第一次做設計 - 野心勃勃的計劃

現在人們說起“控製”，馬上想到的就是MCU。一個小小的芯片加上一些外圍電路，幾乎是無所不能。至於“定時”則更是不在話下：隨處可見的PC和手機，隨便哪個不能給出時間信號？但是，當我野心勃勃地開始我的計劃時，不要說用，就是聽，“MCU”這個詞兒我也都沒聽說過。

那個時候，國產的主流電子設備還是以真空管為主的仿蘇式設計，“傻大黑粗”是最明顯的特點。同時也開始有了一些以晶體管為基礎的東西，這就已經是很“新潮”的了。至於集成電路，就像是“皇上家的閨女”一樣，隻是聽說，至於用，那就想都不用想了。當時國產少的可憐的一點兒芯片，不但其貴無比，而且也嬌貴無比，一不留神就壞。我們單位裏有個試製組在一個設備試製中用到了一個什麽芯片，經常可以從他們實驗室的工作台上看到一堆一堆拆下來報廢的片子。那玩意兒，別說我還不懂，就是懂，我也用不起。因為我的頭兒早就告訴我了：沒錢！

對我來說，唯一可行的是用晶體管。在技術上這是我最熟悉的東西。在如何實現方麵也是相對最容易的。因為我們單位承擔了全廠的儀器儀表的維修任務，所以常規的元器件來源很方便，隻要以“儀器修理”的名義到倉庫領就是了。

要解決的關鍵問題是定時信號的產生，和對打印機的控製。所謂“定時”無非就是要有時鍾信號，這個今天看來不是個事兒的問題，在當時可著實是個“問題”。我希望這個控製器能以半個小時，或一個小時的間隔控製打印機。如何產生這麽長的時間間隔成了個棘手的事。用LC振蕩器，一是時間精度很難保證，再則這麽低的頻率，所需的電感和電容肯定奇大無比。用晶體振蕩器也不可行，不但體積巨大（前麵說過像個保溫瓶），而且由幾兆周的頻率分頻到我所需要的間隔，光分頻器就得做一個大箱子，那非得把人嚇著不可。

最後，我從那幾本“聖經”裏找到了辦法：可以用一個長延時的“單穩態觸發器”在加上幾級分頻器實現。於是，如何構成一個單穩態觸發器就成了我開始設計的第一步。從那兒開始，我了解了電阻電容的大小和其對應的RC時間常數之間的關係，學會了如何根據要求用公式計算電阻和電容的數值。而後麵的實驗又幫我懂得了那個理論上的公式與實際的結果因為各種因素影響會有多大的差距。

為了避免普通雙極晶體管的低內阻對長延時的影響，我用上了當時還挺新鮮的場效應管。可是，當時這種管子的保護很差，很容易壞。我隻好一次又一次去領新管子。我們科裏有個小材料庫，管庫房的是個胖大姐，平時好打個哈哈，開個玩笑。我總去領材料，她也知道我幹什麽了。去的次數多了，再進門，沒等我說話，她那兒就張嘴了：“又燒管子了?”然後順手把領料單往我這兒一扔：“填單子！”

因為我隻能是在幹完了手邊的活兒之後才能幹這個，時間就顯得不夠用。於是下班後的時間也用上了。那時單身一人，無牽無掛。有點兒空就一腦袋紮在了這裏。現在想起來，當時這麽大的勁頭，除了對這門東西的巨大興趣之外，恐怕沒有其他解釋了。

我用幾塊接線板，把所有的電路一塊一塊地搭了起來，按照設想的邏輯關係檢查驗證。最後證實這個方法是可行的。這個檢驗過程也使我對書上說的那些邏輯關係和條件有了最直觀的了解。這幾乎就相當於一堂大的實驗課。

實驗的過程結束後，就要做設備了。這個東西完成後應該是個什麽樣，我已經想好了。我早就瞄上了那台進口的頻率計。與我們已經常見的蘇式設計不同，那台頻率計外形精巧，線條流暢，墨綠色敷塑鋼板機箱，淺黃色麵板，讓人一看就覺得“高級”，有“檔次”。我的這個東西雖然是個“業餘”作品，可也不能讓人小瞧了，也得衝著這個“範兒”去才行。

我按照那台洋貨的機箱外形尺寸，按比例縮小，再根據我要放的東西確定了機箱結構和尺寸。又根據全部電路的功能，劃分成了幾塊，以此決定了各個電路板的功能分配和連接方式。整個係統的設計，被細化到了對下麵每塊板子的具體要求，，，許多年以後，在我聽了許多課，讀了不少書以後，回過頭來再看，才意識到，我那是完成了一個“自頂向下”的設計過程。

因為這是個“業餘”項目，所以也就談不上“團隊”合作。所有的事，都要我自己完成。設計電路，畫印製板，設計機箱，甚至幹鉗工，加工小的機箱零件，一律自己動手。剛開始幹這些當然不會，好在是當時的單位裏搞試製和修理工作的人不少，很容易找到老師。那時當師傅的看到年輕人來求教高興的很，手把手教會了，臨了還得誇一句：“年輕人，愛學習，好！”我的機械製圖就是那時學會的，甚至包括如何削鉛筆。幾年後上了大學，再上製圖課時交作業就跟玩兒似的了，弄的製圖老師看著直發愣：“你在哪兒學的？”

做那個設備的印製板完全是一個DIY的過程。材料是從印製板車間的廢料堆撿來的下腳料。印製板的布線則是名副其實的“畫”。當時沒有計算機輔助設計，所有印製板都要手工繪製。而我的這個東西又是“計劃”外的，隻做一件，所以不可能照相製版，隻能是用漆把連線直接描到敷銅板上。後來又從別的師傅那學來一招：用一種固定寬度的塑料條往板子上貼。這本來是用來貼到圖紙上後製版用的。把它貼到敷銅板上後直接拿去腐蝕製版時，電解液會由塑料條的邊緣滲透進去，弄得完成後的板子上的走線看上去像是狗啃過的。不過這好賴要比手畫的強多了。前些年在北美這邊的公司裏，和一個俄羅斯籍的工程師聊天，聽說他當年也幹過這一手兒。真是殊途同歸呀。

最後給機箱噴漆時我犯了難。當時廠裏的噴漆車間隻有灰色和草綠色兩種漆，不可能為我這麽個東西專門配別的顏色。而我又實在不甘心把我費盡心血設計出來的東西噴成個報話機的樣子。我硬著頭皮找到了科長，請求他批準我拿到廠外加工噴漆。大概他看我這幾個月的折騰有了點模樣兒，馬上就能見著東西了，於是就同意了。我找到了一家噴漆社，按照我的意願，給麵板刻字，並噴成了和那台外國貨一樣的米黃色。我沒有覆塑鋼板可用，就把用普通鋼板做的上下蓋板噴成了一樣的墨綠色。你別說，這個花“巨資”噴漆完成的機箱，和那台洋玩意兒放在一起，遠遠看去也能唬一氣了。

我記得給那個機箱噴漆，一共花了四十八塊錢。“巨額”投資，物有所值啊！

整機最後完成，完全達到了我的預期目標。它可以一次完成對四個頻率源的測試。測試時，隻要將那四個頻率源的輸出信號接到這個控製器的後麵板上，將控製器的輸出與基準頻率計連接。啟動後，這個係統就能每隔半小時或一小時對那四個頻率源循環測試一遍。那台打印機，隻能打出一條很窄的紙帶，和今天超市裏的收銀機打出的結果差不多。因為是機械打印，打出的數據經常是七扭八歪。可是它畢竟脫離了手工控製，既不用再手掐秒表算頻差，也不用手忙腳亂地換電纜抄數據了。根據需要還能對每個信號重複測量多次以避免隨機的測量錯誤。理論上說，一旦啟動，是測２４小時還是４８小時，甚至更長的時間就都隨你的便了。

我很得意地把這個結果演示給我們組的頭兒看，並迫不及待地希望馬上有一次正式測量，好好“顯擺顯擺”。頭兒看了後當然挺高興，說明當初他的認可沒有錯。他表示，這台設備可以投入“現役”使用了。但同時又給我潑了盆冷水：盡管是自動化了，可夜班還得上！

白忙活了！