第七代便携式五灯直流电子管收音机
随着宝石4B2机壳的批量发售，论坛上很多理论及动手能力较强的老师都拿出了最新的作品，这种复古机壳制作的收音机确实非常有感觉。但是我作为90后年轻一代电子管爱好者，更加重注新颖的工业设计和展示电子管的美感。自2018年以来，我从最初产生了使用透明亚克力制作外壳的想法，到简单的设计付诸实践，制作了多代，多台便携式试验机，积累了一定的经验。这些收音机，除了采用了全新的极简、美观的工业设计理念外，最大的亮点就是提高了电子管收音机的实用性。以往的电子管收音机，采用交流旁热式电子管，总是甩不掉电源线，不便于搬动，抗干扰能力差。或者电池式电子管，则需要甲乙两组电池，消耗昂贵的干电池不说，续航时间短，频繁更换电池非常的麻烦，虽然现在有各种充电二次电池可选，但是由于乙电池电压高，需要多节串联，在充电和更换上仍然有很大的难度。因此，自2017年开始，我就尝试以各种办法来解决收音机的电源问题，最简单的办法就是向当年的振动子一样，将直流电转化为交流电，但是现在振动子及难找到，即便找到几个，由于寿命有限体积较大，也不便于使用。后来我就想到用晶体管来代替振动子产生交流电，在这个过程中实践了多种方法。最早采用晶体管正弦波振荡器，经三级共射电路隔离耦合，然后推动推挽电路，由于当时对逆变器的本质认识不足，对晶体管特性了解不够充分，对逆变器设计原则及要点不清晰，这台逆变器的效率是很低的，输入5-6W的功率，却只能输出0.8W不到的功率。后来认真学习了晶体管电路的特性，了解了基本原理，终于设计了第二代逆变器，逆变部分简化为四只三极管，由正弦波振荡器，共集推动级，推挽输出级组成，此时虽然效率有一定的提升，但是由于灯丝部分为线性稳压电路，采用比较复杂的压差放大电路，压降较大，灯丝整流管选择1N4007，效率很低。输出1.25V时，灯丝部分效率不足30%，逆变器输入功率达到3W左右，输出约0.8W，效率依然不高，且体积重量较大。后来做了第三代，大约一个巴掌大的体积，输入功率降至1.6w，输出功率约0.8W，效率提升较多，达到50%。此时我已经看到了采用正弦波逆变器给电子管中波便携式收音机供电的可能。
此后依次为蓝本，正弦波振荡器改为LM386文式桥振荡器，进一步缩小体积，终于可以装入屏蔽壳了，经过屏蔽壳，其输出可以完全做到电池般纯净而对收音机无任何干扰。在出色电源的加持下，便携式收音机实现了夜间上千公里的远程接收。当然这中间的小插曲是我曾经也试验过罗耶变换器，结果并不理想，由于要工作在变压器磁饱和状态，所以总会产生强电流脉冲，如果加入电感缓和脉冲则翻转速度受影响，效率会下降，干扰很大，不能实用 。 建议
1；如果能简化为PCB板，输出变压器直接用插针110/3v代用（收音机不是音响），磁棒140mm长度，体积可以更小，PCB板打样费用不高。
2；调谐、音量的数字可以直接刻在亚克力上，淘宝定做也不贵。 关于结构和体积，构造就不必多说了，大家可以一目了然。体积经过反复的设计推敲，现在确定为（长高厚190*105*45毫米），虽然原件紧密安装还可以在缩小一圈，由于没有合适的锂电池，缩小到（长高厚180*100*45）但是由于锂电池没有短这么一厘米的，只能采用容量为0.9安时的电池，现在为1.6AH，续航损失太大，有些得不偿失，所以暂时没有制作极限体积。但是有这个计划。从与参照物饮料瓶的大小来看，收音机的体积已经比较小了，电源模块的体积更是只比一节一号电池大一点，但是在这个体积里不但能输出所需高低压，而且还能提供15小时续航，个人认为是比较成功的。由于电位器的开关控制的是逆变器的通断，因此当关闭电源时，没有任何电流通过，也避免了过去电池式收音机只断开甲电造成的乙电缓慢消耗问题。另外由于逆变器自带稳压，当电池电压在100%-12.6V至10%-10V时的甲电输出在1.35V-1.2V之间，电压波动较小，有效的延长了电子管的寿命（电子管可做到终生免更换），并保证了收音机的灵敏度及音质在电池全容量周期内的稳定。 本帖最后由 直流电子管 于 2021-11-8 23:34 编辑
https://v.youku.com/v_show/id_XNTgxODkwNTUyNA==.html
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这是该型收音机的第二台试装机，解决了第一台试装机一些结构上的小问题，跟踪不良的问题，音质不佳及机震问题，进一步提高了逆变器的效率，但是由于收音机的中频LC回路Q值过高，制作变频级的时候装配引线有点长，造成变频级自激问题，调谐时有啸叫，收听弱台背景里有点自激叫声，仍不满意。希望在第三台试装机中解决这个问题，做出一台完美的机器。 直流电子管 发表于 2021-11-8 23:32
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这是该型收音机的第二台试装机，解决了第一台试装机一些结构上的小问题，跟踪不良的 ...
请上详细逆变器图。制作说明。 本帖最后由 直流电子管 于 2021-11-9 00:07 编辑
当然了，当时那种逆变器的工作频率约为1K，只能使用0.35片的矽钢片变压器，绕制变压器所需匝数较多，比较繁琐，变压器体积也比较大，线性稳压即使使用了AMS1117-1.5解决了体积问题，但是由于线性稳压器压差及滤波的要求，甲电部分的直流整流管输出端仍然需要控制在2.5V以上，这就要求设计在电池即将没电的时候甲电直流输出仍然达到2.5V，逆变器只能按照电池最低工作电压设计，效率较低。并且甲电滤波电容高达1000微法，即便使用6.3V电解解体积仍然较大。不能适应收音机体积进一步缩小的现实要求。要想进一步缩小收音机体积，就要在电源方面下功夫，一方面因为收音机缩小了，电源模块必然要缩小，只能采用更小容量的电池，于是为了续航要尽可能提高逆变器效率，另一方面电源模块总体的缩小，必然意味着逆变器也要缩小，缩小体积的最好办法就是提高频率，提高效率的最好办法是取消线性稳压部分，直接用直流负反馈控制振荡器的输出幅度，逆变器典型工作点设计在电池40%时的标准电压。当低于这个电压时，推挽输出级输出波形削顶，这样占空比提高稳定输出电压，但是由于仍然是正弦波驱动，所以是软开关状态，没有脉冲电流，谐波较弱也很好滤除。于是在晶体管收音机输出级的基础上，开发了三晶体管逆变器，将晶体管收音机输出级推动管加入正反馈变成能输出一定功率的哈特莱振荡器，在振荡器的发射级加入直流负反馈以控制振幅实现稳压输出。
图片是后来的逆变器，早期采用RM8磁芯，经计算RM8磁芯可输出较大功率，但是电池管五灯机消耗不足0.8W，采用RM6磁芯就足够了。后来改为了RM6磁芯以适应现在的电源壳体。
（图上两个伸出悬空的电阻是调整电源时的假负载电阻。）
这一种逆变器，实测输出甲电输出为1.3V，0.16A，乙电输出为67.5V，10mA，总共0.88W，输入为11.7V，110mA约1.29W，效率=输入/输出，0.88/1.29约68%，比较满意，1.6AH锂电池约可以工作15小时（输入电流会随着电池电压下降减少一些）。 本帖最后由 直流电子管 于 2021-11-8 23:15 编辑
关于收音机的电路采用了经典的北京生产的牡丹664A型电池收音机，属于当年比较高档的产品，配备了DM71调谐指示管，由于要减小体积和不必要的消耗，设计中就取消了调谐指示管。
由于高压部分设计输出值为67.5V，所以在帘栅电阻上有一定调整，减少了一些阻值。收音机没有采用电感交联的中频变压器，而是采用了电容交联中频变压器，谐振回路部分也改为了7*7*6的小型中频变压器。
采用此电路的原因，除了电路设计比较讲究以外（天线及本振回路我只用到中波部分），关键是在2P2这一级采用了电压负反馈，修正非线性失真提高音质。并且我在1B2的栅负压取得上进行了改进，原机采用的10M电阻产生自生栅负压，但是根据实则这个负压不算高约只有0.4V甚至更低。近处台大音量放音容易产生栅流而失真，远地台又不能发挥音频放大电路的效能。于是我采用3M电阻，从AGC处取得负压，经过实测，接收本地电台时AGC电压可达到-1V，在静态下也有0.2V左右，因此用AGC负压来提供1B2栅负压不仅能够保证强台时取得更低的负压保证不失真，并且1B2的夸导由于受到栅负压的控制，有了变夸导的作用。强台时放大倍数下降，弱台时放大倍数上升，因此收音机不但高频部分有自动增益控制，音频部分也加入了自动音量控制，实测效果很好。 好机器漂亮！！！ 技术派，值得点赞:victory: 1971sam 发表于 2021-11-9 08:40
建议
1；如果能简化为PCB板，输出变压器直接用插针110/3v代用（收音机不是音响），磁棒140mm长度，体积可 ...
体积是可以有限缩小一圈的，现在主要是没有合适的锂电池，如果是小一些的就要0.9AH了，小批量定制估计人家不给做，我计算了一下高度做到98毫米没问题，磁性天线可以用160毫米。长度可以再短十毫米，电子管紧紧靠在一起安装。输出变压器我一般还是比较在意的，都是自绕的分层绕制。一般是二夹一，矽钢片质量也好，铁芯是0.8舌宽*1.5叠厚的，为了减少漏感。总体来讲收音机音质还:lol 是十分令人满意的。即便用了PCB也是在底下做线路，金属骨架我是不会放弃的。:lol 确实想再设计更小一圈的机器，但是又不愿意放弃三寸扬声器，这是我专门找厂家定制的，非常好的做工和音质，所以只能有限缩小一些。今天下午我再从CAD上搞一搞，要是有160毫米扁磁棒就好了，就不耽误事。 你的直流电子管的每一代我都在看。确实觉得你很执着，坚持在一个品种上认真琢磨，不断有所收获。这精神确实可嘉。
但我又想，做直流电子管收音机的目的是什么呢？
它与晶体管收音机相比哪些是晶体管机无可替代的优点？哪些又是无法超越晶体管的东西。
我觉得，很多玩电子管的人，都比较排斥晶体管，为什呢不做混合机呢？
变频用晶体管，提高频率，提高变频增益。电子管最好的就是中放设计，双调谐和自动控制，保留它。低放，至少功率管要改晶体管推挽，增大输出功率。2P2输出不足100MW，电耗又占了大头，在便携机中实在是最大的缺陷。
以上胡想。仅供参考。
ZHANGDESHI 发表于 2021-11-9 12:29
你的直流电子管的每一代我都在看。确实觉得你很执着，坚持在一个品种上认真琢磨，不断有所收获。这精神确实 ...
喜欢电子管，不排斥晶体管，电源部分就是晶体管的，主要是基于一种怀旧技术的心态。电子管比起半导体收音机没有特别明显的优势，2P2在标准电压下的不失真输出有0.07W吧，毕竟屏耗才0.2W，过去纯喜欢电子管制作，也弄了单灯，两灯机，后来就是想把电子管外差机小型化，实用化，想做小也是看了国外同类早期产品的启发。 直流电子管 发表于 2021-11-9 13:13
喜欢电子管，不排斥晶体管，电源部分就是晶体管的，主要是基于一种怀旧技术的心态。电子管比起半导体收音 ...
支持玩下去。高兴、有兴趣就好。 直流电子管 发表于 2021-11-9 13:13
喜欢电子管，不排斥晶体管，电源部分就是晶体管的，主要是基于一种怀旧技术的心态。电子管比起半导体收音 ...
原来用双谐电感耦合方式，現在改为双谐电容耦合方式？哪么具体什么数据？谢谢。 直流管的真心爱人:lol