業(yè)余繞制輸出變壓器參數(shù)和公式計(jì)算

1、一般業(yè)余繞制輸出變壓器不必過(guò)多注重理論參數(shù)和公式計(jì)算，但有三項(xiàng)指標(biāo)必須重視：1.輸出變壓器阻抗。2.盡量大的電感量。3盡量小的分布電容。對(duì)于輸出變壓器阻抗，理論上講即變壓器阻抗必須和功放管內(nèi)阻一致，這樣才能達(dá)到該功放管的最大設(shè)計(jì)功率，但實(shí)際制作膽機(jī)時(shí)，往往為了最佳音質(zhì)而舍棄最佳功率，因而一般都取變壓器阻抗遠(yuǎn)大于膽管內(nèi)阻。以805管為例，本人一般設(shè)計(jì)變壓器時(shí)都取其膽內(nèi)阻的35倍，因?yàn)橛腥绱舜蟮挠嗔?，所以只要按原設(shè)計(jì)者提供的數(shù)據(jù)繞制，一般都不會(huì)有什么問(wèn)題。盡量大的電感量和盡量小的分布電容，電感量大則低頻好，分布電容小則高頻好，但這本身就是一對(duì)矛盾，因?yàn)橐姼辛看髣t分布電容必然也大，要分布電容小則電

2、感量也必然會(huì)小，如何解決這一對(duì)矛盾，既要電感量大，以保持低頻好，又要分布電容小以保持好的高頻，這就是我們繞制輸出變壓器以保證音質(zhì)的關(guān)鍵所在。如何解決好這一對(duì)矛盾呢下面詳細(xì)談?wù)剛€(gè)人的制作體會(huì)，不對(duì)之處請(qǐng)大家討論。1 .為保證有盡量大的電感量，一定要選擇大規(guī)格的鐵芯，只有大規(guī)格鐵芯才是大電感量的重要保證，市售成品機(jī)往往低頻下潛不深、缺乏彈性、沒(méi)有沖擊力，速度慢的重要因素都在其為節(jié)約成本選用鐵芯太小所致，尤其是單端機(jī)，因?yàn)橐鳉饪p，鐵芯規(guī)格小了肯定是不行的，本人用于1020W的小功率單端機(jī)的輸出牛鐵芯決不會(huì)小于舌寬35mm,疊厚不得小于65mm,即35X65以上。而大功率單端機(jī)的輸出牛一般都用舌寬4

3、1mm,疊厚75mm,也就是41X75以上，以保證該輸出牛有足夠的電感量，從而保證低頻有很好的下潛，彈性和速度。2 .為保證有盡量小的分布電容：a.各繞組盡量分多層繞制，一般來(lái)講初級(jí)繞組不得小于57層，次級(jí)繞組也必須分57層，夾在初級(jí)繞組當(dāng)中，因?yàn)檫@樣即有很好的藕合，且各繞組的分布電容呈串聯(lián)結(jié)構(gòu)，而電容是越串聯(lián)越小的。b.注意繞制工藝，手法也是減少分布電容的重要措施。第一，繞制時(shí)線圈一定要拉緊，越緊越好，這也是高級(jí)輸出牛只能手工繞制，不能機(jī)器繞制的原因所在，但不一定要排列十分整齊，有少量亂層對(duì)分布電容相反有好處。第二，線間絕緣層越薄越好，如有繞制經(jīng)驗(yàn)，有耐心，用繞一層刷一層快干漆更好，但剛開(kāi)始

4、繞制本人推薦用普通封裝紙箱的不干膠膠帶，但必須用不透明的那種，透明的反而不好用。每繞一層就用不干膠帶封一層，初級(jí)與次級(jí)間封兩層，因其薄膜很薄且有很好的固定作用。第三，次級(jí)繞組盡量均勻稀繞，盡量不要象初級(jí)那樣排的過(guò)密，但一定要拉緊。3 .線材選用：因我們選用的鐵芯較大，相應(yīng)的窗口也就較大，對(duì)我們選用線材帶來(lái)了好處，一般初級(jí)可選用直徑的高強(qiáng)度漆包線，次級(jí)選用直徑的高強(qiáng)度漆包線，視鐵芯窗口大小而定。用這種規(guī)格線材既可以拉緊，又可減小變壓器的直流電阻，從而減小了變壓器的銅損和鐵損，對(duì)改善音質(zhì)非常有利。4 .關(guān)于鐵芯質(zhì)量選擇：對(duì)于一個(gè)裝機(jī)高手來(lái)講，有了一副好鐵芯就等于成功了一半。鐵芯除規(guī)格大小外，還有一

5、個(gè)重要參數(shù)，就是必須選用片厚的，片厚的鐵芯因有渦流產(chǎn)生只能用作電源變壓器，不能用于輸出牛，如能找到以下的光面冷軋鐵芯則更好，但其含硅量不一定要很高，中等就可以了。5 .關(guān)于骨架：一般各種規(guī)格的骨架市面都有售，也可自制，但自制較麻煩。輸出牛是膽機(jī)的咽喉，其內(nèi)在品質(zhì)的優(yōu)劣直接影響著整機(jī)的重放質(zhì)量。由于輸出牛的專(zhuān)業(yè)性較強(qiáng)，加之考慮廠家的利益，故很少有刊物作高保真輸出牛的介紹。發(fā)燒友在評(píng)論某某膽機(jī)之輸出牛時(shí)僅以外表或者品牌效應(yīng)點(diǎn)評(píng)，甚至僅以個(gè)人聽(tīng)感為依據(jù)，缺乏對(duì)輸出牛的定性的認(rèn)識(shí)(雖然變壓器所涉及的技術(shù)并不深，但一支高保真輸出牛并非人人都能作得好的)。另外各膽機(jī)生產(chǎn)廠所生產(chǎn)的輸出?？梢哉f(shuō)各具特色，各有

6、千秋。對(duì)于稱得上“HFi”級(jí)(嚴(yán)格地講膽機(jī)的輸出牛無(wú)法算Hi-Fi)的輸出牛，一個(gè)廠家一個(gè)味；甚至一個(gè)批次一種音色。當(dāng)然在這云云眾生”眾多的膽機(jī)中，也不乏有那不夠Hi-Fi甚至失真較大，頻率響應(yīng)較窄的輸出牛濫竽充數(shù)而我們業(yè)余發(fā)燒友又無(wú)孫悟空”那火眼金睛”,來(lái)識(shí)破那些笨?！薄１緛?lái)不夠Hi-Fi的?！?，卻奉為上品，那可就殘了。這里筆者給大家談一談膽機(jī)的輸出牛及其業(yè)余測(cè)試方法，讓大家對(duì)?！庇幸粋€(gè)定性的了解和認(rèn)識(shí)，也讓輸出牛不在那么牛氣”。一顆理想的Hi-FI輸出牛要求其：1 .初級(jí)電感(pri-inductor)為無(wú)窮大(infinite),以應(yīng)付很低的低頻信號(hào)；2 .漏感(leakage)為零,分

7、布電感(distributedinductance)、電容(distributedcapacitance為零,以便高保真的傳輸現(xiàn)代音樂(lè)的超高頻信號(hào)；3 .不產(chǎn)生各種形式的串聯(lián)或并聯(lián)諧振(resonance),以免使音頻信號(hào)發(fā)生畸變(distortion);4 .不產(chǎn)生任何非線性(nonlineardistortion)或相位延遲失真(phase-delaydistortion)。從變壓器的原理上講，現(xiàn)今無(wú)論何種形式的變壓器均無(wú)法同時(shí)滿足以上條件的。首先說(shuō)變壓器要用鐵心(core)做導(dǎo)磁媒體，其非線性失真一般很大。再有若需諾大的初級(jí)電感(pri-inductor),其漏感(leakage)、分布

8、電感、電容亦隨之加大。滿足了第1項(xiàng)，就要損失第2項(xiàng)，互為矛盾。且較大的初級(jí)電感又可使相位失真加大，動(dòng)態(tài)范圍(dynamicrenge)減小?？吹竭@里發(fā)燒友可能要問(wèn)，照你的?！?謬)論，膽機(jī)就不能算Hi-Fi音響了你是不是一個(gè)恨膽狂”，然也，相反我是卻個(gè)膽機(jī)迷，且快至如醉如癡之地步。常言道愛(ài)之深，則之切本人對(duì)膽機(jī)并非盲目的崇拜，而是從其優(yōu)點(diǎn)中找出可以改進(jìn)的不足，無(wú)法改進(jìn)的不足之處，才認(rèn)為是殘缺的美一只寬頻響(freguencyresponse)的輸出牛，要求在滿足高頻的情況下，盡量增加初級(jí)電感，以使頻響曲線向低端延伸。亦或在滿足低頻的情況下，盡量減小分布電容(distributedcapacit

9、ance)及漏感(leakageinductance)以使高頻更靚。但兩者總是互為矛盾，故頻響不可能很寬。現(xiàn)今的輸出牛大多采用高質(zhì)量的鐵心，特殊的線材及復(fù)雜的繞制工藝，已使頻響寬度達(dá)到10Hz20KHz=(有的甚至更寬)。根據(jù)現(xiàn)代音樂(lè)頻譜曲線”看，已能滿足各種音樂(lè)信號(hào)的傳輸了。不過(guò)榮幸的是，由于輸出牛不可能傳輸更高的高頻信號(hào)(即便能傳輸過(guò)去，相位也已延遲了很多，加之人耳的掩蔽效應(yīng)也就不能感覺(jué)到)，可將一些高頻干擾如CDDVD等數(shù)位音源本身固有的數(shù)位干擾拒之門(mén)外”。這就是用有輸出牛的功放(膽機(jī)或石機(jī))，重播CDVCRDVD音樂(lè)要比石機(jī)好聽(tīng)”許多(顯得不那么刺耳)。故有些名廠的石機(jī)也采用?！弊鲚敵?/p>

10、如McIntosh(麥景圖)。有些中低檔膽機(jī)之輸出牛，干脆就只照顧低頻，高頻到那里一概不管。此類(lèi)膽機(jī)雖有充實(shí)的低頻但高頻暗淡，久聽(tīng)會(huì)感覺(jué)悶”得難受(如今發(fā)燒友的耳朵已修煉的挑剔的很)。現(xiàn)今的音箱好象在暗中為膽機(jī)彌補(bǔ)這高頻不足”，把音箱的高頻做的較靚，甚至用高靈敏的號(hào)角單元，那種不足”也就不顯得那么突出了.一支寬頻響的Hi-Fi輸出牛,其電感漏感(leakageinductance)比(LL很大(即較大的電感(inductor),極小的漏感)。故通常用電感漏感比(LD來(lái)衡量一個(gè)輸出牛的優(yōu)劣。下面我給大家談?wù)剬?duì)輸出牛具體的要求：初級(jí)電感(pri-inductor)LL=K-(Ra-U)/2兀fmi

11、n其中：Ra是放大器的最佳負(fù)載阻抗(optimumplateload),r1是輸出牛的初級(jí)直流電阻。K是一個(gè)系數(shù)，當(dāng)要求頻響曲線不均勻度為-3dB,或允許初級(jí)阻抗變化30%寸，K=1;當(dāng)要求-1dB或允許阻抗變化10%寸，K=2;要求或允許阻抗變化5%寸,K=3;fmin:所要求之最低頻率。初級(jí)漏感(pri-leakageinductance)LsLs=KRa-r1/2兀fmax其中：fmax系所要求之最高頻率，當(dāng)允許初級(jí)阻抗變化30%寸,K=;允許變化10%寸，K=o輸出牛直流電阻單端(single-ended)輸出牛，初級(jí)電阻r1=Ra(1-4)；次級(jí)電阻r2=r1(N2/N1)推挽(pu

12、sh-pull)輸出牛初級(jí)電阻r1=Ra-a(1-4)次級(jí)電阻r2=Ra-a(1-4)(N2/N1)其中：Ra系單端放大器(single-ended)最佳負(fù)載阻抗(optimumplateload)；Ra-a系推挽放大器(push-pull)最佳負(fù)載阻抗；刀為變壓器的效率(efficiency),一般取,功率越小”取值越低。輸出牛直流電阻不宜過(guò)大，否則將影響瞬態(tài)(transient)、解析力及動(dòng)態(tài)范圍(dynamicrange)。由于變壓器中存在電抗(reactance)成分，其感抗(inductivereactance)隨頻率的變化而變化，使得其輸入阻抗(inputimpedance)亦隨之

13、變化，一般中頻段呈一定值不變。而低頻段，隨頻率的降低而急速下降，高頻段又隨頻率的上升而升高。當(dāng)阻抗偏離放大器的最佳負(fù)載阻抗(optimumplateload)較多時(shí)，放大器將產(chǎn)生嚴(yán)重的波形失真，且輸出功率亦下降。故一般要求變壓器的輸入阻抗(inputimpedance)變化<30%。另外，由于變壓器本身存在有分布電感(distributedinductance)及分布電容(distributedcapacitances),其相互作用將產(chǎn)生串聯(lián)或并聯(lián)諧振(resonance)。發(fā)生諧振時(shí)，具輸入阻抗(inputimpedance)趨向于零或無(wú)窮大(infinite)。且無(wú)論是串聯(lián)或并聯(lián)諧振

14、，其輸出電壓都可能出現(xiàn)峰值，使頻響曲線變差。為控制變壓器在諧振(resonance)時(shí)輸入阻抗的變化程度，保證平坦的幅頻特性，應(yīng)控制住變壓器回路的Q值(這里Q值的含義是，感抗(inductivereactance)或容抗(capacitivereactance)與回路電阻之比。Q值越大，其阻抗的變化程度也越大)，選擇合適的電感(pri-inductor)漏感、內(nèi)阻及分布電容值。另外，變壓器初級(jí)電感的大小還與信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍(dynamicrange)有關(guān)聯(lián)，當(dāng)信號(hào)幅度(amplitude)與響度(loudness)變化時(shí)，意識(shí)著鐵心中的磁感應(yīng)強(qiáng)度(inductiondensity)和磁導(dǎo)率(pe

15、rmeance)在變化。因而初級(jí)自感量也將隨著信號(hào)幅度(amplitude)的變化而變化，當(dāng)信號(hào)幅度(amplitude)較大時(shí)，很大的初級(jí)電感，引起波形失真加大。而信號(hào)幅度較小時(shí)，鐵心的磁導(dǎo)率(permeance)變小，自感量變小，將影響頻率響應(yīng)特性(freguencyresponse)。再者，從減小相移失真(phase-delaydistortion)的角度考慮，輸出牛亦不能只為照顧低頻而過(guò)分的加大初級(jí)電感(pri-inductor)。由于鐵心的磁飽和(magneticsaturation)程度與頻率成反比，在低頻段，鐵心有可能工作在B-H曲線的飽和區(qū)，此時(shí)，因磁化電流(magnetizi

16、ngcurrent)的波形已嚴(yán)重失真，呈尖頂狀，致使輸出電壓的波形也產(chǎn)生失真。輸出牛鐵心的磁感應(yīng)強(qiáng)度(inductiondensity)越高，失真亦越大(這就是為何用EI型鐵心做輸出牛，要比其他形式的如R型，C型及環(huán)型鐵心還好，且EI鐵心最好不用超高導(dǎo)磁率，帶紋向的硅鋼片)。當(dāng)輸出牛中有直流磁化時(shí)(如單端輸出牛，或推挽牛因兩管電流相差較多，或兩組繞組圈數(shù)不對(duì)稱時(shí))，失真就更為嚴(yán)重。為減小波形失真，常用的辦法是在鐵心(core)中墊入空氣隙(airgap)SS(cm)=X10IN1I:磁化電流；N1:圈數(shù)根據(jù)計(jì)算，若推挽輸出牛兩管電流電流相差5mA以上(或者初級(jí)兩臂圈數(shù)相差5%以上)時(shí)，就要留有

17、氣隙了(或者不將鐵心插的過(guò)緊)。下面我們來(lái)談?wù)勅绾卧跇I(yè)余條件對(duì)輸出牛進(jìn)行測(cè)量。所用的工具有：數(shù)字電壓表、電流表、普通電感表，還有0100KHz信號(hào)發(fā)生器(signalgenerator),為觀察波形失真情況，最好還要有示波器(oscilloscope)、失真儀(distortionmeter)等(如在測(cè)量頻響寬度時(shí)，在高頻段有時(shí)測(cè)得輸出值也不小，但波形卻已出現(xiàn)失真)。不過(guò)我們可以通過(guò)其他測(cè)量方法來(lái)得知在重要的20Hz20KHz£圍內(nèi)是否良好。筆者推薦的信號(hào)發(fā)生器(signalgenerator)是典型的XD-1,二手價(jià)僅人民幣300元左右；示波器(oscilloscope)也是最常用

18、白雙蹤示波器SR-8二手價(jià)僅千余元人民幣。此兩件必用的儀器的價(jià)位較低，業(yè)余發(fā)燒友很容易擁有，且完全可以滿足測(cè)試要求，非常實(shí)用(當(dāng)然閣下若擁有其他高檔的儀器則更好)。輸出牛在正規(guī)廠家一般均是用專(zhuān)用綜合測(cè)試儀來(lái)測(cè)得，有些數(shù)據(jù)對(duì)發(fā)燒友來(lái)講，并無(wú)多大意義，用這里簡(jiǎn)單的測(cè)試方法，即可測(cè)出輸出牛的幾項(xiàng)實(shí)用參數(shù)，且相差不多，很具使用價(jià)值。1:電感(inductor)單端(single-ended)輸出牛由于存在嚴(yán)重的直流磁化，故在測(cè)量時(shí)須加入與實(shí)際工作電路相近的直流電流。如圖1,其中電源變壓器(宜用大功率的)提供交、直流兩種電壓，在被測(cè)輸出牛的初級(jí)同時(shí)通過(guò)交、直流兩種成分(模擬單端牛實(shí)際的工作狀態(tài))。R系無(wú)

19、感電阻(noniductive),(交流電流表難找，現(xiàn)用電阻降壓法取代交流表)用以顯示回路直流電流的大小。分別測(cè)量R上的交流電壓值UR及輸出牛初級(jí)交流分量UL,然后按下式計(jì)算出初級(jí)電感L=U2-R/2兀f-U1注意，以上三表均不能用普通指針式萬(wàn)用表，以免交、直流分量相互干擾，使測(cè)試不準(zhǔn)確(以下均同)。推挽(push-pull)輸出牛，由于不存在直流磁化(或僅有少許的磁化)?？捎脠D的測(cè)試電路，給輸出牛的某一臂加入075mA的可調(diào)直流電流(若你的電路兩管電流完全相等，可不加直流)。其中：R0(2冗fL,然后按下式求得：L=RM(U/UR)-(1+r/R)/2兀,f式中U為交流輸入電壓，UR系R上的

20、電壓，r為輸出牛的初級(jí)(pri)內(nèi)阻。2、漏感(leakageinductance),一般輸出牛的漏感僅幾毫亨幾十毫亨，其值可用普通電感表或萬(wàn)用表測(cè)得(一般測(cè)試頻率為1KHz、100Hz),此不祥述。3、自諧振(resonance)頻率：無(wú)論是串聯(lián)或并聯(lián)諧振，最好不要落在音頻范圍內(nèi)，以免破壞聽(tīng)感。一般，出現(xiàn)在幾十KHz,有的可能在10KHz以內(nèi)。業(yè)余情況下可按圖3測(cè)量。其中，R系無(wú)感電阻(noniductive),其值越小越好，但須能保證電壓表有合適的電壓顯示。信號(hào)源輸出固定的電壓，然后調(diào)節(jié)信號(hào)源的輸出頻率，當(dāng)電壓表出現(xiàn)最小讀數(shù)時(shí)，查看信號(hào)源的頻率，此頻率即為并聯(lián)自諧振頻率；當(dāng)電壓表出現(xiàn)最大讀

21、數(shù)時(shí)的頻率，即為串聯(lián)自諧振頻率。4、頻率響應(yīng)(freguencyresponse):推挽(push-pull)輸出牛的測(cè)試電路如圖，其中R值等于初級(jí)阻抗的一半，RL等于輸出阻抗。先在將信號(hào)源的輸出電壓調(diào)至最大(最好將電壓升至輸出牛工作所需電壓)，并記錄。然后調(diào)節(jié)輸出頻率，分別記錄下低頻、中頻(1KHZ及高頻時(shí)RL上的電壓UR低、UR中、UR高，再按下式計(jì)算：低頻響應(yīng)值(dB)=20lgUR低/UR中；高頻響應(yīng)值(dB)=20lgUR高/UR中。R1匹配電阻。其阻值為變壓器初級(jí)阻抗與信號(hào)源輸出阻抗之差的值(用無(wú)感電阻)RL為變壓器次級(jí)被測(cè)端的阻抗值(用無(wú)感電阻)C1為隔直流電容，用30uf以上的

22、無(wú)極性電容C2為變壓器輸出匹配電容，一般用測(cè)試：測(cè)試電壓，指變初級(jí)端信號(hào)電壓4V(RMS)激磁電流DC,按被變壓器初級(jí)最大電流值的1/10值單端(single-ended)輸出牛，由于單端牛中有直流磁化作用，故測(cè)試電路中需加入直流電流成分。不過(guò)高頻段僅與漏感及分布電容有關(guān)，為方便測(cè)試，在測(cè)高頻段頻響時(shí)，可不加直流成分。圖5中R等于被測(cè)輸出牛的輸入阻抗(inputimpedance)。調(diào)節(jié)W使電流表A指示到輸出牛實(shí)際工作電流值，C1為隔直電容，其測(cè)試方法及計(jì)算公式與推挽(push-pull)牛相同。5、輸入阻抗(inputimpedance):輸入阻抗受初級(jí)電感、漏感(leakageinduct

23、ance)及分布電容(distributedcapacitance)等的影響，在高及低頻段呈現(xiàn)出不規(guī)則的阻抗變化，有時(shí)誤差達(dá)30-50%。推挽(push-pull)牛的測(cè)試如圖6,在不同頻率段分別測(cè)量輸出牛初級(jí)的電壓UL,然后按下式計(jì)算：輸入阻抗(inputimpedance)Z=RaUL/UaUa：Ra上的電壓；單端(single-ended)牛的測(cè)試同樣要加入直流電流，按圖7測(cè)試。調(diào)節(jié)W使A指示到正常工作電流。其余測(cè)試方法及計(jì)算與推挽(push-pull)牛相同。6、分布電容(distributedcapacitance)的測(cè)量：分布電容是由變壓器本身的結(jié)構(gòu)，繞制工藝及材料等因素所形成。初級(jí)分布電容的測(cè)量電路見(jiàn)圖8,調(diào)節(jié)信號(hào)源的輸出電壓至最大(最好能升至工作所需電壓)，然后改變輸出頻率。當(dāng)輸出電壓指示最大時(shí)，表明電路產(chǎn)生諧振，此時(shí)的頻率為f(KHz)o然后按下式計(jì)初級(jí)分布電容(pridistributedcapacitance)C(pF)=X1C/2