APC
Atari Punk Console
當代聲響 W14 — 2026.05.25
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edu.pingshengwu.com/cs-w14-apc
材料表 — 請事先採買
| 項目 | 規格 | 數量 |
|---|
| IC | NE556N | 1 |
| IC 腳座 | 14-pin DIP（給 NE556 用） | 1 |
| 光敏電阻 LDR | 10–100K | 1 |
| 可變電阻 | 500K（需有鎖定螺帽） | 2 |
| 可變電阻 | 50K（需有鎖定螺帽） | 1 |
| 電阻 | 1K | 2 |
| 電阻 | 24K / 10K / 4.7K / 3K | 各 1 |
| 陶瓷電容 | 0.01uF (103) / 0.1uF (104) | 各 1 |
| 電解電容 | 10uF 12V+ | 1 |
| 音源母座 | TRS 雙聲道 3.5mm | 1 |
| LED | 3V 直插 | 1 |
| 搖臂開關 | ON/OFF 兩段（非三段） | 1 |
| 電源接頭 | 2pin 間距 3.8mm | 1 |
| 排針 | 5pin（2.54mm pitch） | 3 |
· 可變電阻買有鎖定螺帽的版本，可順便找旋鈕（knob）一起購入；單價約 NT$30–50。
可變電阻 Bourns
PDB181-K 規格 — 17mm 本體 / M7×0.75 螺紋 / 18T 刻齒軸 / 立式 PC pins ·
Mouser TW
5-pin 排針 × 3 條 — 2.54mm pitch · PCB ↔ 面板（POT / LDR / 開關）拉線用 · 40-pin 長條剪段
APC PCB 線路圖 — 對照採買清單與元件位置 · 圖：林俊遑（Notion 課程資料庫）
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完成品參考
林俊遑（俊遑學長）製作的範例 — 焊接整齊、外殼可選用整合電池與喇叭 · photo / build: 林俊遑
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APC — 雙 555 串接的方波合成電路
Signetics NE555N · 555 timer IC（兩顆 555 = 一顆 NE556）
原理
兩顆 555：一顆自激振盪，一顆單發脈衝，互相觸發 → 階梯式音高跳變（stepped tone）。
聲音特色
粗糙、刺耳、富泛音、有顆粒感 — Atari 2600 遊戲音效 × 龐克粗噪美學。
電路原型：Forrest Mims III, Engineer's Mini-Notebook: 555 Timer IC Circuits（Radio Shack, 1984）— 原名 Stepped Tone Generator。
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555 / NE556 timer IC
STM NE556（實體照片）+ 14-pin DIP 接腳圖（外型 + pin 功能）
歷史
1971 Signetics 推出，設計者 Hans Camenzind。至今仍是全球銷量最高 IC 之一，年產量數十億顆。
為什麼用 NE556
NE556 = 兩顆 555 包在同一顆 IC 裡，14 腳 DIP。兩段振盪共用電源、內部獨立，APC 一顆 NE556 即可。
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兩種工作模式 — 555 怎麼讓電壓「跳」
穩態 = 電壓停在某個值不動（像燈一直亮、或一直熄）。
脈衝 = 電壓短暫變化一下（像心跳「咚」一下、像按一下門鈴）。
Astable — 無穩態（像自動開關）
停不下來，ON-OFF-ON-OFF 一直跳 → 產生連續方波。
速度公式：f ≈ 1.44 / ((R1+2R2) · C)
APC 中由 POT1 控制速度（快 / 慢）。
Monostable — 單穩態（像門鈴）
平常安靜，被推一下就響一段時間，然後自己安靜。
脈衝寬度：t ≈ 1.1 · R · C
APC 中由 POT2 控制「響多久」。
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電路細節 — 接腳組態 & 旋鈕分工
接腳組態 — 為什麼這樣接
- Astable 段（左半 555）：pin 2 + pin 6 接在一起 → 不需外部觸發，自己持續振盪。
- Monostable 段（右半 555）：pin 12 + pin 13 接在一起（放電 / 門檻共用）。
- 串接點：astable 輸出 pin 5 → monostable 觸發 pin 8。
一句話：一顆 astable 555 在不停按另一顆 monostable 555 的觸發鈕。
旋鈕分工 — 各管什麼
- POT1（R1, 500K）：astable 速度 → 頻率。慢 = 像鼓點 / 馬達；快 = 連成持續音高。
- POT2（R3, 500K）：monostable 寬度 → 脈衝寬度，影響音色與階梯跳變。
- POT3（R4, 50K）：輸出端 → 音量。
當 POT2 寬度 > POT1 週期，部分觸發被「跳過」→ 階梯式跳音（下一頁解釋）。
datasheet / 接腳組態 · 圖：林俊遑（Notion 課程資料庫）
選材：單圈 trim pot 阻值變化快，聲音跳躍明顯；多圈精細可變電阻則音調轉變較平滑。
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Stepped Tone — 為什麼會「跳階」
R3（POT2）控制的是絕對脈衝寬度（單穩態被觸發後 ON 維持幾毫秒），不是比例式 duty cycle。把它調得比 R1 的觸發週期還長時，會發生奇怪的事 ↓
Astable：叩！叩！叩！叩！（拼命發射觸發）
Monostable：我上一發還沒結束，後面來的一概不理！
數學上：分頻（Frequency Division）。聽覺上：音高像走樓梯「啪、啪、啪」跳格 → 顆粒感的低科技合成音色。這就是 APC 的招牌聲。
⚠️ 但要記住：跳階是物理副產品，不是預先設計的音階。APC 是「會發出有趣噪音的裝置」，不是樂器。
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APC schematic — PCB & 配線參考
Source · 林俊遑（Notion 課程資料庫）
Source · blogspot — Atari Punk Console Schematic
PCB 焊接時對照此圖；POT1/POT2/POT3、LDR、開關、LED 位置標示在此。
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歷史 — Forrest M. Mims III
Who
1944 年生，美國科學作家，無正式工程學位。1970s 為 Radio Shack 撰寫《Engineer's Notebook》與《Mini-Notebook》系列。
所有電路手寫繪製、語言極簡，影響整代 DIY 文化（包括後來的 Maker Movement）。
Engineer's Mini-Notebook: 555 Timer IC Circuits（Radio Shack, 1984）— APC 原始出處
Mims 並未發明此拓樸 — 雙 555 串接是當時常見技巧 — 但他把它整理成可照圖製作的教學文件。知識門檻被一本書打開。
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命名流變 — 為何叫「Atari Punk Console」
1990s 後期到 2000s 初，DIY 合成器社群（Kaustic Machines 等）重新命名。
Atari
聽起來像早期 Atari 2600（1977）遊戲機的方波音效。
同一個電路，兩種文化身份。1980 = 教育性電子練習；2000s = 聲音武器 / 噪音玩具。
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譜系 — Circuit Bending & Handmade EM
Reed Ghazala — Circuit Bending
1960s 末偶然發現電路短路的聲音；1992 起在《Experimental Musical Instruments》發表；2005 出版 Circuit Bending: Build Your Own Alien Instruments（Wiley）。
立場：反工程、改造便宜玩具、追求意外。電路內部就是樂譜。
Wiley 出版頁 ·
anti-theory.com（Ghazala 個人站）
Nicolas Collins — Handmade EM
Handmade Electronic Music: The Art of Hardware Hacking（Routledge, 2006）。連結 David Tudor、Composers Inside Electronics、Norbert Möslang 等譜系。
主張：自製電路 = 一種作曲。元件值與訊號路徑的選擇，就是聲音與結構的決定。
作者書頁
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APC 變形 — 從基礎到改造
本課使用的版本已內建光敏電阻。以下為進一步可探索的方向：
| 改造 | 做法 | 聲音效果 |
|---|
| 光控頻率（本課內建） | LDR 取代部分固定電阻 | 手在電路上方移動 → 音高變化 |
| Body contact | 兩個金屬接點，靠人體電阻當可變電阻 | 觸碰皮膚改變音色，可雙人合奏 |
| 多顆並列 | 兩顆 APC 同時運作，輸出混合 | 互調、beating、複雜頻譜 |
| Voltage starve | 可變電壓供電（5V–9V） | 電路不穩定 → 出現 glitch |
| 加 envelope | 接 ADSR 電路控制輸出包絡 | 從持續噪音變成有節奏事件 |
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補充 — 電阻識別（APC 6 顆 · 一般/精密對照）
APC 用 1k ×2 / 3k / 4.7k / 10k / 24k 共 5 種阻值。每欄上 = 一般 5%（4 環金容差），下 = 精密 1%（5 環棕容差）。
1 kΩ ×2
5% · 棕 黑 紅 金
1% · 棕 黑 黑 棕 棕
3 kΩ
5% · 橙 黑 紅 金
1% · 橙 黑 黑 棕 棕
4.7 kΩ
5% · 黃 紫 紅 金
1% · 黃 紫 黑 棕 棕
10 kΩ
5% · 棕 黑 橙 金
1% · 棕 黑 黑 紅 棕
24 kΩ
5% · 紅 黃 橙 金
1% · 紅 黃 黑 紅 棕
A · 用三用電表量（3 步驟）
- 切 Ω 檔，挑略大於阻值的量程：1k/3k/4.7k → 20kΩ、10k/24k → 200kΩ（auto-ranging 不必選）
- 紅黑表筆兩腳碰電阻（無極性、任一向）— 手不要同時捏兩腳
- 讀數對標稱 ±5% (一般) 或 ±1% (精密)。顯
OL = 壞或選錯檔
B · 通用速查
4 環 5% = 2 位有效數字 × 倍數 × 容差金
5 環 1% = 3 位有效數字 × 倍數 × 容差棕
| 黑 0 |
棕 1 |
紅 2 |
橙 3 |
黃 4 |
| 綠 5 |
藍 6 |
紫 7 |
灰 8 |
白 9 |
同色表用於數字環與倍數環（倍數 = 10n）。精密電阻常為藍/綠色身。
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補充 — 搖頭開關（SPDT 3 pin）
APC 電源開關 — 撥到一邊接通 9V 電池，另一邊切斷。3 pin 但只用 2 pin（common + 一端）。
實體 / 接腳
中腳 = COM（不動點）；撥桿決定 COM 接到 1 或 3。SPST 用法 = 只接 COM + 一邊，撥另一邊就斷路。
符號 / 原理
純機械接點、無極性、無方向。撥桿物理性把 COM 連到 1 或 3，斷電瞬間有少量電火花（正常）。
此電路用法
電源開關（SPST 模式）：
- 9V 電池正極 → 開關 COM（pin 2）
- 開關 pin 1（或 3）→ PCB VCC 端子
- 未用到的那腳懸空（不接）
- 撥到「接通邊」 → 電池供電；撥到「懸空邊」 → 斷電
某些 PCB 直接幫你把 1 或 3 標 ON / OFF；對著絲印插即可。
焊接重點：3 腳全焊（撐住機構強度）· 撥桿方向對 PCB 絲印的 ON/OFF 標記 · 接反不會壞，但 ON/OFF 顛倒。
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補充 — 可變電阻（Potentiometer）
APC 用 500K ×2、50K ×1 — 兩顆 500K 控制兩顆 555 timer 的振盪頻率，是音色的主要操作介面。
實體 / 接腳
1 / 3 為兩端固定點（全電阻值之兩端），2 為 wiper（中間滑動接點）。旋轉軸改變 wiper 在電阻片上的位置。
符號 / 原理
全電阻 R13 固定，旋轉軸改變 R12 與 R23 的比例。1+3 接全電阻、2 接 wiper = 分壓器；1+2 或 2+3 = 可變電阻（rheostat）。
此電路用法
555 timer 頻率控制：
- 500K POT 串聯進 555 timer 的 timing 電阻路徑
- POT 改變 → RC 時間常數變 → 振盪頻率變
- 兩顆 500K = L/R 兩顆 555 各自控制 → 步階音高跳變（stepped tone）
- 50K = 額外調整參數（見 PCB 絲印標示）
選有鎖定螺帽的版本，可順便加旋鈕（knob）增加手感。
焊接重點：3 腳全焊，pin 1 / 3 對 PCB 絲印標記插入（接反不會壞，但旋轉方向反 — 順時針變逆時針）。POT 比其他元件高，最後焊。
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補充 — 光敏電阻（LDR / Photoresistor）
APC 內建光控頻率：手在電路上方移動 → LDR 受光量變 → 阻值變 → 音高跟著手勢變化。是 APC 最有「樂器感」的介面。
實體 / 接腳
頂面蛇形圖案 = 感光區（硫化鎘 CdS 半導體）；2 隻腳無極性，任一向插都可。常見編號 GL5516 / GL5528 / GL5537。
符號 / 原理
光多 → 半導體導電性高 → 阻值低（明亮 ~1kΩ）；光少 → 阻值高（全黑 ~1MΩ）。反應有慣性（毫秒級延遲），不是即時切換。
此電路用法
光控頻率（手勢介面）：
- LDR 串入 555 timing 路徑（取代或並聯部分固定電阻）
- 環境亮 → LDR 低阻 → 時間常數小 → 高頻；遮光 → 高阻 → 低頻
- 手在電路上方移動 → 音高跟著手勢變化（類似 Theremin 的 light 版）
- 放大鏡 / 手電筒可拉長動態範圍
APC BOM 規格 10K–100K = 中間亮度下的工作點。
焊接重點：無極性、任一向插；感光面朝上不要被遮住。腳留長些方便彎曲指向不同光源。CdS 不怕焊接溫度，但別過久（> 5 秒）。
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焊接前提醒
三條原則，做之前先念一遍。
1 · 從矮到高
先焊低矮元件（電阻、IC 腳座、跳線），再焊較高的（POT、jack、電解電容、開關）。
PCB 翻面焊接時，低元件被桌面壓住會自動貼齊；先焊高的會卡住沒辦法翻。
2 · 注意正負極
電解電容：白色條紋 / 短腳 = 負極（GND 側）。
LED：長腳 = 正極（+），短腳 = 負極（−）；殼內平邊也是負極。
反裝會炸 / 不亮 / 不發聲。下手前對照 PCB 絲印兩次。
3 · IC 用腳座
NE556 不直接焊在 PCB — 先焊 14-pin 腳座，等其他元件全部焊好、目視檢查無短路再插入 IC。
插入時注意缺口方向對齊 PCB 絲印；反插可能燒晶片。
焊完每一段先目視檢查（短路 / 冷焊 / 跳線缺漏）再通電，不要插電池後才發現問題。
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延伸閱讀 & 聆聽
Books
- Forrest M. Mims III, Engineer's Mini-Notebook: 555 Timer IC Circuits（Radio Shack, 1984）— APC 原始出處
- Forrest M. Mims III, Timer, Op Amp & Optoelectronic Circuits & Projects（Master Publishing, 2000）— 整合版選集 PDF
- Nicolas Collins, Handmade Electronic Music（Routledge, 2006）
- Reed Ghazala, Circuit Bending: Build Your Own Alien Instruments（Wiley, 2005）
- Ray Wilson, Make: Analog Synthesizers（Maker Media, 2013）
聆聽提示：聽 APC demo 時注意 stepped tone 的離散跳變，與普通掃頻的滑順差異 — 訓練耳朵分辨「掃」與「跳」。
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補充材料
基礎 APC 到進階改造範例。建議實作前先看 1–2 段建立聽覺印象。
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下週預告 W15 & 期末提醒
6/1 — APC (2/2) PCB 焊接
延續 W14：完成 PCB 焊接。
6/8 — 期末發表
期末會根據大家所有製作的練習打學期分數，所以課堂上所有的練習都要完成。
最後一週要帶過來給我，才會有理想的分數。
本週帶回
把麵包板原型錄一段 30 秒。找一個你自己最喜歡的旋鈕位置，下週帶來分享。
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