最小電路壓控振盪器
Reverse Avalanche Oscillator
當代聲響 W6 — 2026.03.30 · 一顆電晶體的自製音源 (1/2)
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edu.pingshengwu.com/cs-w6-vco
材料表 — 請事先採買
| 項目 | 規格 | 數量 |
|---|
| 電晶體 (NPN) | C9013 / S8050 / BC548 / SS9018（任一） | 1 |
| 電解電容 | 耐壓 >20V · 0.1uF–15uF（決定頻率） | 1 |
| 可變電阻 | 50K（音高旋鈕） | 1 |
| 電阻 | 1K（限流） | 1 |
| 電阻 | 1K（輸出串聯） | 1 |
| 電解電容 | 2.2uF（輸出耦合 → audio out） | 1 |
| LED | 直插 · 兼作振盪視覺化 | 1 |
| 3.5mm 音源母座 | 輸出 | 1 |
| 綠色端子台 | 2.54mm · 2P（電源輸入） | 1 |
| 杜邦母座 | 2.54mm · 1×3P | 2 |
| 9V 電池 + 電池扣 | 兩顆串聯 = 18V | 各 2 |
· 關鍵：兩顆 9V 串聯成 18V — 這個電路要靠高於 breadboard 常用值的電壓，把電晶體推進雪崩區（下頁解釋）。
完成品參考 — 洞洞板上：雙 9V（18V）、50K 音高旋鈕、3.5mm 輸出、C9013 電晶體
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這是什麼 — 為什麼叫 VCO？
嚴格說，這是最極簡的自激振盪器 — 一顆電晶體就能發聲，不用 555、不用 op-amp、不用微控制器。
VCO = Voltage-Controlled Oscillator
模組合成器的核心：用電壓控制音高的振盪器。電壓高 → 頻率高。
在 modular 世界裡，VCO 吃 1V/oct 的 CV 訊號決定音高。
為什麼這顆算 VCO 的雛形
它的振盪頻率對供電電壓敏感 — 改變電壓就改變音高。
本週用 50K 旋鈕手動控制；把旋鈕換成 CV 電壓，就是一顆土炮 VCO（第 11 頁延伸）。
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運作原理 — BJT 反向雪崩模式
一般用法 vs. 這裡的用法
正常：電晶體被設計來放大訊號（正向偏壓）。
這裡：把它反過來用 — 供電拉到崩潰電壓（約 12–18V）時，電晶體進入雪崩擊穿（reverse avalanche）。
振盪怎麼發生
- 電容透過電阻緩慢充電
- 電壓到崩潰點 → 電晶體突然導通
- 電容瞬間放電 → 一個尖脈衝
- 電壓掉下來 → 電晶體關閉 → 重新充電
週而復始 = 鋸齒/脈衝波 → 聲音。RC 值決定頻率。
這個「雪崩」本是 Leo Esaki 半導體研究中的副作用，被 DIY 社群拿來當音源 — 規格書外的用法（第 9 頁詳談）。
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電路圖 — 修正版 / 原始版 / LMNC 手繪
修正版（以此為準） · Q1 C9013（腳位見 p6）· R2 1k → C2 2.2µF 耦合 → audio out+
原始版（參考）· R2 100k 直接輸出，音量偏小
三張都是同一個電路。左 = 修正版（以此為準）：輸出改成 1k → 2.2uF 耦合電容（+ 朝節點側），音量才正常；中／右 = 原始版（100k 直接輸出，音量偏小），保留作參考對照。
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實體接線 — 照圖把元件接起來
接線圖（修正版）— 18V±、50K、10uF、C9013 E/B/C、輸出 1k → 2.2uF → audio out+
原始手繪版（參考）— 輸出為原始 100k 接法，對照用
完成品另一角度 — 對照確認每個元件位置
接線圖上電晶體標了 E / B / C — 但不同型號腳位順序不一樣，務必先查你手上那顆的 pinout（下一頁）。
輸出級（實測修正）：振盪節點 → 1k 串聯電阻 → 2.2uF 電解電容（+ 朝節點側）→ audio out+。耦合電容隔直流、1k 取代原 100k 把輸出阻抗降下來，音量才正常。
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電晶體腳位 — 三顆都不一樣！
全是 TO-92 包裝、NPN，但 E / B / C 的腳位順序各自不同。插之前一定要對照你手上型號的 pinout，接錯腳不會振盪。
C9013 · 1=E / 2=C / 3=B
S8050 · 1=E / 2=B / 3=C
BC548 · 1=C / 2=B / 3=E
看平面那一側、腳朝下：C9013 與 S8050 都是 E 在最左，但 C / B 位置互換；BC548 整個相反（C 在最左）。— 圖：componentsinfo.com
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電晶體崩潰電壓 — 為什麼挑型號要緊
不同電晶體的雪崩崩潰電壓不同 — 太高，18V 推不動不會響；太低，聲音與動態不同。同型號不同批號也會有差異。
| 電晶體型號 | 約略崩潰電壓 |
|---|
| 2N4401 | ~12.5V |
| SS9014 | ~12.5V |
| 2N4124 | ~12V |
| 2N3904 | ~12V |
| BD137 / BD139 | ~11V |
| BC337 | ~9V |
| SS9018 | ~8.2V |
讀這張表
崩潰電壓必須低於你的供電（18V），電路才會起振。表中型號全部 < 13V → 雙 9V 都推得動。
離散性 = 特色，不是 bug
每顆崩潰點不同 → 音高、音色略有差異。多買幾顆、實測挑聲音，是這類電路的常態玩法。
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焊接前提醒
三條原則，做之前先念一遍。
1 · 注意極性與腳位
電晶體：對照上一頁 pinout，E / B / C 別插錯。
電解電容：白條紋 / 短腳 = 負極。
LED：長腳 = 正極。
反裝不會響或不亮，下手前對兩次。
2 · 從矮到高
先焊電阻、跳線等低矮元件，再焊可變電阻、jack、電解電容等較高的。
翻面焊接時低元件被桌面壓住自動貼齊；先焊高的會卡住。
3 · 18V 的提醒
本電路用 18V（雙 9V 串聯），高於一般 breadboard。
電流極小、不危險，但別讓電池正負短路；通電前先目視檢查無短路 / 冷焊。
焊完先目視檢查再通電，不要接上電池才發現問題。先在麵包板上確認會響，再焊到板子。
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譜系與美學 — 規格書外的用法
把元件用「錯」
電晶體本來是放大器；反向跑進雪崩區，變成音源。這正是實驗電子音樂的常見策略 — 不照規格書用元件。
同譜系：Reed Ghazala 的 circuit bending、Nicolas Collins《Handmade Electronic Music》— 改造、短路、追求意外。
不是樂器，是會發聲的裝置
跳音、離散性、不穩定 — 這些是物理特性，不是預設好的音階。
聲音評估練習：聽起來像什麼？方波？脈衝？鋸齒？為什麼？把這顆當成研究對象而不是電子琴。
LMNC（Sam Battle）把這個極簡電路在 YouTube 推廣開來 — 一顆便宜電晶體 + 兩顆電池，知識門檻被一支影片打開。
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延伸 — 從振盪器到真正的 VCO
| 改造 | 做法 | 聲音效果 |
|---|
| 電壓控制音高（→ VCO） | 用可變/CV 電壓供電取代固定 18V | 電壓 → 音高，這才是名符其實的「VCO」 |
| 換電容值 | 0.1uF ↔ 15uF 之間試 | 小電容 = 高頻；大電容 = 低頻脈衝 / 節奏 |
| 多顆並聯 | 兩三顆同時跑、輸出混合 | 互調、beating → 簡易 drone |
| 換電晶體型號 | C9013 / S8050 / BC548 互換 | 崩潰點不同 → 音高與音色微差 |
| 進階：Red Bull 罐版 | LMNC 把電路裝進飲料罐 | 外殼即介面，body-contact 玩法 |
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延伸閱讀 & 聆聽
聆聽提示：把這顆振盪器的聲音和上週的接觸麥克風對照 — 一個是拾取世界的聲音，一個是從零生成聲音。兩種「聲音的來源」。
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下週 W7 — VCO (2/2)
04/06 — 完成與調校
延續本週：完成焊接、開機測試、調整 RC 值與旋鈕，找出自己喜歡的音色。
期末提醒
學期分數會根據所有製作的練習計算 — 課堂上每個 build 都要完成、最後帶來給我。
本週帶回
把麵包板原型錄一段 30 秒。轉動旋鈕掃過整個音域，找一個你最喜歡的位置，下週帶來分享。
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