業(yè)余繞制輸出變壓器參數(shù)和公式計算

1、一般業(yè)余繞制輸出變壓器不必過多注重理論參數(shù)和公式計算, 但有三項指標必須 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 達到該功放管的最大設(shè)計功率, 但實際制作膽機時, 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大于膽管內(nèi)阻。以 805 管為例, 本人一般設(shè)計變壓器時都取其膽內(nèi)阻的 35 倍,因為有如此大的余量,所以只要按原設(shè)計 者提供的數(shù)據(jù)繞制,一般都不會有什么問題。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， 但這本身就是一對矛盾， 因為要

2、電感量大則分布電容必然也大， 要分布電容小則 電感量也必然會小，如何解決這一對矛盾，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。如何解決好這一對矛盾呢下面詳細談?wù)剛€人的制作體會， 不對之處請大家討 論。10 20W 的小功率單端機的輸出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，市售成品機往往低頻下潛不深、缺乏彈性、沒有沖擊力，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， 因為要流 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，一般來講初級繞組不 夾在初級繞組當中, 因為這樣即有 而電容是越串聯(lián)越小的。b.注意第一，繞制時線圈一定要拉緊， 不能機器繞制的原因所在， 但不一單端機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，這也是高級輸出牛只能手工繞制， 定要排列十分整齊， 有少量

4、亂層對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，有耐心，用繞一層刷一層快干漆更好，但剛開始繞制本人 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， 初級與次級間封兩層， 因其薄膜很薄且有很好的 固定作用。第三，次級繞組盡量均勻稀繞，盡量不要象初級那樣排的過密，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,對我們選用線材帶 來了好處, 一般初級可選用直徑的高強度漆包線, 次級選用直徑的高強度漆 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,對改善音質(zhì)非常有利。4.關(guān)于鐵芯質(zhì)量選擇：對于一個裝機高手來講，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。輸出牛是膽機的咽喉，其內(nèi)在品質(zhì)的優(yōu)劣直接影響著整機的重放質(zhì)量。由于輸出牛的專業(yè)性較強，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。甚至僅以個人聽但一發(fā)燒友在評論某某膽機之輸出牛時僅以外表或者品牌效應(yīng)點評， 感為依

6、據(jù)，缺乏對輸出牛的定性的認識(雖然變壓器所涉及的技術(shù)并不深，“HFi”級(嚴格地講膽機的輸出牛無法支高保真輸出牛并非人人都能作得好的)。另外各膽機生產(chǎn)廠所生產(chǎn)的輸出牛可 以說各具特色，各有千秋。對于稱得上 算Hi-Fi)的輸出牛，一個廠家一個 味”甚至一個批次一種音色。當然在這云云眾生”眾多的膽機中，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 孫悟空”那火眼金睛”， 來識破那些笨?！薄１緛聿粔騂i-Fi的?！保瑓s奉為上品，那可就殘了。這里筆者 給大家談一談膽機的輸出牛及其業(yè)余測試方法，讓大家對 牛”有一個定性的了解和認識，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.初級電感(pri-inductor)為無窮大(infinite)，以應(yīng)付很低的低頻信號;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)代音樂的超高頻信號；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)今無論

8、何種形式的變壓器均無法同時滿足以上條件 的。首先說變壓器要用鐵心(core)做導磁媒體，其非線性失真一般很大。再有 若需諾大的初級電感(pri-i nductor)，其漏感(leakage)、分布電感、電容亦隨 之加大。滿足了第1項，就要損失第2項，互為矛盾。且較大的初級電感又可使 相位失真加大，動態(tài)范圍(dynamic renge)減小?？吹竭@里發(fā)燒友可能要問，照你的 ?！?謬)論，膽機就不能算Hi-Fi音響了 你是不是一個 恨膽狂”，然也，相反我是卻個膽機迷，且快至如醉如癡之地步。 常言道 愛之深，則之切”。本人對膽機并非盲目的崇拜，而是從其優(yōu)點中找出可 以改進的不足，無法改進的不足之處，

9、才認為是殘缺的美”。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 及復雜的繞制工藝，已使頻響寬度達到 10Hz20KH(有的甚至更寬)。根據(jù)現(xiàn) 代音樂頻譜曲線”看，已能滿足各種音樂信號的傳輸了。不過榮幸的是，由于輸出牛不可能傳輸更高的高頻信號(即便能傳輸過去， 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(膽機或石機)，重播CD VCD DVD音樂要比石機 好聽”許多(顯得不 那么刺耳)。故有些名廠的石機也采用 牛”做輸出如Me In tosh (麥景圖)。有些 中低檔膽機之輸出牛，干脆就只照顧低頻，高頻到那里一概不管。此類膽機雖有 充實的低頻但高頻暗淡，久聽會感覺 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彌補這 高頻不足”把音箱的高頻做的 較靚，甚至用高靈敏的號角單元，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)來衡 量一個輸出牛的優(yōu)劣。下面我給大家談?wù)剬敵雠＞唧w的要求：初級電感(Pri- inductor) L L=K ( Ra-r1) 12 n fmin其中：Ra是放大器的最佳負載阻抗(op timum p late load)， r1是輸出牛的 初級直流電阻。K是一個系數(shù)，當要求頻響曲線不均勻度為-3dB，或允許初級阻 抗變化30%時，K=1;當要求-1dB或允許阻抗變化10%時，K=2;要求或允許阻 抗變化5%時，K=3; fmin :所要求之

12、最低頻率。初級漏感(pri-leakage inductanee) LsLs=KRa- r1/2 n fmax其中：fmax系所要求之最高頻率，當允許初級阻抗變化 30%時，K=；允許變 化 10%時，K=。輸出牛直流電阻單端(single-ended)輸出牛，初級電阻r1= Ra (1-n);次級電阻r2= r1 (N2 /N1)推挽(push-pull)輸出牛初級電阻r1=Ra-a( 1- n)次級電阻 r2=Ra-a( 1-n) ( N2/N1)其中：Ra系單端放大器(single-ended)最佳負載阻抗(optimum plate load);Ra-a系推挽放大器(push-pull

13、)最佳負載阻抗；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大，否則將影響瞬態(tài)(tran sie nt)、解析力及動態(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。當阻抗偏離放大器的最佳負載阻抗(optimum plate load)較多時，放 大器將產(chǎn)生嚴重的波形失真，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，其輸入阻抗(input impedanee)趨向于零或無窮大(infinite )。且 無論是串聯(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，變壓器初級電感的大小還與信號的動態(tài)范圍(dynamic range)有關(guān)聯(lián)， 當信號幅度(amplitude)與響度(loudness)變化時，意味著鐵心中的磁感應(yīng)強 度(induction density)和磁導率(permeanee)在變化。因而初級自感量也將隨 著信號幅度(amplitude)的變化而變化，當信號幅度(amplitude)較大時，很 大的初級電感，引起波形失真加大。而信號幅度

16、較小時，鐵心的磁導率(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 只為照顧低頻而過分的加大初級電感(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，因磁化電流(mag netizi ng curre nt)的波形已嚴重失真，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磁率，帶紋向的硅鋼片)。當輸出牛中有直流磁化時(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)不對稱時)，失真就更為嚴重。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)計算，若推挽輸出牛兩管電流電流相差 5mA以上(或者初級兩臂圈數(shù)相 差5%以上)時，就要留有氣隙了(或者不將鐵心插的過緊)。下面我們來談?wù)勅绾卧跇I(yè)余條件對輸出牛進行測量。 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(如在測量頻響寬度時，在高頻段有時測得輸出值也不小，但波形卻已出現(xiàn)失真)。不過我們可以通過其他測量方法來得知在重要的20Hz20KHz范圍內(nèi)是否良好。筆者推薦的信號發(fā)生器(signal generator)是典型的XD-1,二手價僅人民幣3 00元左右；示波器(oscilloscope)也是最常用的雙蹤示波器 SR-8二手價僅千 余元人民幣。此兩件必用的儀器的價位較低，業(yè)余發(fā)燒友很容易擁有，且完全可 以滿足測

19、試要求，非常實用(當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試儀來測得，有些數(shù)據(jù)對發(fā)燒友來講，并無多大意義，用這里簡單的測試方法，即可測出輸出牛的幾項實用參數(shù)，且相差不多， 很具使用價值。1:電感(in ductor)單端(single-ended)輸出牛由于存在嚴重的直流磁化，故在測量時須加入與 實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，在被測輸出牛的初級同時通過交、直流兩種成分(模擬單端 牛實際的工作狀態(tài))。R系無感電阻(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。分別測量R上的交流電 壓值UR、及輸出牛初級交流分量 UL,然后按下式計算出初級電感L=U2 - R/2 n f - U1注意，以上三表均不能用普通指針式萬用表，以免交、直流分量相互干擾, 使測試不準確(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(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用表測得(一般測試頻率為1KHz 100Hz)，此不祥述。3、自諧振(resonance)頻率：無論是串聯(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測量。其中，R系無感電阻(noniductive)，其值越小越好，但須 能保證電壓表有合適的電壓顯示。 信號源輸出固定的電壓，然后調(diào)節(jié)信號源的輸 出頻率，當電壓表出現(xiàn)最小讀數(shù)時，查看信號源的頻率，此頻率即為并聯(lián)自諧振 頻率；當電壓表出現(xiàn)最大讀數(shù)時的頻率，即為串聯(lián)自諧振頻率。4、頻

22、率響應(yīng)(freguency response):推挽(push-pull)輸出牛的測試電路如 圖，其中R值等于初級阻抗的一半，RL等于輸出阻抗。先在將信號源的輸出電 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RL上的電壓UR低、UR中、UR 高，再按下式計算：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阻抗與信號源輸出阻抗之差的值(用無感電 阻)RL為變壓器次級被測端的阻抗值(用無感電阻)C1為隔直流電容，用30uf以上的無極性電容C

23、2為變壓器輸出匹配電容，一般用測試: 測試電壓，指變初級端信號電壓4V(RMS激磁電流DC,按被變壓器初級最大電流值的1/10值單端(single-ended)輸出牛，由于單端牛中有直流磁化作用，故測試電路中 需加入直流電流成分。不過高頻段僅與漏感及分布電容有關(guān)，為方便測試，在測高頻段頻響時，可不加直流成分。圖 5中R等于被測輸出牛的輸入阻抗(input imp eda nee)。調(diào)節(jié)W使電流表A指示到輸出牛實際工作電流值，C1為隔直電 容，其測試方法及計算公式與推挽(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，有時誤差達 30-50%。推挽(push-pull)牛的測試如圖6，在 不同頻率段分別測量輸出牛初級的電壓UL，然后按下式計算：輸入阻抗(input impedanee) Z=Ra UL /Ua Ua： Ra上的電壓；單端(single- ended)牛的測試同樣要加入直流電流，按圖7測試。調(diào)節(jié)W使A指示到正常工 作電流。其余測試方法及計算與推挽(push-pull )牛相同。6、分布電容(distributed capacitanee)的測量：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。初級分布電容的測量電路見圖8，調(diào)節(jié)信。然后按下式計號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。當輸 出電壓指示最大時，表明電路產(chǎn)生諧振，此時的頻率為f( KHz)算：初級分布電容(pri distributed capacitanee)C (pF)