鑒于傳統特斯拉線圈的種種弊端，我在挑戰杯項目中提出了一種創新性的解決方案，利用了新式的器件，如 STM32 微控制器、CPLD 等構建了一種能在室內方便使用、安全可靠、功能齊全的雙諧振固態特斯拉線圈。

經過設計、計算，采用如下方法制作了次級線圈：在直徑 10cm 的有機玻璃管上，用直徑 0.23mm，絕緣層厚度 0.02mm 的漆包線密繞約 1500 匝。

實際測量得到：電感量 46.2mH，電阻 183Ω，和理論值相比小一些可能是因為繞制不是絕對緊密，匝數比 1500 匝少一些。此外還用測諧振頻點的方法確定了其寄生電容約 5pF。

在固定了次級的電感和電容后，根據串聯諧振條件選取了初級線圈和電容，考慮到初級回路的大電流特性，最終使用了 5nF 的高壓薄膜電容，用 10AWG 的線材繞制初級線圈，計算得到初級線圈電感量約為 9nH，對應于在 15cm 直徑的骨架上繞約 6 匝。

驅動電路的目標是給初級 LC 諧振回路諧振頻率相同的交流激勵，它的核心是一個反饋追頻的逆變全橋，為了防止功率管損壞，需要添加過流保護、并通過一個滅弧信號讓其間歇工作，同時全橋需要實現零電流關斷來減小發熱。

在原理上，我采用了 Steven Ward 在 2008 年給出的經典電路方案。

使用 CPLD 來實現其中的數字邏輯部分，這樣提升了集成度和穩定性，電路也可以做得更小。CPLD 多余的內部資源還可以用于其他功能。

通過大量的實驗，我發現，通過一些優化可以使電弧的發音明顯改善。由于當放電電極兩端固定后，產生的電弧長度就固定了，這樣在發音的穩定性上相比傳統特斯拉線圈擁有巨大優勢。

我們基于電弧本身的性質，通過調整參數，進行了高低音占空比補償，將最初的噪聲轉化為了非常悅耳的音樂。

疑問： 關于電磁信號檢測的問題，看到技術報告都是 L 和 C 進行并聯，但是有的說是串聯諧振有的說是并聯諧振來進行選頻。感覺串聯諧振通過的電流最大，而并聯諧振不管什么時候都會有不小的電壓吧?但是電路圖他們都是并聯的。

回復： 如果從電感中的所產生的電動勢角度來看，環路中的電感 L 和電容 C 形成了串聯諧振，于是在 C 上產生了更高的諧振電壓被后級檢波放大;

如果從后級輸入端口來看，LC 形成了并聯諧振，形成了一個選頻帶通電路，它只對電感中感應到的諧振頻率的信號產生較大的輸出，其他的信號則被濾除了。

總之，通過諧振電路，形成了對 20kHz 正弦信號的選擇，而將其它的干擾信號濾除。

疑問： 那個 rda5807 輸出的是一個正弦信號，AD 采集不到負值，現在需要加一個直流偏執電路，但是我感覺這個信號電路也是一個高頻的電路了直接加偏執電路的話會不會有影響啊?

回復： 這個電路只是將 RDA5807 輸出的信號中的交流成分重新偏置到單片機 AD 輸入電壓范圍的中點電壓，這樣就保證接收到的 Chirp 音頻信號始終處在 AD 轉換電壓范圍內。由于其中包括有隔直電容，所以不會對前級的電路產生影響。

審核編輯：湯梓紅