收音机设计与制作漫谈——电池的困惑

收音机设计与制作漫谈——电池的困惑：

    对便携式收音机和袖珍式收音机来说，最关键的问题之一是选用什么类型的电池。这其中已经包含了几方面的内容，即电压，类型，容量。

    首先说电压。电池组的电压也就是收音机的工作电压。早年的晶体管收音机一般使用4节干电池，收音机在6V电压下工作。还有少数收音机使用3节，6节，8节干电池以及6F-22型积层干电池，收音机的工作电压在4.5V~12V之间。在文革年代，我国已经开始发展“经济型”收音机，它们只用一节1号大干电池，电路是按1.5V设计的。以后生产的产品在很大程度上受到日本收音机和收录音机的影响，大多使用2节，3节干电池作电源。在最高级的随身听中，几乎无一例外地采取1节可充电池的1.2V供电方案。 　　

    按照晶体管的原理分析，工作电压越低，其自身的热噪声电平也就越小。但事实上低压收音机的信噪比反而高于高压供电收音机，这是什么原因呢？其实晶体管在低压下工作还存在着失真大，增益低，动态范围小的严重问题。虽然三极管是电流器件，但它的放大增益取决于偏流和负载电阻的大小。负载电阻越大，增益越高，但电压降也越大。为了不让负载电阻分去太多的电压，低压机必须设计较小的电阻值，结果导致单极电流放大倍数的下降。为了弥补这种增益损失，低压机不得不增加1~2级放大电路，这样，在取得同样的输出电平的同时，电路噪音也被放大了K倍！ 　　

     1．5V收音机的静态电流调得较高，而动态电流更大，给电池加上了沉重的负担。一但电池内阻增加，就会产生“扑扑”的自激震荡。尤其是降压特性，当电池的端电压由1.5V将低到1.2V以下时，收音机的性能已经极大地下降了。老式的日产随身听都用两节甚至4节干电池，其AM波段的灵敏度，FM波段的立体声分离度，以及音频输出的保真度都比新式的使用单块口香糖电池的机器要好。我一点儿也搞不懂，有些技术的进步反而带来性能的下降，那么这种进步还有何实际意义呢？ 　　

    原来的上海无线电某厂生产了一种体积极小的袖珍式收音机，使用了一块6F-22型9V积层干电池，整机的静态电流仅仅4.2mA，其灵敏度之高，音色之美是当今的袖珍收音机不能比拟的。虽然6F-22电池的容量太小，价格昂贵，使这种产品不能普及，但是此机已充分体现出高压机在各方面的高性能优势！　　

    关于电池的另一个问题也让我长久以来一直不能认同，就是选用电池的类型。在这方面已经充分展现出了收音机设计者在思想上的保守性。从第一架直流供电的收音机发展至今，收音机的电路、元件、技术已经发生了天翻地覆的变化，但在电池方面却始终坚持如一 ——只用干电池。从目前的技术发展看干电池，它除了可以拿过来就用，不需充电这一优点以外，已经没有其它的价值了！普通的碳锌干电池早就该淘汰了，碱性干电池的容量也仅与镍氢电池相当，比不了二次锂电池。其高昂的费用也只能用于象野外作业那样的特殊场合。而作为普及率最高，应用最为广泛的收音机产品，为什么不选择可充电的镍氢电池作电源呢？这个问题我百思不得其解！(这是老话了,现在两德的高级机都用上了氢镍).在收音机里安装上镍氢电池，就没有必要设计适合经常开关的电池舱盖了，只要多加一只充电插座就可以了。对于高级收音机，袖珍式收音机，更应该选用锂二次电池作电源。它的单位体积容量更大，端电压更高，没有记忆特性，可反复充电的次数也更多。例如，用一节8.5*65尺寸的锂电池，电压3.6V，容量1850mAh，完全可以替代三节AA干电池或三节AAA镍氢电池，尺寸却小了不少。更有各种为手机设计的超薄型方块锂电池，片状锂电池，实际上都非常适合于收音机产品，哪一种不比干电池要先进？但哪怕是SONY SW-7600G，SW-07，YB-400那样的高级进口数调机也还是沿用了干电池。如果考虑到成本问题，轻镍电池的价格并不贵，更何况象SONY SW-07那样的高级收音机标价达2600￥呢？一架耗电量巨大的收音机实际上已经把它其他方面的优越性给完全毁损了! 这个问题大概没人在意, 只有设计者自己知道, 但绝对不能对外提及. 而收音机的使用者却大多数不太懂得这层道理, 出于机器性能方面的考虑买下来自己觉得满意的产品, 回来一用才觉得不对劲儿, 烧电池像烧煤球一样, 几个小时一组, 号称便携机却失去了便携的优势, 不得不靠电源适配器来供电, 如此, 设计那么小的体积有何用? 还不如买个台式机, 好在音质没得比.

     在这方面国外国内研制的高档数调便携机几乎都如此! 最常见的Sony 7600GR, 55,77, YB400, Sangen 909, 甚至像Sony 07那样小的机器, 谁测试一下它的静态电流和动态电流, 看看一组电池能用几个小时? 我记得一架国外有名的宽频手持机, 香烟盒一样的大小, 消耗电流竟然达到了280mA!在耗电量方面我们国内的高档数调机情况或许会好一点儿, DE1101, DE1102, PL-550, PL350等等比同类进口机器电流要少一点点, 但DE1103却是个例外, 静态电流就有75-85mA, 动态电流更大, 看到网友的文章提到新版1103已经减小了耗电量, 真是喜人的消息!在收音机的设计方面, 许多电源消耗都毫无意义, 这个问题比较令人遗憾. 例如, 用三极管作一个大电流的功率开关, 它的基极电流也必须要超过10mA才行, 否则c,e结的压降就会太大, 影响电源电压的稳定性, 这么大的控制电流就白白地消耗掉了. 如果改为场效应管或者采用稳压控制电路, 就可以使这个控制电流大为减小, 为什么不这样做, 就是为了节省那么一点点的资金, 降低成本. 小日本还有些设计更可气, 在LED上并联一个电阻, 似乎是故意要多消耗一些电流才甘心! 总而言之, 收音机的设计者对电流的消耗并不上心, 也不在意, 牺牲的是消费者的利益, 降低的是收音机的实用性.不知道大家是否有一个感觉, 当你使用那种极端耗电的收音机时心里无形间就会产生一种顾虑, 不敢, 或不舍得悠然自得地长时间开机收听! 因为你知道, 几个小时就会把电池报消, 即便用充电电池也够麻烦的了. 而使用那些省电的收音机, 听它半天也用不着顾虑. 小日本的作风就非常气人, 他们大概太富裕了, 尽设计耗电量巨大又靠干电池供电的收音机, 难道我们还要学习他们吗?      　

   　关于电池的容量问题，应当经过认真的估算。频繁地更换电池或充电会给收音机的使用带来很大的不便。按照一般的使用情况计算，每天平均使用3小时，则最短的电池一次寿命也应该不少于3Χ7=21h，即不少于一周。这样，如果收音机的平均耗电有40mA，那么电池的容量就不能小于40X21=840mAh。以此方式计算，可以正确地选择电池的容量，避免象SONY早期的单节电池的磁带随身听那样，换一节电池大约只能听不到1天，这才是设计上的大败笔！这样的收音机即便再高级我也不会买。