DRSSTC教程 第三章 - 特斯拉线圈的灭弧电路设计
前言
⠀⠀教程第三章后半部分将讲解一些基础电路知识，并利用这些知识设计特斯拉线圈的灭弧电路。
什么是特斯拉线圈的灭弧？
⠀⠀灭弧，字面意思上，就是让特斯拉线圈不产生电弧。
⠀⠀当然，灭弧不是让特斯拉线圈永远不再产生电弧，而是让它休息一会。通常，灭弧会让特斯拉线圈在一秒钟内休息几十到几百次。
⠀⠀特斯拉线圈的灭弧又称为中断。带有灭弧功能的DRSSTC，具有灭弧信号的输入端（电信号或光信号）。
⠀⠀如上图所示，灭弧信号是一个矩形波的信号电压，具有高电平（例如5V）和低电平（例如0V）两种电压值。随着时间变化，灭弧信号在这两个电压之间切换。
⠀⠀在本教程中，我们规定灭弧信号在高电平时（例如5V）允许特斯拉线圈工作，在低电平时（0V）使特斯拉线圈灭弧。（当然我们完全可以将两者反过来）
⠀⠀在输入特斯拉线圈的灭弧信号为高电平时，特斯拉线圈开始工作，驱动电路向谐振回路提供能量，之后特斯拉线圈开始放出电弧。
⠀⠀当灭弧信号转为低电平时，灭弧生效，驱动电路停止向初级回路提供能量，特斯拉线圈的输入功率降为零。由于特斯拉线圈不再向谐振回路补充功率，谐振回路中的能量快速耗散，电弧会渐渐消失。
为什么要给特斯拉线圈灭弧?
火花隙特斯拉线圈（SGTC）
⠀⠀SGTC的电路形式，导致它自带灭弧。SGTC电路中的打火器就是它的灭弧器。
⠀⠀上电后，高压电容组上的电压为零，而高压变压器开始为电容组充电。
⠀⠀此时，打火器未被击穿，特斯拉线圈的谐振回路被打火器断开。这个状态可以视为灭弧信号的低电平。
⠀⠀在电容电压上升到足够高后，打火器被电火花击穿，谐振回路被接通，开始振荡。此时特斯拉线圈开始工作，产生电弧，此时可以看做灭弧信号转为高电平。
⠀⠀随着SGTC的工作，谐振回路的能量逐渐被消耗。在谐振回路的电流不足以维持打火器中的电火花时，电火花熄灭，将特斯拉线圈的谐振回路断开。此时特斯拉线圈停止工作，此时可以看做灭弧信号再次转入了低电平。
⠀⠀所以，SGTC的主电容充电时，即为灭弧。
⠀⠀由于SGTC的主电容的相邻两次充能一般时间间隔很短（交流供电时为10mS），所以由于电弧产生的等离子体的残留，和我们的视觉暂留效应，电弧看起来是连续的。
真空管特斯拉线圈（VTTC）
⠀⠀VTTC加灭弧，主要是为了控制输入的功率。
⠀⠀真空管对阳极和栅极的耗散功率有严格的限制（超功率使用时会使电子管过热，缩短寿命）。为了在控制输入平均功率（也就是控制电子管的发热量）的前提下获得更大的瞬时功率，VTTC可以加入灭弧电路。
⠀⠀例如图中这台VTTC，每隔190mS，工作10mS左右。也就是灭弧信号每隔190mS的低电平，变为高电平并持续10mS。这种爆发式的工作，可以以较小的平均功率（控制发热）获得较大的瞬时功率（电弧长度）。
固态特斯拉线圈（SSTC）
⠀⠀SSTC的电路形式决定了它与SGTC的不同。SSTC是可以连续工作（CW）的。
⠀⠀只要初级线圈始终提供交变磁场，次级线圈就会一直谐振下去，也会连续的产生的高压去击穿空气。
⠀⠀那么高压一直击穿空气会怎么样？
⠀⠀次级线圈的放电尖端会优先把离它较近的空气都击穿掉。而在输入功率较小的时候，尖端在击穿掉周围的空气后，就没有额外的能量去击穿更远的空气了。
⠀⠀于是被击穿的空气都在放电尖端周围，这些细小的电弧围在一起，形成一簇电晕。
⠀⠀当然，当功率继续增大时，电晕放电的范围也会扩大，并有击穿更远空气的倾向。例如上图中右边的一簇电晕放电，向外伸出了一些电弧枝。
⠀⠀CW工作的SSTC通常功率较大而电弧较短。然而，通常我们都希望我们制作的SSTC能播放普通的音乐，所以通常我们制作的SSTC是连续工作的。
⠀⠀SSTC在连续工作时，我们可以通过PWM或电源调制等方式，连续改变电弧的功率，使其按照声音信号的波动规律去加热空气，通过空气的热胀冷缩，带来的气压的规律改变，产生声波，从而通过电弧播放音乐。
⠀⠀但是也有少数SSTC加入了灭弧的（ISSTC）。
⠀⠀在SSTC中，加入灭弧电路会产生的效果是输入功率减小，电弧长度增加和产生噪音。
⠀⠀输入功率减小很好理解。原本是连续工作的SSTC，现在由于灭弧信号的加入，变得开始断断续续的工作。所以工作的时间少了，输入的平均功率也就小了。输入的平均功率减小，可以减小功率器件的压力
⠀⠀前面我们说过，CW工作的SSTC的一直在均匀的击穿离放电尖端最近的空气，所以电弧是一小簇电晕。
⠀⠀不同的是，带有灭弧的SSTC可以间断的击穿空气。间断的重复频率足够高时，线圈会沿着上一次线圈工作产生的电弧在空气中形成的导电通道来产生新的电弧。于是电弧便有机会在之前形成的电弧上积累，进而击穿更远的距离，形成更长的电弧。
⠀⠀线圈的每次工作都会产生电弧加热空气，随着线圈的间断工作，空气被电弧周期性的加热。热胀冷缩带来的气压变化会转化为声波，我们便可以听到与灭弧信号频率相同的声音（很吵的）。
⠀⠀SSTC形成较长电弧的另一个途径是使用正弦半波供电。正弦半波供电时，形成的电弧形状与半波供电的VTTC相似。由于电源电压上升速率的缘故，电弧形状比较直，分叉少。
双谐振固态特斯拉线圈（DRSSTC）
⠀⠀理论上，DRSSTC同样可以像SSTC一样不加灭弧，CW工作。CWDRSSTC的电弧效果与CW工作的SSTC一样，是一簇电晕。而且由于DRSSTC是软开关工作，与SSTC相比效率更高。
⠀⠀但是，想想第二章中我们确定的DRSSTC的设计原则：初级回路要有较小的浪涌阻抗。
⠀⠀我们这样设计的目的是让DRSSTC的初级线圈中的电流快速的振升。如果我们不加灭弧，让DRSSTC连续工作。。嗯，初级线圈中的电流会大到让我们的空开跳闸，功率管爆炸。(当然上面那台线圈是个特例，它用低压供电，设计的浪涌阻抗还很大)
⠀⠀所以，我们需要给DRSSTC加入灭弧电路。在初级回路的电流振升到足够大后，就使DRSSTC的驱动电路停止为初级回路注入能量，以控制初级回路中的电流。
⠀⠀此外，加入灭弧的其他好处同样有很多。灭弧的加入，减小了DRSSTC输入的平均功率，减轻了功率管的压力。灭弧使DRSSTC爆发性工作，瞬时功率较大，可以在一次次工作中逐步击穿很远的空气，获得很长的电弧。
⠀⠀如果我们用方波音乐输入音乐灭弧电路（之后会设计），用灭弧电路产生的灭弧信号驱动DRSSTC，加入了灭弧的DRSSTC的电弧也能够播放简单的音乐。
如何实现灭弧？
⠀⠀我们要给特斯拉线圈加入灭弧功能，就要让驱动电路识别灭弧信号，并用灭弧信号来控制特斯拉线圈，这个部分内容属于驱动电路，我们在之后的章节中讲。
⠀⠀而在此之前，我们首先需要获得灭弧信号。灭弧信号就是一组矩形波，在矩形波高电平时允许特斯拉线圈工作而低电平时灭弧。
⠀⠀于是，我们需要设计并制作一个可以产生矩形波的电路。
⠀⠀这里我们先认识一下矩形波。把矩形波信号在时间推移下的变化规律画在坐标轴上，就得到了上面的波形图。
⠀⠀正弦波的周期，指的是正弦波的电压从某个点出发向右推移，直到再次回到这个电压点所经历的的时间。矩形波的周期也类似，图中的T即为矩形波的一个周期。
⠀⠀频率f是周期T的倒数。例如一个周期要持续2秒，那么每秒就有0.5个周期，频率就是0.5Hz。灭弧频率越高，特斯拉线圈发出的音调就越高。
⠀⠀正脉宽，是矩形波一个周期中高电平持续的时间。它代表灭弧信号一个周期内特斯拉线圈的工作的时间。
⠀⠀正占空比，是一个周期中矩形波高电平时间占总时间的百分比。它反映特斯拉线圈工作时间和休息时间的比例，占空比越大，特斯拉线圈平均工作的时间越长，输入功率也就越大。
特斯拉线圈对灭弧信号矩形波有什么要求？
对于SSTC：
⠀⠀SSTC对灭弧信号的频率没有限制（ 只要低于SSTC的谐振频率）。但是实际上太高或太低都没有意义。
⠀⠀通常SSTC灭弧信号的频率在1Hz-10KHz范围内。
⠀⠀只要输入功率不要超过电路所能承受的大小，SSTC对灭弧信号的占空比也没有限制，可以取0%-100%。
⠀⠀灭弧信号的占空比越大，SSTC在一个灭弧周期的平均工作时间就越长，输入功率就越大占空比0%就是灭弧信号总是低电平，SSTC一直不工作；100%就是灭弧信号一直是高电平，SSTC进入CW工作。
对于DRSSTC：
⠀⠀DRSSTC进行灭弧的主要目的是控制初级电流的振升。
⠀⠀我们知道，在参数固定时，DRSSTC初级电流振升的速度是确定的。
⠀⠀于是，我们可以使用正脉宽长度一定的信号，给DRSSTC做灭弧信号。这样，在灭弧信号的每个周期，DRSSTC的初级回路电流都能振升到相同的大小。我们可以调整灭弧信号正脉宽的大小，使电流能振升到的值处于安全范围内。
⠀⠀综上，我们可以用脉宽和频率两个参数来确定DRSSTC的灭弧信号。
⠀⠀通常，DRSSTC的灭弧信号脉宽在500uS（微秒）以内。
⠀⠀DRSSTC的初级电流振升速度是很快的，所以它的瞬时输入功率也是非常大的。这就要求DRSSTC的工作占空比不能太高。如果占空比设置的过高，会产生非常大的输入功率，对功率管和供电线路造成损坏。
⠀⠀在灭弧信号的脉宽确定后，其频率越高，DRSSTC的工作占空比就越高。所以，DRSSTC实际上对灭弧信号的频率也有限制。
⠀⠀通常DRSSTC灭弧信号的频率在1Hz-1000Hz范围内。工作脉宽固定后，DRSSTC的工作频率越高，输入功率越大。
如何搭建灭弧电路?
⠀⠀要搭建灭弧电路，我们需要用到一些电子元件，这里作一个简单的介绍。
新手向！有一定的电子基础者可以直接跳过这部分内容。
运算放大器（运放）：
⠀⠀运放的电路符号如上图。
⠀⠀它有两个输入端：同相输入端（其电压用U1表示）和反相输入端（其电压用U2表示）。 它有一个输出端，输出端的电压我们用Uo表示。
⠀⠀运放实现的电路功能是将输入的信号放大：Uo=A(U1-U2）*（开环）
⠀⠀它将两个输入端的电压相减后放大，我们称之为差分放大，其中A为开环放大倍数。
⠀⠀这个A有多大呢？很大。以常用的运放LM358为例，A=100000倍。
⠀⠀所以，一般来说我们不开环使用运放，因为开环使用时它放大倍数太大了，超过了一般电路的需求。过大的放大倍数也会使它的高频段增益严重衰减，通频带很窄。
⠀⠀上图是运放的几个实际应用电路图，这些电路的功能有求和，比例，积分，微分之类的。可以发现一个共同点，这些电路都在运放的输出端和反相输入端（-）引入了电路。
⠀⠀这种接法我们称之为负反馈。在深度负反馈（定义不解释了。。）下，运放组成的电路的放大倍数不由运放决定，而是由外围电路决定。
⠀⠀于是我们便可以通过负反馈，获得想要的放大倍数和电路功能。
⠀⠀深度负反馈电路的求解方法是“虚短”、“虚断”。
⠀⠀虚短：深度负反馈下运放的同相输入端和反相输入端的两个电压总是相等，类似于短路。
⠀⠀虚断：由于运放的输入电阻很大，同相输入端和反相输入端几乎没有输入电流，可以视为断路。
⠀⠀说多了。。。运放在DRSSTC的电路里用不到，大家了解一下就行。。。
电压比较器：
⠀⠀先来看看电压比较器的符号。嗯。。是不是。。跟运放一模一样？
Uo=A(U1-U2）*，是不是也一模一样？
⠀⠀没错。电压比较器就是开环使用的运放。电压比较器与运放的主要区别是，比较器的开环增益A更大，转换速度更快。但是由于比较器内部没有相位补偿电路，所以不能接成负反馈电路来使用。常用的电压比较器LM393的输出是集电极开路的，需要接上拉电阻才能输出信号。
⠀⠀在通常的、低频的电路中，运放可以替换电压比较器（反之不行）。
⠀⠀电压比较器的功能，也是将同相输入与反相输入差分放大（相减后放大）。
⠀⠀不过电压比较器是开环使用的，而它有巨大的放大倍数，所以只要U1比U2大一点，UO就会上升到最大值（约为电源电压）；只要U2比U1大一点，UO就会上升到最小值（约为电0V或负电源电压），相当于比较结果只有两个：大于和小于。
⠀⠀电子制作中常用的电压比较器LM393和常用的运放LM358都是8引脚的集成芯片，内部也都有两个功能模块，脚位也相同。它们的区别只是内部封装的功能模块一个是比较器，另一个是运放。
⠀⠀不过这里要注意LM393的输出没有上拉能力，需要加上拉电阻，而LM358的输出不需要上拉电阻。
电压比较器的应用：过零比较器
⠀⠀如图，电压比较器使用±12V双电源供电，左端为信号输入，右端为信号输出。电压比较器将输入的信号与GND（即0V）作比较，输出比较结果
⠀⠀红色曲线为输入，绿色曲线为输出。可以看到，当输入的正弦波大于0V时，输出的结果为电源电压（12V），当输入的正弦波变为小于0V时，输出的结果为负的电源电压（-12V）。
电压比较器的应用：过零滞回比较器
⠀⠀如图，电路左边是输入，右边是输出。可以看到，与过零比较器相比，电路多出来两个电阻。电路中引入了正反馈。
⠀⠀加入正反馈后，电路有了滞回特性。虽然输入电压上升到超过零，还要继续超过一个正的电压（我们称之为UT1），比较器才会输出正结果。当输入电压下降到低于零，还要继续下降到低于一个负的电压（我们称之为UT2），才会输出负的结果。
⠀⠀使用滞回比较器的好处是可以抵抗干扰。可以看出，在输入有高频干扰的正弦波信号时，过零比较器的输出出现了高频杂波，而过零滞回比较器的输出则没有被影响。
电压比较器的应用：单电源供电的过零滞回比较器
⠀⠀电路如图。单电源供电时，将输入信号用电容耦合到½Vcc，并将过零比较器原本的零电位也移到½Vcc。R17建立了正反馈，引入了滞回特性。这里的输入信号作为了反相输入，所以输出电压相位和输入电压是相反的。
⠀⠀绿色的是输入信号曲线，它被电容耦合到蓝色曲线，比较输出为红色曲线。
或非门：
⠀⠀在数字电路中，我们规定高电平（例如5V）为数字1，低电平（例如0V）为数字0。
⠀⠀或非门有输入A和B，输出Y。它的符号如上图：或门加一个小圈（表示非运算）。
⠀⠀或非门可以实现或非运算。当输入A和B都是0的时候，输出Y为1。其他三种输入情况下，输出Y都是0。
⠀⠀简单的数字电路知识相信大家都会，其他的“门”，例如与门非门之类的这里就不讲了，不知道的百度一下就行，一看就懂。
RS触发器：
⠀⠀两个或非门以奇怪的姿势连接起来，就构成了一个RS触发器（RS触发器还可以用与非门构成）
⠀⠀RS触发器有置位输入S、复位输入R、同相输出Q、反相输出“Q加一杠”。
⠀⠀RS触发器这的工作过程这里就不写了，大家通过或非门的连接，分析一下就能得到。这里给出结果，我们来看一下RS触发器能干什么。
⠀⠀置位操作：输入S=1，R=0，此时输出Q立刻变为1。
⠀⠀复位操作：输入S=0，R=1，此时输出Q立刻变为0。
⠀⠀状态保持：输入S=0，R=0，此时输出Q不变，为上一次置位或复位后的结果。
⠀⠀S=1，R=1通常不允许被输入，因为它会导致同相输出和反相输出相等。
NE555芯片：
⠀⠀介绍了这么多电路器件，我们终于能分析NE555芯片的原理了。
⠀⠀NE555芯片是业余电子制作中，使用非常多的一种时基集成电路芯片。使用NE555可以很方便构成无稳态、单稳态和双稳态电路。
⠀⠀我们来看一下NE555的结构图。NE555内部由三个5KΩ分压电阻、两个电压比较器和一个RS触发器构成。
⠀⠀NE555的3脚是矩形波信号的输出端，由RS触发器的输出Q经过放大后得到。NE555允许的的输出电流通常在100mA以上。
⠀⠀NE555的1脚和8脚分别是地（单电源的负极）和正电源（Vcc）输入。电源电压应在4.5-18V之间。
⠀⠀NE555的内部有3个分压电阻。在5脚没有外加电路的情况下，三个电阻可以分得⅔Vcc和⅓VCC两个电压，作为电压比较器的阈值电压。
⠀⠀6脚的输入电压高于⅔Vcc时，比较器A1输出1，将SR触发器复位，3脚输出变为低电平。
⠀⠀2脚的输入电压低于⅓VCC时，比较器A2输出1，将SR触发器置位，3脚输出变为高电平。
⠀⠀6脚的输入电压低于⅔Vcc且2脚的输入电压高于⅓VCC时，3脚输出维持上次改变后的值。
⠀⠀NE555输出的高电平约为电源电压，低电平约为0V。
⠀⠀7脚对地有一个三极管，输出为低电平的时候三极管导通，此时NE555可以从7脚吸收电流。不需要使用这个三极管时，将7脚悬空或接地。
⠀⠀4脚输入低电平时，触发器将复位并禁止置位。所以4脚输入低电平时，3脚的输出变为低电平并保持。不需要4脚的功能时应将4脚接入Vcc。
⠀⠀5脚如果接输入电压，则可以由外部改变上述⅔Vcc阈值，同时⅓Vcc也随之变为输入电压的一半。不需要改变时可以将5脚悬空或对地加一小电容（提高电路稳定性）。
⠀⠀NE555的8个引脚都介绍完了。下面来看看NE555可以用来干什么。
NE555组成的施密特反相器
⠀⠀如图，将NE555的2、6脚连接并作为信号输入，3脚作为信号输出。
⠀⠀当输入上升到⅔Vcc=8V时，NE555内部的RS触发器被电压比较器复位，输出变为低电平
⠀⠀当输入下降到⅓Vcc=4V时，NE555内部的RS触发器被电压比较器置位，输出变为高电平
⠀⠀工作波形如图所示。该电路的工作波形与之前讲的单电源供电的滞回比较器相似，均可把输入的波形整形为方波后反相输出，并具有一定的抗干扰能力。
NE555组成的矩形波振荡器
⠀⠀讲了这么多，还记得我们要做什么吗？我们要制作为特斯拉线圈产生灭弧信号的矩形波振荡器。
⠀⠀将施密特反相器首尾连接就能够成一个振荡器。由于直接相连的振荡频率由电路由电路延迟决定，通常频率过高，所以我们加入了RC延迟环节，电路如上图。
⠀⠀加入RC环节后，电路的振荡频率将由电阻和电容的大小决定。
⠀⠀于是我们把我们刚才用NE555搭的施密特反相器用电阻首尾相连，再加入振荡电容。
⠀⠀接通电路，电容C5上的电压为零，NE555输出高电平，通过R11开始给C5充电。
⠀⠀C5上的电压升高到⅔Vcc=8V时，NE555输出转为低电平，通过R11开始给C5放电。
⠀⠀C5上的电压降低到⅓Vcc=4V时，NE555输出转为高电平，通过R11开始给C5重新充电。
⠀⠀于是，NE555在不断给C5充放电的同时，也输出了我们需要的矩形波。当我们改变R11的大小时，输出矩形波的频率也会改变。
⠀⠀由于电路的输出总是在高低电平之间变化，没有稳定的状态，我们把这个电路称为无稳态（振荡器）电路。
⠀⠀将R11换成电位器，我们就可以得到一个频率可调的矩形波发生器。
NE555组成的单稳态电路
⠀⠀单稳态电路，即只有一个稳定状态的电路。NE555组成的单稳态电路如上图。
⠀⠀上电后，C5上的电压为零，NE555的2脚电压为12V，6脚电压为0V。假设NE555的3脚的输出在上电后为高电平，则7脚的三极管截止，C5通过R11充电，电压逐渐升高。
⠀⠀当C5的电压升高到⅔Vcc=8V时，6脚触发NE555内部的电压比较器，使RS触发器置零。
⠀⠀RS触发器置零后，NE555的输出变为低电平，7脚的三极管导通，将C5的电压快速泄放至零，并将R11接地，禁止C5充电。此时电路进入稳态，输出保持低电平不变
⠀⠀现在我们加上触发信号，电路的工作波形如上图。
⠀⠀当外部输入信号将2脚的电压下拉至⅓Vcc=4V时，RS触发器置位，NE555的输出变为高电平。同时7脚的三极管截止，C5开始通过R11充电。
⠀⠀当C5的电压升高到⅔Vcc=8V时，6脚触发NE555内部的电压比较器，使RS触发器置零，NE555的输出重新变为低电平，再次进入稳态。
⠀⠀所以，该电路只有输出为低电平一个稳态。当2脚输入负脉冲将电路触发后，电路将输出一个脉宽固定的矩形脉冲，之后返回稳态。矩形脉冲的脉宽为定时电容C5通过R11充电，从0V充到⅔Vcc=8V所需要的时间，元件参数固定时它是一个定值。
⠀⠀我们可以用NE555单稳态电路，输出固定脉宽矩形波，作为DRSSTC的灭弧信号。
⠀⠀但是我们考虑一种情况：2脚输入的负脉冲持续时间大于输出矩形脉冲的宽度时，会怎么样呢？
⠀⠀C5上的电压高于⅔Vcc=8V后，RS触发器被复位，而此时2脚电位为低电平，触发脉冲还没有消失，RS触发器同时也被置位。
⠀⠀之前说过，RS触发器通常不允许同时被置位和复位。在此电路中，这种现象的出现会导致输出矩形脉冲的宽度变长，超过设定值。
⠀⠀为了避免触发脉冲比输出脉冲更宽，我们需要在NE555的触发输入单稳态电路的输入端接入微分电路。
微分电路
⠀⠀用于NE555单稳态电路输入的微分电路如上图。
⠀⠀左端为电路的输入，接入矩形波信号，右端为电路的输出。电路将矩形波信号变为负脉冲，用于触发NE555单稳态电路。
⠀⠀电路的工作波形如上图。
⠀⠀输入的矩形波信号出现下降沿时，输出的电压瞬间被C1拉低，形成负脉冲。之后C1通过R2充电，使输出电压快速回升。
⠀⠀输入的矩形波信号出现上升沿时，C1通过D1放电。电路等待下一个下降沿的到来。
设计我们的灭弧电路
设计SSTC灭弧电路
⠀⠀SSTC灭弧电路要求频率和占空比可调。
⠀⠀我们之前设计过一个频率可调的矩形波发生电路，那么，如何让占空比也可调呢？
⠀⠀这里提供两种电路。
第一种电路
⠀⠀之前我们说过，施密特反相器组成的振荡器，通过定时电阻给定时电容充放电。
⠀⠀如果要改变占空比，就要改变定时电容的充电时间和它的放电时间之间的比例。
⠀⠀我们可以让定时电容的充电回路和放电回路的电阻不同。
⠀⠀我们设计的电路如图。通过两个二极管来分割定时电容的充电和放电回路，便可以通过电位器R1滑动端的位置来改变充放电回路电阻的比，进而调节输出矩形波的占空比。
⠀⠀该电路的缺点是，更改输出频率需要更换不同容量的电容C1，操作比较繁琐。
⠀⠀使用图中的元件参数，输出的矩形波频率约为130Hz。该频率与C1的容量成反比，例如将C1更换为10nF，则频率变为1300Hz。
⠀⠀电位器R1可以调节占空比，范围比0%-100%略小（由于限流电阻R2的存在）。
第二种电路
⠀⠀我们知道，NE555组成的振荡器，其振荡电容上的电压为三角波。所以我们可以通过一个PWM比较器来获得占空比可调的矩形波
⠀⠀我们设计的电路如上图。这个电路将555振荡器电容上的三角波引出，与一个⅓Vcc到⅔Vcc（由电位器R4调节）的直流基准用电压比较器作比较，便可获得占空比可调的矩形波信号。
⠀⠀电路中使用了运放LM358代替电压比较器。如果要使用电压比较器LM393，则输出应加上拉电阻。
⠀⠀工作波形如图，黄色的为三角波，蓝色水平线为直流基准。紫色为比较结果，即输出的矩形波。可以看到，蓝线比黄线高的时候输出为高电平。改变蓝色线的水平位置（调节R4）即可改变输出矩形波的占空比。
⠀⠀使用图中的元件参数，该电路通过电位器R1可以调节的频率范围约70Hz-700Hz。在R1不变的情况下，输出频率与C1的容量成反比。例如将C1更换为1uF，则频率调节范围变为7-70Hz。
⠀⠀该电路通过R4可以调节的占空比范围在0%-100%，实际制作电路时，R3和R5可以取小一些（例如91KΩ），以免因元器件参数的误差，导致占空比的调节范围达不到极限。
设计DRSSTC灭弧电路
⠀⠀DRSSTC灭弧电路要求频率和脉宽可调。所以我们可以用频率可调的振荡器 去驱动输出脉宽可调的单稳态电路，来产生DRSSTC的灭弧信号。
⠀⠀我们设计的电路如上图。左边的NE555组成了频率可调的矩形波振荡器，经过C2、D1、R3组成的微分电路变为负尖脉冲，送入NE555单稳态电路，由单稳态电路产生脉宽可调节的正脉冲。
⠀⠀仿真波形如上图。黄色线是振荡器产生的频率信号，蓝色线是微分电路输出的波形。紫色线为单稳态电路中定时电容C3上的电压，绿色线为单稳态输出的矩形脉冲。
⠀⠀使用图中的元件参数，该电路通过电位器R1可以调节的频率范围约70Hz-700Hz。在R1不变的情况下，输出频率与C1的容量成反比。例如将C1更换为1uF，则频率调节范围变为7-70Hz。
⠀⠀使用图中的元件参数，该电路通过电位器R4能调节的脉宽范围在20uS-350uS。在R4不变的情况下，输出脉宽与C3的容量成正比。例如将C1更换为3.3nF，则脉宽调节范围变为2uS-35uS。
⠀⠀在实际使用中一定要注意，不当的灭弧参数设置可能使功率管过流或输入功率过大，进而损坏DRSSTC。
设计DRSSTC音乐灭弧电路
⠀⠀想要让特斯拉线圈播放音乐，我们首先要有方波音乐。方波音乐是以方波作为乐器素材的单音轨音乐。
⠀⠀方波音乐可以通过将midi音乐的乐器声音素材换成方波，然后导出后做一下处理得到。
⠀⠀使用播放器播放方波音乐，播放器就会输出音乐对应频率的方波。
⠀⠀对于SSTC，要实现音乐灭弧，我们只需要把播放器输出的方波放大，然后直接当做SSTC的灭弧信号就可以。
⠀⠀对于DRSSTC，要实现音乐灭弧，我们需要把播放器输出的方波放大，然限制它的脉宽到DRSSTC需要的值，作为DRSSTC的灭弧信号。
⠀⠀这是我们设计的DRSSTC音乐灭弧电路。它由低通滤波器、滞回比较器、微分电路与单稳态触发器等组成。
⠀⠀音频信号从音频插座输入。输入的两个4148二极管是为了在意外情况下（例如电弧劈中音频线）将电压钳位以保护播放器。R1和C2组成了低通滤波器，滤除了DRSSTC工作时音频线可能接受到的高频干扰。
⠀⠀音频信号被送入单电源供电的过零滞回比较器，经过比较后变为方波。这里使用LM393比较器，所以加了上拉电阻。
⠀⠀比较器的方波经过微分电路变为负尖脉冲，输入单稳态电路，变为脉宽固定的信号，经过470Ω电阻限流后从灭弧输出插座输出。
⠀⠀由于电路中使用了滞回比较器，所以只有当方波音频信号的峰峰值达到200mV时（普通播放器均能达到），才能被灭弧电路成功的转换为灭弧信号。这提高了电路的抗干扰能力。
⠀⠀使用图中的元件参数，灭弧电路可输出的脉宽范围约40uS（微秒）至400uS。
灭弧信号的传输
⠀⠀做好灭弧电路之后，我们可以在调整好参数后将灭弧电路与特斯拉线圈的其他电路安放在一起，装在底座或机箱中。
⠀⠀或者，我们也可以将灭弧电路装入外壳，制成一台灭弧器。灭弧器通常远离特斯拉线圈，这样我们便可以远距离的调节特斯拉线圈的参数（不推荐在特斯拉线圈工作时调节它的参数）。
⠀⠀将灭弧器远离特斯拉线圈的另一个好处是，避免与灭弧器连接的音乐播放器（你的手机）被雷劈。。
⠀⠀目前来说，灭弧器与DRSSTC连接，传输信号的方式通常有两种：屏蔽线传输和光纤传输。
⠀⠀屏蔽线传输适合小功率的特斯拉线圈使用。灭弧器和特斯拉线圈的驱动板通过屏蔽线直接连接，电路简单可靠。但由于没有电气隔离，应注意驱动板不要与高压母线连接。使用时屏蔽线的外层应接地，避免被电弧劈中时造成损失。
⠀⠀光纤传输适合大功率的特斯拉线圈。光纤可以让灭弧信号在较远距离安全的传输。由于灭弧器和特斯拉线圈主体电气隔离，使用起来比较放心。
⠀⠀考虑到电路的简洁，且光纤头并非常规元件，不易购买，本教程将制作的小型DRSSTC不使用光纤。
⠀⠀除了这两种传输方式，大家有兴趣也可以研究其他的方式来传输灭弧信号。例如激光传输，红外线传输，光耦隔离传输之类的。。
灭弧器的电路已经确定，而焊接过程将在后续章节给出。
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