输出变压器阻抗计算

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人生不能留遗憾

谈谈输出变压器---左增军

输出牛是胆机的咽喉,其内在品质的优劣直接影响著整机的重放质量。由于输出牛的专业性较强,加之考虑厂家

的利

益,故很少有刊物作高保真输出牛的介绍。发烧友在评论某某胆机之输出牛时仅以外表或者品牌效应点评,甚至仅

以个人

听感为依据,缺乏对输出牛的定性的认识(虽然变压器所涉及的技术并不深,但一支高保真输出牛并非人人都能作

得好

的)。另外各胆机生产厂所生产的输出牛可以说各具特色,各有千秋。对于称得上“Hi-Fi” 级(严格地讲胆机的

输出牛

无法算Hi-Fi)的输出牛,一个厂家一个“味”,甚至一个批次一种音色。

当然在这“云云众生”众多的胆机中,也不乏有那不够Hi-Fi甚至失真较大,频率响应较窄的输出牛“滥竽充

数”。

而我们业余发烧友又无“孙悟空”那“火眼金睛”,来识破那些“笨牛”。本来不够Hi-Fi的“牛”,却奉为上

品,那可

就残了。这里笔者给大家谈一谈胆机的输出牛及其业余测试方法,让大家对“牛”有一个定性的了解和认识,也让

输出牛

不在那么“牛气”。

一颗理想的Hi-FI输出牛要求其:

1.初级电感(pri-inductor)为无穷大(infinite),以应付很低的低频信号;

2.漏感(leakage)为零,分布电感(distributed inductance)、电容(distributed capacitance)为零,

便高保真的传输现代音乐的超高频信号;

3.不产生各种形式的串联或并联谐振(resonance),以免使音频信号发生畸变(distortion);

4.不产生任何非线性(nonlinear distortion)或相位延迟失真(phase-delay distortion)。

从变压器的原理上讲,现今无论何种形式的变压器均无法同时满足以上条件的。首先说变压器要用铁心

(core)做导

磁媒体,其非线性失真一般很大。再有若需诺大的初级电感(pri-inductor),其漏感(leakage)、分布电感、

电容亦

随之加大。满足了第1项,就要损失第2项,互为矛盾。且较大的初级电感又可使相位失真加大,动态范围

(dynamic

renge)减小。

看到这里发烧友可能要问,照你的“牛”(谬)论,胆机就不能算Hi-Fi音响了?你是不是一个“恨胆狂”,

然也,

相反我是却个胆机迷,且快至如醉如痴之地步。常言道“爱之深,则之切”。本人对胆机并非盲目的崇拜,而是从

其优点

中找出可以改进的不足,无法改进的不足之处,才认为是“残缺的美”。一只宽频响(freguency response)的输

牛,要求在满足高频的情况下,尽量增加初级电感,以使频响曲线向低端延伸。亦或在满足低频的情况下,尽量减

小分布

电容(distributed capacitance)及漏感(leakage inductance)以使高频更靓。但两者总是互为矛盾,故频响

不可

能很宽。现今的输出牛大多采用高质量的铁心,特殊的线材及复杂的绕制工艺,已使频响宽度达到10Hz~20KHz±

1.5dB

(有的甚至更宽)。根据现代“音乐频谱曲线”看,已能满足各种音乐信号的传输了。

不过荣幸的是,由于输出牛不可能传输更高的高频信号(即便能传输过去,相位也已延迟了很多,加之人耳的

掩蔽效

应也就不能感觉到),可将一些高频干扰如CD、DVD等数位音源本身固有的数位干扰“拒之门外”。这就是用有输

出牛的

功放(胆机或石机),重播CD、VCD、DVD音乐要比石机“好听”许多(显得不那么刺耳)。故有些名厂的石机也采

“牛”做输出如McIntosh(麦景图)。有些中低档胆机之输出牛,干脆就只照顾低频,高频到那里一概不管。此类

胆机虽

有充实的低频但高频暗淡,久听会感觉“闷”得难受(如今发烧友的耳朵已修炼的挑剔的很)。现

今的音箱好象在

暗中为

胆机弥补这“高频不足”,把音箱的高频做的较靓,甚至用高灵敏的号角单元,那种“不足”也就不显得那么突出

了.

一支宽频响的Hi-Fi输出牛,其电感漏感(leakage inductance)比(LL)很大(即较大的电感

(inductor),极

小的漏感)。故通常用电感漏感比(LL)来衡量一个输出牛的优劣。下面我给大家谈谈对输出牛具体的要求:

初级电感(pri- inductor)L L=K·(Ra-r1)/2πfmin

其中:Ra是放大器的最佳负载阻抗(optimum plate load),r1是输出牛的初级直流电阻。K是一个系数,当

要求

频响曲线不均匀度为-3dB,或允许初级阻抗变化30%时,K=1;当要求-1dB或允许阻抗变化10%时,K=2;要求-0.5dB

或允

许阻抗变化5%时,K=3;fmin:所要求之最低频率。

初级漏感(pri-leakage inductance)Ls

Ls=K·Ra- r1/2πfmax

其中:fmax系所要求之最高频率,当允许初级阻抗变化30%时,K=0.8;允许变化10%时,K=0.5。

输出牛直流电阻

单端(single-ended)输出牛,初级电阻r1=0.5·Ra(1-η);次级电阻r2= r1(N2/N1)推挽(push-pull)输出牛

初级电阻r1=0.414·Ra-a(1-η)

次级电阻r2=0.586·Ra-a(1-η)(N2/N1)

其中:Ra系单端放大器(single-ended)最佳负载阻抗(optimum plate load);Ra-a系推挽放大器(push-

pull)最佳负载阻抗;η为变压器的效率(efficiency),一般取0.75~0.9,功率越小η取值越低。

输出牛直流电阻不宜过大,否则将影响瞬态(transient)、解析力及动态范围(dynamic range)。

由于变压器中存在电抗(reactance)成分,其感抗(inductive reactance)随频率的变化而变化,使得其输入阻

(input impedance)亦随之变化,一般中频段呈一定值不变。而低频段,随频率的降低而急速下降,高频段又随