【工程师博客】Philco收音机与“最先进”技术的变革

作者:ADI Direct Marketing Manager,David.kruh

我是为全球高性能信号处理解决方案领导厂商工作,我经常发表关于ADI公司的谈话或文章,介绍我们的半导体产品如何代表“最先进技术”。ADI公司面临的挑战(实际上,任何寻求技术优势的公司都面临这样的挑战)是推动先进技术的进步并使其在商业上可行。我的爱好是修复古董收音机,我从中了解到,大众消费收音机的早期也是如此。这项技术可能有八九十年历史,但正如我现在所展示的那样,有一些很好的例子可以说明,客观情况和创造力如何引导一些公司发现——或错过——那个“最有效点”。

Helios电气公司(生产碳弧灯)创立于1892年,1906年更名为费城蓄电池公司(制造电动车用电池),最后于1919年采用我们今天所知道的名称,Philco公司(当时它将注意力转向为消费者提供蓄电池,用于蓬勃发展的收音机行业),该公司一直在寻找能够满足市场需求的技术。例如,早期电池昂贵且易脏(需要监控和补充液体),因此Philco于1925年引入第一款“电池消除器”。今天我们称之为电源。那时候,它对那些家有电力的房主来说是一个福音,因为现在可以直接用墙上插座中的电源来驱动他们的收音机。(请注意,很多农村地区的家庭没有电力,仍然需要蓄电池来运行其收音机。Philco继续推销他们的电池来服务该市场,并维护他们的品牌,这样当TVA等“罗斯福新政”项目给南方的农场带来电力时,Philco成为房主们升级时的首选品牌。)

1926年,Philco决定加入广播大潮,但花了差不多三年时间才发布第一款收音机。这是因为他们看到了Atwater-Kent等收音机制造商一台一台地组装产品(成本高昂),因此不得不设定高昂的价格,限制了市场规模以及收音机听众人数。另一方面,Philco公司的策划人员看到Henry Ford利用组装生产线大幅度降低制造成本,因此他们选择用大规模生产方式生产收音机。根据维基百科,1928年推出第一款大规模生产收音机仅两年后,Philco便已成为美国的领先制造商,收音机销售超过600,000台,收入达3400万美元。对于大众市场来说,其中包括制作精良、美观而又便宜的“Cathedral”型号。针对喜欢尖端技术的用户,他们开发并销售“神秘控制器”——一种创新型单管无线遥控器。

Philco“神秘控制器”是第一款大众市场遥控器

然后,战争来临......

1941年底美国参加第二次世界大战之后,由于经济大萧条而仍旧奄奄一息的经济发生巨震,开始了与战争有关的疯狂生产。在接下来的四年中,Philco是政府的100强供应商之一,他们摒弃了几乎所有与战争无关的产品的设计和制造。1945年战争结束,对商业生产的限制被解除,Philco等制造商需要寻找可以快速生产并出售给渴望享受和平福利的国家的产品。以下两台收音机都是Philco 46-250型号,意思是它们是在战争结束后的第一年生产的。他们看起来一样,不是吗?

1946年生产的两台Philco 46-250型号收音机(作者收藏)

这两台收音机均采用胶木箱,仅有两个旋钮;一个是组合式开关与音量控制,另一个用于调谐美国境内的AM广播频段,两者均有几乎相同的“All American Five”设计,1930年后生产的大多数管式收音机都有这种设计。AA5收音机消除了战前流行的大型收音机中普遍存在的又大又笨的电源变压器,大大降低了收音机的制造和拥有成本,这在大萧条时期尤为重要。AA5的第一个“诀窍”是将所需的电子管数量减至最少。我将在未来的博客中介绍这一点,但现在重要的是要知道,在20世纪20年代和30年代,人们对电子管(以及导致信号失真的原因)有了更深的认识,设计人员可以将接收器的两个或更多级放入一个电子管中,因而帮助将电子管数量减少到五个。通常包括RF转换器、IF放大器、音频检波器/第一放大器、音频输出和整流器,这些器件可以实现最具成本效益、音响效果最佳的收音机。*

AA5是否有缺点?它有一个饱受诟病的问题——触电。这是因为电源线的一端连接到金属机箱,所以当收音机插入电源并打开后,就不能碰它。而谁不想为妻子和孩子购买那样的家电呢?(充分披露:AA5电源给了我一些惨痛的教训。痛得像地狱。你可能认为第一次触电后我就吸取了教训。或者第二次。或者......没关系。这是胶木的卖点之一,顺便说一句——它是一种绝佳的绝缘体。)

好,现在我们来谈谈这些收音机以及它们在改变“最先进技术”的故事中有何表现。如前所述,两者型号相同(46-250),但贴在每台收音机底座上的贴纸显示,标号有所不同。这些号码也被称为底盘号码,描述了每台收音机使用的基本电路版本:

两台收音机的产品贴纸

两个底盘之间的主要区别在于,左侧的122使用了“Octal”和“Loctal”电子管,而右侧的125只使用了Loctal电子管。正如上面所示,Octal有一个胶木制成的黑色底座。其粗大的引脚紧贴在金属套筒中,这些金属套筒呈环形排列在底盘上的胶木插座中。数十年间,Octal是无线电的主力器件。Loctal是Sylvania在20世纪30年代后期开发的一种相对较新型的电子管,用于汽车。它有一个铝合金底座,顾名思义,它被锁定在插座中。如电子管座的维基百科页面所述,Loctal的优点是与旧式Octal管引脚兼容。有趣的是,引脚兼容性仍然是当今半导体制造领域的一个卖点。

Loctal在我们今天讨论的46-250的两个版本中都存在,扮演着RF转换器、IF放大器和音频检波器/第一级放大器的角色。但左边的底盘122仍然有两个Octal管:一个35Z5用作整流器,一个50L6用作音频放大器。这告诉我们,122是较旧的型号,因为众所周知,像Philco这样的制造商不愿意丢掉库存的旧器件。但是,三个Loctal管说明,Philco用于前三级的老式胶木管库存肯定达到了某个点,此时使用新型Loctal技术在经济上是可行的。

事实证明,使用Loctal管的举措是采纳“最先进技术”,但有时候它辜负人们期望的一个很好的例子。根据维基百科,这些电子管“由于电解质腐蚀的累积,容易发生间歇性连接”。如果您要利用引脚兼容性的优势,您会发现Loctal管的引脚较小,放在较大Octal插座中会有“晃动”的倾向。升级不过如此。这些问题几年后才表现出来,Philco在战后生产的许多家庭台式收音机中使用了Loctal。

Loctal的历史有点粗略,说明了开发新技术的一个挑战,即一开始它被认为是“最先进的”技术,但后来证明它有许多缺陷,使其适销性大打折扣。然而,现在我们将看到音频输出管的故事将如何照亮不仅是收音机,而是所有电子设备的前进方向。再次查阅维基百科,其中解释道:“1938年开发了一种技术,采用全玻璃结构,引脚熔合在封闭的玻璃基座中。该技术被用于设计外形更小的管,被称为微型管......”微型管的优势在当今半导体行业中也有回声,诸如ADI等等公司生产和销售尺寸更小、功耗更低、散热更少的产品(主要因为管的灯丝更小)。尽管有这些缩减,其性能却优于之前的产品。这也许可以解释为什么对于46-250型号的下一个版本,Philco设计师调整了收音机的音频输出部分以支持下一代微型管50B5。很明显,使用较小的管子对Philco来说是有成本效益的,因为他们还必须在之前安装Octal 50L6的地方安装一个微型管插座。我们可以看看125底盘这一部分的特写照片:

音频输出管的微型插座适配器

更低的功耗和更小的管尺寸意味着Philco及其他希望保持竞争力的收音机制造商将放弃胶木箱,开始将其收音机放在战时开发的更便宜、更轻质的塑料外壳中。塑料不那么耐热,但不一定要耐热。最先进技术和商业常常携手并进,在胶木与塑料的竞争中,以及octal、loctal与微型管的竞争中都是如此。

我的收藏中有几台彩色塑料收音机,但我喜欢那些带有更大、更热octal管的老派胶木收音机。我的一位ADI同事喜欢说,“真正的收音机光彩四射”。在这则YouTube视频中,您可以听到125底盘46-250的声音。 视频: https://www.youtube.com/watch?v=_aELSBfGI0o

* AA5设计之所以有效(撇开触电风险),是因为收音机五个电子管的灯丝串联连接,电子管两端的压降接近线路电压(此数值多年来一直在变——改天我会为此写篇博客,现在我们只管将120V作为压降目标)。电子管名称中的前几位数字表示该电子管的压降,我们可以看到,Philco 46-250合计达106V。Philco为串联的电子管灯丝添加了一个2瓦80欧姆电阻,使电压再降低9V。是的,这意味着机柜内部不仅有电子管发热,还有电阻发热。这就是收音机背部有较大开口的原因——提供空气来散热。

显示有80欧姆电阻的Philco 46-250电源特写

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