己电弧长就世界第一我坠牛逼什么的，要么就成了权利的走狗，做上各大群管理之后就成了权限狗凡是同好有敢不顺从的就发动网络暴力围攻。要么就相信自己是可爱的女孩子总想来世做你姐姐之类的……总之正常人没剩几个了，怀疑他们变异的程度和使用特斯拉线圈的频率成正比，不少人平时虽然设计电路参与制作却很少使用的就比较正常，像咱这种很长时间都不使用特斯拉线圈的就基本没事，不过我还是在怀疑这种损伤是不是可逆的。有些大佬在告别特斯拉线圈之后确实比原先正常了，但是要说和接触特斯拉线圈之前相比那还是差得很远。

所以听我的，电子DIY有很多很多很多的风险，这其中有的风险咱冒的起有的咱冒不起，特斯拉线圈还是别玩了吧，我也不会告诉你们怎么做上哪买的。

等离子扬声器玩不好也就高压电一下烧两个口子了不得的了，死不了人。冒着脑组织损伤和丧命的风险就为了看个电弧还是算了吧。

包括之前写自制充电宝的时候我劝各位别想就是因为这样的风险，如果一味图便宜的话做出来的充电宝不爆炸也远不如正规厂商的充电宝安全，何必折腾想要好用的充电宝除了罗马仕买别的正规品牌不就完了总之电子DIY是个吃力不讨好的大坑，圈子里各种牛鬼蛇神都有，作为一个过来人我可以这么说，谁往里拉你你就打死谁绝对没有冤枉的我和里面的奸商斗了三年才把他们限制在比较收敛的程度，如果作为新人到了奸商的圈子里很容易成为奸商的提款机，弄不好还要被灌输一大堆伪科学的理论成为民科——那可就悲剧了

还不如学学怎么捡垃圾呢，将来家里配个电脑还能用得上少被坑点钱。玩电子，就是进去被人坑钱，没有有良心的大佬给你指条明路那玩电子DIY进去就是人为刀俎我为鱼肉，砸了钱也做不出来东西，即使万幸做出来也没炸，那也不是正经玩意电子DIY有很多坑，假元件什么的就不说了，很多电路图都是假的，不正规电路，怎么做都不管用，有的项目甚至连知识体系都是假的，淘汰技术淘汰的资料摆在那早就没人研究的玩意当好东西卖给你，损失点钱也就算了，弄不好还有人身财产风险

总之就这样吧，听我的，宁可捡垃圾也别玩什么电子DIY，真没有用，就是和我们一样拿奖了，将来也没人看这个，还不如多拿个学位，考点证，考研读博之类的这对你真的有用，而不是学他们会搞点东西就鼻孔朝天瞧不起这个瞧不起那个，被人排挤了就开始忽悠小白坑钱玩网络暴力搞权限，这些旁门左道学了真的耽误事，耽误的是整个人。之前写《茜色少女》漫评的时候我说了我自己为什么不能放下保护自己那个人格的外壳，很大程度就是因为我以前很长时间都在接触这样的圈子的破事，尔虞我诈太多了，现在一切真相大白咱也早就脱离这个茅坑所以我感觉我还是很幸运的，不少我的朋友不是还在里面打滚就是已经没机会脱离了，为他们祈祷吧。