多功能高保真等離子揚(yáng)聲器

等離子揚(yáng)聲器理論上可最大限度還原聲音的真實(shí)音色。本項(xiàng)目多功能高保真等離子揚(yáng)聲器耗材成本低，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)多功能，可批量生產(chǎn)。

【關(guān)鍵詞】高保真揚(yáng)聲器 多功能揚(yáng)聲器 等離子揚(yáng)聲器

傳統(tǒng)等離子揚(yáng)聲器的信號調(diào)制方式為`，脈寬調(diào)制”或“高頻基帶調(diào)幅”這些調(diào)制方式不但電路復(fù)雜而且都為有損調(diào)制會破壞音頻信號的保真度問題，本項(xiàng)目在等離子揚(yáng)聲器變壓器的低壓回路中串聯(lián)一顆控制管半導(dǎo)體管或電子管控制輸入電流，由于等離子揚(yáng)聲器是一種甲類揚(yáng)聲器，驅(qū)動它既需要交流分量也要直流分量，利用這一特性輸入電路既是屏極的“偏置電阻”又是“負(fù)載”這樣帶來的好處顯而易見直接對音頻信號放大，減少信號失真、得到更好的低頻響應(yīng)、減小系統(tǒng)體積等。

通常認(rèn)為，等離子揚(yáng)聲器在工作時(shí)間中會產(chǎn)生臭氧。但是，由于臭氧的熱狀態(tài)是不穩(wěn)定的，所以在放電時(shí)伴隨著高溫的條件下，因?yàn)槌粞鯇⒀杆俜纸鉃檠醴肿樱猿粞跏遣豢赡苄纬傻?。本?xiàng)目認(rèn)為在電弧穩(wěn)定的不會出現(xiàn)斷裂的情況下產(chǎn)生臭氧的量幾乎是微弱的不存在的，只有在產(chǎn)生放電并伴有啪啪的聲音產(chǎn)生時(shí)才會放出臭氧，所以在音量可接受的范圍內(nèi)可考慮為了保證電弧穩(wěn)定性而減小電極之間的距離。

對于價(jià)格高昂問題，本項(xiàng)目結(jié)構(gòu)簡單，為純電路設(shè)計(jì)并不需要一些奧貴的芯片，并且可以分使用場所而訂制，如果批量生產(chǎn)的化造價(jià)會更低。

1 項(xiàng)目的背景

普通揚(yáng)聲器都是采用振膜振動帶動空氣發(fā)聲，這種結(jié)構(gòu)雖然發(fā)聲效率很高，但是由于參與振動的組件質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于空氣質(zhì)量這就不可避免的會引起瞬態(tài)失真和高頻響應(yīng)不足的問題。

等離子揚(yáng)聲器技術(shù)在國外很早就有人提出，它舍棄了振膜通過直接驅(qū)動空氣發(fā)聲理論上可以解決普通揚(yáng)聲器的失真問題， 作為某些工業(yè)品產(chǎn)出機(jī)構(gòu)生產(chǎn)的基于電暈放電原理的離子揚(yáng)聲器已經(jīng)獲得了廣泛的傳播。它的主要優(yōu)點(diǎn)—利用高壓電振蕩的幅度調(diào)制產(chǎn)生放電而發(fā)聲。

2 項(xiàng)目實(shí)施方案

2.1 實(shí)現(xiàn)空氣的電離讓產(chǎn)生穩(wěn)定的等離子體火焰

經(jīng)過對基本逆變電路ZVS、NE555和TL494的電路進(jìn)行比較和實(shí)驗(yàn)最終選擇了ZVS雙管推挽電路，優(yōu)點(diǎn)輸出功率大可達(dá)KW發(fā)熱最小，結(jié)構(gòu)簡單穩(wěn)定，輸出波形接近正弦波。

用Multisim仿真了一下ZVS。圖1是仿真結(jié)果。

其中電源電壓Vcc=12V，但是扼流圈L1后面的電壓Uin最高能達(dá)到18.6V，超過了電源電壓，其實(shí)這是可以計(jì)算出來的，因?yàn)橹C振LC并聯(lián)回路波形是一個(gè)正弦波，即圖中Ud1-Ud2，由于MOS管隔半個(gè)周期交替導(dǎo)通接地，L1后面的電壓就相當(dāng)于正弦波經(jīng)過全波整流，周期為原來的一半，又由于扼流電感L1是通直流阻交流的，Uin的直流等效電壓應(yīng)該等于Vcc，這個(gè)需要對其積分求平均，用公式表示就是：

那么LC回路的電壓峰值就是：

2.2 實(shí)現(xiàn)多功能化

在等子揚(yáng)聲器的逆變區(qū)做出了改進(jìn)并添加了多個(gè)開關(guān)以便實(shí)現(xiàn)多功能化，通過控制不同的開關(guān)或者更換不同的組件來實(shí)現(xiàn)不同的功能。單獨(dú)的控制開關(guān)可實(shí)現(xiàn)臭氧的發(fā)生和等離子體的溫度的控制。其次通過更換次級上相連的組件可實(shí)現(xiàn)其他多種功能。如可接臭氧管、雅各布天梯和靜電除塵器等。也可作漂浮及電印花等實(shí)驗(yàn)。

在播放高質(zhì)量的音樂的同時(shí)還可在陰極上連接燈管，隨音樂的變化燈管也在隨之變化如同節(jié)奏燈一般。

2.3 外觀的設(shè)計(jì)

總分為三部分，分別為上、中、下三層，上層分內(nèi)外兩層里層為耐高溫石英制作而成，外層為有機(jī)玻璃制作而成。中層和下層用耐氧化的鋁板制成。

3 本項(xiàng)目電路設(shè)計(jì)

4 小結(jié)

多功能等離子揚(yáng)聲器：可作為等離子音響使用；作為臭氧發(fā)生器：可家用凈化空氣殺菌和除甲醛，可用于實(shí)驗(yàn)室醫(yī)療等來消毒滅菌；作為雅各布天梯：可用于科學(xué)演示；作為等離子加熱設(shè)備：等離子加熱設(shè)備相對于酒精燈酒精爐具有較高的安全性，且可控性強(qiáng)、易操作、易儲存、易運(yùn)輸。

作者簡介

王華泉（1992-），男，回族，寧夏回族自治區(qū)固原市人。本科在校學(xué)生，研究方向?yàn)殡娐放c系統(tǒng)、電磁場與微波技術(shù)、集成電路研究。

作者單位

1.北方民族大學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)院 寧夏回族自治區(qū)銀川市 750021

2.北方民族大學(xué)基礎(chǔ)教育學(xué)院 寧夏回族自治區(qū)銀川市 750021