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?/p>

2、電感量大則分布電容必然也大， 要分布電容小則 電感量也必然會(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。10 20W 的小功率單端機(jī)的輸出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?氣縫，鐵芯規(guī)格小了肯定是不行的，本人用于牛鐵芯決不會(huì)小于舌寬35mm,疊厚不

3、得小于65mm,即35X65以上。而大功率a.各繞組盡量分多層繞制，一般來(lái)講初級(jí)繞組不 夾在初級(jí)繞組當(dāng)中, 因?yàn)檫@樣即有 而電容是越串聯(lián)越小的。b.注意第一，繞制時(shí)線圈一定要拉緊， 不能機(jī)器繞制的原因所在， 但不一單端機(jī)的輸出牛一般都用舌寬 41mm,疊厚75mm，也就是41 X 75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： 得小于 57 層，次級(jí)繞組也必須分 57 層， 很好的藕合，且各繞組的分布電容呈串聯(lián)結(jié)構(gòu)， 繞制工藝，手法也是減少分布電容的重要措施。 越緊越好，這也是高級(jí)輸出牛只能手工繞制， 定要排列十分整齊， 有少量

4、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

5、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。甚至僅以個(gè)人聽(tīng)但一發(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)， 感為依

6、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，“HFi”級(jí)(嚴(yán)格地講膽機(jī)的輸出牛無(wú)法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?？?以說(shuō)各具特色，各有千秋。對(duì)于稱得上 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?！?。本來(lái)不夠Hi-Fi的牛”，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

7、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，分布電感(distributed inductanee)、電容(distribu ted capacitanc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(reso nance)，以免使音頻信號(hào)發(fā)生畸 變(distortion )；4. 不產(chǎn)生任何非線性(nonlinear distortion )或相位延遲失真(phase-delay di stortion )。從變壓器的原理上講，現(xiàn)今無(wú)論

8、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-i nductor)，其漏感(leakage)、分布電感、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(dynamic renge)減小。看到這里發(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，

9、才認(rèn)為是殘缺的美”。一只寬頻響(freguency response)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(distributed capacitanee)及漏感(leakage inductanee)以使高頻更靚。但兩者總是互 為矛盾，故頻響不可能很寬?，F(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 10Hz20KH(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，

10、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CD DVD等數(shù)位音源本身固有的數(shù)位干擾 拒之門外”這就是用有輸出牛 的功放(膽機(jī)或石機(jī))，重播CD VCD DVD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 ?！弊鲚敵鋈鏜e In tosh (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)?，F(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

11、輸出牛，其電感漏感(leakage inductanee)比(LL)很大(即較大的電感(in ductor)，極小的漏感)。故通常用電感漏感比(LL)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) L L=K ( Ra-r1) 12 n fmin其中：Ra是放大器的最佳負(fù)載阻抗(op timum p late load)， 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%時(shí)，K=1;當(dāng)要求-1dB或允許阻抗變化10%時(shí)，K=2;要求或允許阻 抗變化5%時(shí)，K=3; fmin :所要求之

12、最低頻率。初級(jí)漏感(pri-leakage inductanee) LsLs=KRa- r1/2 n 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%時(shí)，K=；允許變 化 10%時(shí)，K=。輸出牛直流電阻單端(single-ended)輸出牛，初級(jí)電阻r1= Ra (1-n);次級(jí)電阻r2= r1 (N2 /N1)推挽(push-pull)輸出牛初級(jí)電阻r1=Ra-a( 1- n)次級(jí)電阻 r2=Ra-a( 1-n) ( N2/N1)其中：Ra系單端放大器(single-ended)最佳負(fù)載阻抗(optimum plate load);Ra-a系推挽放大器(push-pull

13、)最佳負(fù)載阻抗；n為變壓器的效率(efficiency), 一般取，功率越小n取值越低。輸出牛直流電阻不宜過(guò)大，否則將影響瞬態(tài)(tran sie nt)、解析力及動(dòng)態(tài)范圍 (dynamic range)。由于變壓器中存在電抗(reactanee)成分，其感抗(inductive reactanee)隨頻 率的變化而變化，使得其輸入阻抗(input impedanee)亦隨之變化，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(optimum plate load)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

14、一般要求變壓器的輸入阻抗(input impedanee) 變化30%。另外，由于變壓器本身存在有分布電感(distributed inductanee)及分布電容(distributed cap acita nee)，其相互作用將產(chǎn)生串聯(lián)或并聯(lián)諧振( res onance)。 發(fā)生諧振時(shí)，其輸入阻抗(input impedanee)趨向于零或無(wú)窮大(infinite )。且 無(wú)論是串聯(lián)或并聯(lián)諧振，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(inductive

15、reactanee)或 容抗(capacitive reactanee)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-i nductor)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(dynamic range)有關(guān)聯(lián)， 當(dāng)信號(hào)幅度(amplitude)與響度(loudness)變化時(shí)，意味著鐵心中的磁感應(yīng)強(qiáng) 度(induction density)和磁導(dǎo)率(permeanee)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

16、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(freguency response)。再者，從減小相移失真(phase-delay distortion )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(mag netic saturation)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(mag netizi ng curre nt)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( in duction de nsity)越高，失

17、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(air gap) SS(cm) =x 10I N1 I: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

18、表，還有0100KHz信號(hào)發(fā)生器(signal generator),為觀察波 形失真情況，最好還要有示波器(oscillosc ope)、失真儀(distort ion meter )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范圍內(nèi)是否良好。筆者推薦的信號(hào)發(fā)生器(signal generator)是典型的XD-1,二手價(jià)僅人民幣3 00元左右；示波器(oscilloscope)也是最常用的雙蹤示波器 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)

19、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(in ductor)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)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

20、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 n 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?圖的測(cè)試電路，給輸出牛的某一臂加入015mA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：R(2n fL，然后按下式求得：L=Ry (U/UR) - (1+r/R) /2 n,f式中U為交流輸入電壓，UR系R上的電壓, r為輸出牛的初級(jí)(pri)內(nèi)阻。2、漏感(leaka

21、ge in ducta nee)，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)最大讀數(shù)時(shí)的頻率，即為串聯(lián)自諧振頻率。4、頻

22、率響應(yīng)(freguency response):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) =20lg UR低/ UR 中；高頻響應(yīng)值(dB) =20lg UR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以上的無(wú)極性電容C

23、2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(input imp eda nee)。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(input imp eda nee)：輸入阻抗受初級(jí)電感、漏感(leakage i

24、nd uctanee)及分布電容(distributed capacitanc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(input impedanee) Z=Ra UL /Ua Ua： 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(distributed capacitanee)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。然后按下式計(jì)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)算：初級(jí)分布電容(pri distributed capacitanee)C (pF)