翻译 Mr. Ben H. Tongue 的文章#05

BG1TRP

原文链接： https://kearman.com/bentongue/xtalset/5hpXform/5hpXform.html

磁性耳机和压电陶瓷耳机的低损耗阻抗匹配
一些音频变压器的测量数据以及变压器损耗的测量方法

内容速览
　　本文讨论与矿石机使用的音频变压器，并给出了其中几种变压器的损耗测量结果。还描述了一种测量插入功率损耗的方法。
许多矿石机在射频调谐电路上设计有降低阻抗的抽头，如果二极管连接到其中某一抽头，会降低调谐电路的负载，提高选择性，但抽头的位置过低也会降低灵敏度。射频调谐电路的负载(被二极管加载的)受二极管饱和电流、耳机有效阻抗和信号电平的影响。将耳机阻抗转换为与二极管检波器的音频输出电阻相匹配的阻抗，可以降低耳机有效阻抗和高信号电平的负载效应。这种方法可以保持高选择性，同时也可提高矿石机的灵敏度。有关测量耳机有效阻抗的信息，请参阅文章#2。
　　二极管看到的直流负载要与二极管的交流音频负载相等，这一点很重要。这将允许二极管连接到调谐电路更高位的抽头或最上端。其结果是维持选择性，降低中等强度信号的音频失真，尤其是降低强信号音频失真。
　　与饱和电流较高的二极管相比，饱和电流较低的二极管可以连接到调谐电路更高位的抽头，在其他条件相同的情况下，接收灵敏度更高。请参阅文章#0、#1、#4和#15。

内容目录
1. 使用A.E.S. P-T157或相同的变压器设置可切换的变换比。
2. 使用A.E.S. P-T157、PT-156、Stancor A-53或类似的“3:1 AIT”音频级间变压器设置固定的变换比。
3. 主要用于Sound-Powered耳机的变压器配置。
4. BT-UltiMatch，Steve Bringhurst 的 UltiMatch 修改版。当使用各种“斯坦利型”变压器或UTC O-15作为输入变压器时插入功率损耗和输入电阻的测量结果。如何测量任意音频变压器的近似插入功率损耗或与理想的无损耗变压器进行性能比较。
5. 关于从哪里获得以及如何识别适用于Sound-Powered耳机的变压器的几点建议。




补充内容 (2024-1-12 14:39):
看过后面的内容，感觉Stup在这里翻译为“装置”比较合适。所以，修正一下，改为：
1. 使用A.E.S. P-T157或同类变压器的可切换变换比的装置。

补充内容 (2024-1-12 14:39):
2. 使用A.E.S. P-T157、PT-156、Stancor A-53或类似的“3:1 AIT”音频级间变压器的固定变换比的装置。
3. 为主要使用Sound-Powered耳机配置的变压器。

如有不妥，请老师们指正。

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一．使用A.E.S. P-T157或同类变压器的可切换变换比的装置

　　只有使用低插入损耗音频变压器进行音频转换，才能提高上文所说的灵敏度。我发现在用于实验的变压器中，最好的是Antique Electronic Supply的P-T157。其次是下面两个可切换电路(图1和图2)中的类型，可提供多种变换比用于推动12k负载。12k是大多数2k直流电阻的耳机和许多压电陶瓷耳机的标称交流阻抗。在后面的内容中将显示几种不同变压器特殊的不可切换变换比的装置。
　　自从本文写成后，A.E.S. 已停止销售P-T157。使用 A.E.S. P-T156、Stancor A-53或大多数匝数比为3:1的电子管级间音频耦合变压器，可以得到与下面的电路图相近的效果。对这种变压器适当的描述是：一种专为屏-栅级间耦合而设计的变压器，匝数比为3:1，指定用于90k至10k的阻抗变换。这种类型的变压器在本文中称为“3:1 AIT”。
　　请注意，图1和图2中显示的开关变换比在两档之间相差4倍，另请注意，2:1的阻抗失配导致的插入损耗仅为0.5 dB。这意味着可以在失配插入损耗不超过0.5 dB、再加上变压器损耗的条件下利用从12k到750k的所有二极管输出电阻值。
　　在300～3300 Hz范围内，变换比为63时测得的变压器损耗约为 1.0 +/- 0.5 dB，变换比为16和4时测得的变压器损耗约为0.5 +/- 0.2 dB。提示：由于变压器中的分流电阻损耗，开关H档的变换比为63，而不是72。在H档，二极管看到的12k耳机阻抗被转换为750k，而不是680k。
　　图1中T1和T2最好是使用Antique Electronic Supply的P-T157变压器，或者使用任何通用的“3:1 AIT”。在使用替代方案时，总损耗会有少量增加，主要是在300 Hz或者信号比较弱的时候。
　　实验用的C2值为0.02 uF。如果使用通用的“3:1 AIT”变压器，使用C2在300 Hz的频响可以达到峰值。如果使用P-T157变压器，则可以省略C2。
Sw1和Sw2是DPDT滑动开关或拨动开关。
　　R是1M电位器，用于将二极管的直流负载电阻设置为与变换后的交流负载阻抗相等*，首选对数型电位器。调整R以获得最低的音频失真和最佳的强信号选择性。为了获得最佳效果，二极管的直流负载必须与交流音频信号相同，不过这个调整对弱信号影响不大。有关确定变压器绕组极性以及如何降低绕组间电容影响的信息，请参阅文章#1的后半部分。
*第一次有人建议将并联RC与二极管串联，以调整二极管的直流负载电阻与其平均交流负载相等可能是在文章#1中，有人称之为“班尼”。

图1

　　没必要将耳机有效阻抗转换为750k，除非射频调谐电路在加载天线时具有750k左右的谐振电阻。要达到这么高的阻抗是非常困难的。
　　二极管还必须有适当的饱和电流，大约38nA。
　　如果为了做试验而不需要转换后高于380k的阻抗，应使用图2所示的单变压器电路，这将证明在现实应用中更为实用。R是250k或500k电位器，最好是对数型电位器。
　　当使用A.E.S. P-T157时，变压器插入损耗在300Hz～3.3kHz范围内保持在1.0dB以下，输出负载在6k～24k之间。
　　请记住，二极管的饱和电流Is应该是使二极管的(弱信号)射频输入电阻约等于(加载天线的)射频调谐电路的谐振电阻，同时也约等于变换后的耳机有效阻抗。这个二极管电阻等于 (0.0257*n)/Is，Is的单位是A。更多的信息请参阅文章#4。

图2

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二.        使用A.E.S. P-T157、PT-156、Stancor A-53或类似的“3:1 AIT”音频级间变压器的固定变换比的装置。

　　图3展示了上述变压器不同的连接方式。这些连接方式依据12kΩ或1.2kΩ交流阻抗的耳机提供不同的二极管音频负载阻抗。12kΩ连接适用于大多数直流电阻2k的磁性耳机和许多压电陶瓷耳机。1.2kΩ连接用于推动一组串联的典型Sound Powered耳机。
　　如前所述，重要的是二极管的直流负载与其平均交流负载数值相同。这可以通过将电位器与音频旁路电容器的并联组合（班尼） 串接在图中“RC”标记所指的“x--x”位置轻松实现。电位器应当是对数型的，连接成变阻器形式，从500k到1M都是不错的阻值。电容器的值取决于从耳机映射到变压器初级的阻抗，0.05uF或更高的值通常都可以。
　　在接收强信号时，调整电位器以尽量减少失真并提高选择性。当接收弱信号时，电位器的设置不起作用。

图3

　　首先，一点帮助，对于图3中的电路A～F而言，正确的绕组相位非常重要。为了在音频频段的高端获得最佳性能，应尽量降低变压器绕组间电容的影响。当使用电路D或E时，这是最重要的，但在使用电路A、B、C或F时影响不大。因此，变压器绕组起点和终点的引线必须正确的连接。在图3所示的电路图中，变压器绕组的起点用“s”表示，终点用“f”表示。
　　PT-156或P-T157变压器低阻抗绕组的起点是蓝线，终点是红线；高阻抗绕组的中心抽头是绿线，旁边的红线是起点，蓝线是终点。 如果使用的是 Stancor A53-C 变压器，则彩色编码是不同的，低阻抗绕组的起点是红线，终点是蓝线；高阻抗绕组的中心抽头是绿线，旁边的蓝线是起点，红线是终点。
　　表1和表2所列出的插入损耗值是使用A.E.S. P-T157 变压器测得的。如上文所述，Stancor A53-C或通用的“3:1 AIT”变压器的性能要差一些。如果要使用通用的“3:1 AIT”变压器，请记住，在变压器和耳机之间串联正确的电容器，可以消除在300Hz时全部或大部分额外插入损耗。

表1 - 不同的阻抗转换的插入损耗
负载为磁性耳机（2k直流电阻）或12kΩ交流阻抗的压电陶瓷耳机，适用于A.E.S.P-T157和通用“3:1 AIT”变压器，频率范围为300Hz～3.3 kHz。

　　UTC O-15“Ouncer”小型变压器是一种损耗非常低的变压器，可用于将1M源电阻变换为与12kΩ交流负载相匹配的阻抗。在300Hz～3.3kHz范围内，其插入功率损耗小于1dB。

表 2 - 不同的阻抗转换的插入损耗
负载为1.2kΩ交流阻抗的Sound Powered耳机，适用于A.E.S. P-T157和通用“3:1 AIT”，频率范围为 300Hz～3.3 kHz。

　　以下是A.E.S. P-T157、Stancor A-53C和通用“3:1 AIT”级间变压器的一般规格：屏极10k到推挽式栅极90k，总匝数比1:3 （初级:次级），最大初级直流电流10mA。这些变压器还相对便宜，在Hamfests、Personal junk boxes和Used Component Vendors有售。

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三．主要为使用Sound Powered耳机的变压器配置

　　现在我们谈谈适用于Sound Powered耳机的其他一些变压器：UTC LS-10、UTC A-10、UTC A-12、Amertran 923A和UTC C-2080，以及其他许多的变压器。UTC A-10和UTC A-12具有与UTC LS-10相同的端子阻抗规格，并且可能性能也相近。其中一些变压器现在非常昂贵。有关一些成本较低的选项，请参阅本文的第5部分，了解一些通用变压器的规格，或考虑图3中的最后两个电路。
　　下表列出的损耗值，是用了一个体积非常小成本非常低的变压器MOUSER TM-117以及两款出色的CALRAD系列小型低损耗变压器测量的。
　　在本节的末尾，显示了两个变压器组合（图4）的测量结果，可实现900k至1.2kΩ和470k至1.2kΩ的阻抗转换。
　　表5列出了TM-117的六次测量结果。第一次测量是使用制造商指定的输入和输出电阻值，但是在低输出信号电平下。第二次测量是TM-117的初级由24k电阻推动，次级由300Ω电阻加载，来替换50k初级电阻和1k次级电阻。24k电阻上的电平接近常见的1N34A二极管在弱信号检波时提供的电平。接下来的三次是对四个互连的TM-117变压器的测量，给出的变换比是单独使用一个变压器的四倍。测量时，变压器的初级串联，次级串联/并联，由初级和次级连接形成自耦变压器。结果是根据测量给出了三个输出功率电平。最后一次测量是将变压器连接成1.2kΩ输出（替换300Ω输出）。
　　我见过的大多数Sound Powered耳机的交流阻抗在300Hz～3.3kHz的频率范围内平均约为600Ω。当耳机用作1.2kΩ变压器负载时，应当将两个听筒串联。当耳机用作300Ω负载时，应当将两个听筒并联。
　　请记住，一般可以通过在变压器和Sound Powered耳机之间串联一个合适的电容器来降低300Hz附近的插入损耗。

表 3 - 不同的变压器的插入损耗值
驱负载为Sound Powered耳机或有效阻抗为300Ω、600Ω或1.2kΩ的听筒，频率范围为 300Hz～3.3 kHz。

　　* UTC-2080由制造商评价为用于在100Ω与100k（源/负载）之间转换的变压器。Stanley公司制造的同类变压器TF-1A-10-YY由Fair Radio Sales Co. 以#T3/AM20的型号提供，价格约为7.95美元。建议将这些变压器作为在优质矿石机中推动300Ω Sound Powered耳机（听筒并联）的理想选项。

表4 - UTC 2080和Stanley TF-1A-10-YY变压器的交流参数值，在100Ω端子（#1和#2）处测量的数值。

　　为获取UTC和Stanley变压器端子3和端子4上呈现的近似励磁电感、谐振电阻和分布电容（其他绕组开路），将上述励磁电感和谐振电阻的值乘以1000，将分布电容除以1000。这是因为阻抗变换比为1:1000。提示：端子1和端子2标记为“100Ω”端子，端子3和端子4标记为“100k”端子。请记住，由于铁芯中使用的小（或无）气隙设计，这些变压器的励磁电感在不同的样品之间可能有明显的差异。

表5 - MOUSER TM-117变压器在不同连接方式和负载电阻下的插入损耗

　　*部分或全部0.3kHz的插入损耗可以通过在变压器与耳机负载之间用电容器耦合来消除，这样就形成了一个截止频率等于或略低于0.3kHz的高通滤波器，而不仅仅是一个普通并联负载6dB/倍频程的响应。滤波器的元件包括变压器的并联电感、串联电容器和耳机阻抗的并联电感。如果耳机的有效阻抗为300Ω（听筒并联），用2uF左右的电容量通常比较合适。如果耳机的有效阻抗为1.2kΩ（听筒串联），则0.5 uF左右的电容量就够了。由于不同元件的电感和有效阻抗因生产厂家而异，因此必须尝试使用不同的值。
　　如果与适当的变压器配合使用，这一原理当然也可用于其他阻抗级别，例如 Brandes Superior耳机中的12kΩ阻抗（见上文图1）。

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表6 - UTC、AMERTRAN和MOUSER TM-117变压器的端子连接方式


　　取四个TM-117，分别标记为W、X、Y和Z。将W6连接到X4，X6连接到Y4，Y6连接到Z4。将W3连接到X1，X3连接到Y1，Y3连接到Z1，将并联RC从Z6连接到W1。输入为W4，输出为W1，输入和输出的地线为Z3。
可以使用也可以选用这个方法：将X1连接1.2kΩ负载的中点，即Sound-Powered耳机两个600Ω听筒串联的中间连接点，可以消除频率响应在1.2kHz附近出现的1dB窄带杂散衰减。
　　UTC和AMERTRAN变压器的损耗数据是在输出功率约为-60dBm时测量的。在输出功率远低于-60dBm的情况下仍能保持性能。在这个功率电平下，语音信号会相当柔和，但通过大多数Sound-Powered耳机都能听懂。
　　MOUSER的变压器值得特别讨论，因为其成本非常低（可在MOUSER电子购买，网址是 http://www.mouser.com）。
　　关于MOUSER变压器频率响应和失真，在2000年3月购买的TM117在两种不同功率水平下的损耗数据如下：
　　输出功率电平+15dBm：2.8dB@0.3kHz、1.9dB@1.0kHz和6.4dB@3.3kHz。
　　输出功率电平-60dBm：11.1dB@0.3kHz、1.8dB@1.0kHz、5.7dB@3.3kHz和5.4dB@0.6kHz。
　　为什么0.3kHz的损耗在-60dBm功率电平下大于+15dBm功率电平的损耗？因为在-60 dBm信号产生的低磁通量下，TM-117（包括许多其他超小型变压器）的铁芯磁导率较低。这种低磁导率称为初始磁导率。初始磁导率与其他因素相结合，导致变压器具有特定的并联电感（在低信号电平），并联电感控制变压器的低频衰减。在磁通量水平（信号电平）较高且未出现饱和时，磁导率增加到“有效磁导率”的水平，有效磁导率可能会比初始磁导率大几倍。这意味着在较高的信号电平下，变压器的并联电感更高，并且低频衰减大大降低。TM117的低频响应在一些单体产品之间可能会有差异。我在大约一年前购买的一款产品在 0.3 kHz时的损耗比上述测试的产品少2.5 dB。
　　在初始磁导率到有效磁导率的转换区域中会产生一点低频谐波失真。这很容易在示波器 上看到，尤其是在300Hz正弦波下。我怀疑实际用在矿石机中时可能会非常明显。
　　从上述TM-117插入损耗表（表5）中的第三、四、五行数据可以看出，相对于1.0kHz时的损耗而言，0.3kHz时的损耗随着输出功率的增加而减小。输出功率为-42dBm时，1.0kHz 的损耗最小。输出功率为-72dBm时1.0kHz的损耗较大，如上所述，这是由于并联电感的减小造成的。在输出功为-42dBm时1.0kHz的损耗增加，是因为变压器铁芯接近饱和状态。
　　四个变压器配置在3.3kHz时的损耗大于第二行所示的一个变压器的损耗，是因为变压器A和B的初-次级间电容实际上是从高阻抗点接地的，从而降低了高端响应。第二行所示的单个变压器的接线方式使得初-次级间电容不是并联在初级上接地。
　　CALRAD系列小型变压器有两个型号适合用于将二极管检波器的高输出阻抗降至300Ω 或1.2kΩ，以推动Sound-Powered耳机。这两个型号的变压器插入损耗相当低，与UTC LS-10的插入损耗相差不多。
　　Ocean State Electronics是CALRAD变压器的经销商之一，地址是6 Industrial Drive，P.O. Box 1458，Westerly，RI.，网址是http://www.oselectronics.com/ (他们称这些变压器为迷你音频变压器）。
　　这两个变压器的型号是#45-700，规格是将100 kΩ转换为1 kΩ；以及#45-703，规格是将200 kΩ转换为1 kΩ。每件售价约为5.95美元。
表7列出了单个变压器和两个变压器组合的测量的性能。第一行和第二行的连接方式为：初级串联，次级并联。第三行的连接方式为：初级并联，次级串联。变压器的性能非常好，特别是考虑到价格因素。

表 7 - 某些CALRAD变压器单台使用和两台连接在一起使用时的插入损耗

* 参见Mouser变压器表格下方的注释。
　　提示：高阻抗绕组的热端引线始终为红色，低阻抗绕组的热端引线为白色。
　　高阻抗绕组在#1、#2、#6和#7中为串联，在#3中为并联。低阻抗绕组在#1、#2、#6和#7中为并联，将同色导线连接在一起。低阻抗输出的热端连接到白色引线，另外两条线对接后接地。低阻抗绕组在#3中为串联。
　　使用两个变压器时，绕组的相位必须正确。变压器1高阻抗绕组的热端应连接到二极管上，冷端应连接到变压器2的热端上，变压器2的冷端应连接到并联RC上，并联RC的另一端在#1、#2、#3和#7中应接地，在#6中连接到低阻抗输出的热端（自耦变压器式连接）。在#7中，变压器1应当是45-703。
　　UTC O-15 "Ouncer "变压器可与Bogen T-725**组合成出色的低损耗变压器组件，用于匹配各种耳机阻抗。如将8Ω扬声器与1.35MΩ信号源电阻相匹配，见图4a。插入功率损耗为 2.6dB@0.3kHz*，1.2dB @1kHz，1.7dB@ 3.3kHz。请注意，在测量时为了消除从端子4到外壳之间约20pF的杂散电容，O-15的外壳没有接地。这样可以减少3.3kHz时的损耗，但在某些应用中可能会引入交流声。
　　图4b显示了与1MΩ信号源匹配的另一种连接方式。这个连接方式可以降低转换率，从而减少矿石机元件连接到高阻抗点所产生的外部杂散电容接地的影响，还能在O-15的外壳没接地的情况下降低交流声拾取的灵敏度。这个连接方式的效果是当杂散电容为16pF时，3.3kHz的损耗下降了0.5dB。
　　Bogen T-725 变压器可在Dave Schmarder的 " Hobby Electronic Parts "网站上买到，网址是： http://www.1n34a.com/catalog/parts.htm。UTC Ouncer O-15变压器很难找到，但有时会出现在e-Bay上。*请参见表5后面的注释。
　　R1 C1组合有时被称为"班尼"，用于减少强电台有时候出现的音频失真。电位器R1的理想值为1～3MΩ，最好使用对数型电位器。C1并不重要，推荐的电容量为0.1uF。
　　与变压器组件配合使用的典型二极管是饱和电流约为22nA的二极管, 例如Agilent 5082-2835或HSMS-2820。这种二极管的弱信号音频输出电阻以及图4a所示变压器组件的输入音频电阻各自为1.35MΩ左右，这两个电阻并联后为675kΩ。如果此时总并联电容为70pF，则3.3kHz以上的音频频率将被衰减3dB以上。总并联电容包括变压器组件输入端的绕组电容总和、二极管的接线电容和二极管的结电容等，所有这些电容都与检波器的射频旁路电容（文章#26中图5的C9）并联。使用变压器组件时，如果高音略显不足，可尝试减小或去掉电容器C9，依靠其他电容性元件实现射频旁路。
　　如果一个人的高频听力很好，则比额定阻抗更高的抽头可以提升高音。这是因为磁性耳机的阻抗不是常数，阻抗随着频率的增加而升高，因此，当使用比额定阻抗更高的抽头时，高频率下的阻抗匹配会更好。请参阅文章#2中的"音源阻抗对音质的影响"。

图4a

图4b

**注意图4中Bogen T725变压器的阻抗表：
　　Bogen扬声器匹配变压器是被设计用于从单一音源（例如公共广播系统）推动大范围分布的多个8Ω扬声器。为了减少配电线路中的I-R损耗，系统以高于额定值的阻抗和电压工作。例如，输出阻抗为49Ω的100瓦放大器将向线路输出70伏特电压，每个扬声器都用一个变压器将70伏线路连接到扬声器音圈，变压器的初级有多个抽头，可以单独调节输送到每个扬声器的功率，以满足系统的要求。这些变压器的抽头通常标有从70伏或25伏线路汲取的功率。
　　在使用Bogen T725的系统中加入8Ω扬声器时，首先要将其连接到T725的粉色引线上，然后根据扬声器的音量大小，选择连接音源的抽头（白色至棕色，黑色是公共端），由初级绕组（白色wh到红色rd间的抽头到黑色blk）与次级绕组（粉色pik到粉色pik）之间的降压匝数比设定音量。
　　简单地说，为了实现其目标，T725可以将8Ω扬声器负载转换为150Ω至40kΩ之间的其他不同的阻抗，如图4中的阻抗表所示。
　　现在，让我们离开声音传送的场景，转入到矿石机的音频阻抗匹配。将Bogen T-725的带抽头的绕组（白色到黑色）看作是传统的自耦变压器，被设计成在图4所示阻抗下使用时可实现最高效率（低损耗）。
　　从150Ω到40kΩ的标称值分派给不同颜色的抽头，不存在任何 "奥妙"，这个自耦变压器也可以用于高出或低于所示阻抗一倍的阻抗，但会有一些额外的插入功率损耗。给抽头分派阻抗值的习惯做法看似乎造成了一些混乱。例如，不要认为连到绿色grn抽头时的 "正确 "阻抗就是2.5kΩ。在BT-Ultimatch（见下面的第4部分）中，连接到T725的输入开关和输出开关为了使插入功率损耗最小的设置，所用输出抽头的"标称"阻抗可能与负载的阻抗接近，但不一定相同。

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四．使用各种Stanley型变压器或UTC O-15作为输入变压器T1时的插入功率损耗和输入电阻测量结果以及Steve Bringhurst的UltiMatch的改进版BT-UltiMatch。

　　Steve Bringhurst 的UltiMatch在Darryl Boyd网站上提供了一种简便的低损耗方法，可在二极管检波器的输出电阻与耳机或扬声器的平均阻抗之间实现音频阻抗匹配。
　　详细内容见http://www.crystalradio.net/soun ... dex.shtml#UltiMatch。
　　BT-UltiMatch 与Steve的UltiMatch稍有不同，差别在于用一个单刀10掷开关取代了Steve的SW5开关，并提供了一个开关，可用UTC O-15（T3）替换Stanley型变压器（T1）。通过两个单刀10掷开关，可以将T2的任何抽头连接到T1或T3的次级端子，以及输出电容器C2～C6。这与只能使用T2的棕色或红色抽头相比，提供了更大的阻抗变换范围，并进一步减少了功率损耗（特别是在高源电阻情况下），还可以换用UTC O-15 Ouncer变压器，以取代Stanley型变压器。
　　用300Ω和1.2kΩ的电阻性负载（Sound-Powered耳机的典型平均阻抗，两个听筒并联为300 Ω，串联为1.2kΩ）进行了两组测量。频率为1kHz的输入电压通过一组源电阻串联到 BT-UltiMatch的输入端，调整输入电压使得在1.2kΩ输出负载上的电压为10mV有效值（使用 300Ω负载测量时为5mV）。关于如何测量BT-UltiMatch的损耗，请参阅本文第五部份。

图5

元件清单

• T1：Stanley型100kΩ～100Ω变压器，可从Fair Radio Sales购买，编号为T3/AM-20
• T3：UTC Ouncer O-15 1MΩ～10kΩ变压器
• R1：2MΩ或3MΩ对数型电位器，或1MΩ对数型电位器，如果要使用低饱和电流二极管（具有较高的结电阻），则可串联一个电阻器，将总阻值增加到2MΩ。
• C1：0.22 uF电容器
• C2：4.7 uF无极性电容器
• C3：2.2 uF无极性电容器
• C4：1.0 uF无极性电容器
• C5：0.47 uF无极性电容器
• C6：0.22 uF无极性电容器
• SW1、SW2：单刀12 掷（仅使用10位）旋转开关。用图5阻抗表中给出的标称阻抗值标示SW1和SW2开关位置
• SW3：单刀6掷旋转开关
• SW4：双刀4掷旋转开关
  

BT-UltiMatch的操作
SW4 提供四种操作模式：

• 这是最常见的模式，使用" Stanley型"变压器作为输入变压器T1。用于具有中等结电阻的各种二极管，如ITT FO-215锗二极管（Is≈100 nA）。
• 使用UTC O-15 Ouncer变压器作为T1。用于结电阻高的二极管，如Agilent 5082-5235肖特基二极管（测量值Is≈15nA，而非规格表中的22 nA），或2～3个二极管并联使用。
• 不使用输入变压器T1。用于结电阻低的二极管，如1N34A锗二极管（Is≈600nA）。
• 不使用输入变压器T1。用于普通目的的阻抗变换，仅与T2配合使用（SW1和"班尼”-R1、C1均不在电路中起作用）。
  

　　当使用Is极低的二极管时，J1应使用非常短的电缆连接到矿石机的二极管输出端，即通常所说的音频源；J2连接到耳机或低阻抗扬声器。SW1和SW2上标示的 "标称"阻抗仅供参考，并不总是反映插入功率损耗最小的设置。
在开始将实际的耳机或扬声器与矿石机的二极管输出相匹配时，请按以下步骤操作：

• 根据所用二极管Is的估计值，选择 SW4 的设置（有关的帮助，请参见文章#27中表1和表2）。
• 将SW2的"标称阻抗"设置为输出负载的预期平均阻抗（有关如何获取该信息的信息，请参见文章#2）。
• 将SW3设置到"直通（thru）"档位。
• 调整SW1使音量最大。
• 调正R1使失真最小。
• SW1和SW2的最佳设置是交互的。试着提高和降低SW1的设置，然后调整SW2，看看是否可以获得更大的音量，重复调整直到获得最大音量。
• 尝试不同的SW3设置，看看低音频响是否有所改善。
  

表8 - 1 kHz时BT-UltiMatch中的插入功率损耗
用选定的Stanley变压器TF-1A-10-YY "D"或UTC Ouncer O-15变压器作为T1。采用不同的串联源电阻以及300Ω或1.2kΩ的负载电阻测量。SW1和SW2调整为最大输出。


表8A - SW1和SW2抽头的标称**设置
用于将插入功率损耗降至最低，T1使用UTC或选定的Stanley变压器。

** 参见图5中的阻抗抽头表，表中显示了Bogen T-725变压器上不同抽头的标称阻抗。
# SW4设置为第3档。

表9 - BT-UltiMatch 在1 kHz的插入功率损耗
输入变压器使用不同的变压器，其串联源电阻各不相同。负载电阻为1.2kΩ。SW1和SW2调整为最大输出。

* 每个变压器的一个绕组的极性在制造过程中被颠倒了。测量时将端子1和端子2互换，以纠正这种情况。
BT-UltiMatch用于Stanley型T1的极性假设如下：如果在端子3至4之间施加交流电压，则在端子1至2之间会出现相同极性的电压。建议BT-UltiMatch的用户使用示波器检查 T1 变压器内部端子连接的极性。

表10 - BT-UltiMatch的输入电阻，由各种串联源电阻驱动，以1.2kΩ负载为终端，并调整为最小损耗。

# SW4设置为第3档。
请注意，由于变压器大多不在设计中心阻抗下使用，因此最小插入功率损耗的设置并不总是与阻抗匹配条件相吻合。

BG1TRP

五．如何测量任意音频变压器的近似插入功率损耗或将其性能与理想无损耗变压器作比较

　　所需的设备有：音频正弦波信号发生器、多种电阻器（最好不用电阻箱）和高灵敏度示波器或数字电压表。使用垂直分度的示波器比使用数字电压表更好，因为可以看波形是否干净且没有明显的”嗡嗡声”或噪音。这种方法的难点在于必须确保示波器的衰减器和探头上的10X开关是准确的。
　　在读取低电压（次级电压）时，我将示波器探头切换到1X档，而在测量较高电压（初级电压）时则切换到10X档。探头的高输入阻抗可避免因初级（高阻抗侧）的负载过大而降低初级电压，导致错误的读数。如果有一台数字电压表和一台灵敏度足够高的示波器，最好的方法就是将万用表和示波器并联使用，这也是我现在用的方法。这使得数字电压表的读数精度相对较高，同时还能监控电压的纯度（正弦波测量波形的低失真和低噪声）。
　　将音频信号发生器的输出端通过一个阻值等于Rs的电阻器连接到变压器的初级（高阻抗侧），Rs 应等于二极管检波器的预期输出电阻，在次级连接一个阻值为Zh（耳机的预期有效阻抗）的电阻器作为负载，所有地线接到一个公共点。
　　将音频信号发生器调到第一个测量频率1kHz，示波器或数字电压表连接到次级（低阻抗侧）。尽可能调低音频信号发生器的电平，同时仍能获得准确的电压读数，不会因”嗡嗡声”和噪音而产生误差。读出电压值并称其为E3。现在将示波器探头连接到初级的热端，读出电压值并称其为E2。将示波器探头或数字电压表连接到音频信号发生器的输出端（而不是变压器的热端），读出电压值并称其为E1。
　　计算插入损耗：Loss=10*log{4*RS*[(E3/E1)^2]/Rl} dB
　　同时也测量频率在300Hz和3.3kHz时的损耗。如果300Hz的损耗比1kHz的损耗大很多，则需要初级电感更高的变压器。如果3.3kHz的损耗比1kHz的损耗大很多，则相对于所选的初级源电阻RS而言，变压器的绕组电容过大。如果1kHz的损耗超过约2dB，则可能要换一个更好的变压器。希望所有读数计算出的损耗都优于-2dB。
　　如果变压器能很好地实现RS与Rl的阻抗匹配，E2约为E1的1/2，变压器插入损耗约为其最小值。如果E2大大低于E1的1/2，则需要更大的阻抗变换（匝数比平方），如果变压器次级有抽头，使用阻抗较低的抽头也许会有所改善。如果E2高于E1的1/2，则阻抗变换比过大，应试试使用阻抗更高的次级抽头（如果有可用的抽头）。这里假设变压器并联电感和分布电容所造成的电抗失配可以忽略不计。
　　通常最好在损耗最小的频率（音频变压器一般为1kHz）上进行1/2电压测量。
　　在这个系列文章中经常声明或暗示，当输入阻抗匹配时，音频变压器的功率损耗最小。这并不完全正确，如果变压器有内部电阻性功率损耗，那么即使输入端匹配，输出端一般也会不匹配。通常不可能在输入和输出端同时实现匹配，除非变压器没有内部损耗或者变压器的串联损耗与并联损耗的比例正确。
　　当输入失配和输出失配（S 参量反射损耗）相等时，变压器的损耗最小。验证这个条件既困难又没必要，因为通常两个损耗值（输入匹配、输入和输出均不匹配）的差别很小。在这种情况下人们可以说，实际上当输入阻抗匹配时，插入功率损耗最小。

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六．关于从何处获取以及如何识别可与Sound Powered耳机配合使用的变压器的几点建议

　　以下是一些通用的变压器规格，符合这些规格的变压器在用于推动矿石机的Sound Powered耳机时，可能会呈现较低的插入损耗。在 Hamfest、junk box或Surplus Dealer能找到符合这些规格的变压器，价格可能会比UTC和Amertran变压器低得多。Fair Radio Sales Co. （http://www.fairradio.com/often）有合适的变压器可用，价格合理。
宽频响应规格，+/-1dB，20～20,000Hz：
　　制造商规定的变压器工作频率范围是200～5,000Hz，当源端和负载端的电阻将带宽缩小到仅覆盖0.3～3.3kHz范围时，变压器的损耗可能会比宽带变压器高出若干dB。原因是我们通常希望变压器在初级源电阻和次级负载电阻比制造商规定的电阻高几倍的情况下工作，这样做总是会缩小变压器的带宽，我们的最终带宽应为0.3～3.3kHz左右。
高阻抗绕组规格：
　　如果指定了是单栅极（最好是推挽栅极）绕组还是单屏极（最好是推挽屏极）绕组，其阻抗通常在20kΩ和80kΩ之间。高阻抗绕组连接到二极管检波器的输出端。（译注：所谓“推挽栅极”和“推挽屏极”，推测应该是电子管推挽放大器的输入变压器和输出变压器，绕组有中心抽头。）
低阻抗绕组规格：
　　用于多路或单路的低阻抗麦克风、拾音器，阻抗通常在100Ω和1kΩ之间。有多个抽头以实现多种阻抗电平，规格可以是50Ω、125Ω/150Ω、200Ω/250Ω和333Ω、500Ω/600Ω。低阻抗绕组连接到Sound Powered耳机。
用于Sound Powered耳机的正确的低阻抗抽头的计算方法如下：

• 决定检波器的音频负载电阻，我们选择200kΩ。（有关如何确定音频负载电阻值，请参阅文章#1和文章#4）。
• 假定Sound Powered耳机的两个听筒是串联的，耳机的平均阻抗为1.2kΩ。
• 计算所需的阻抗变换比为200,000/1,200 = 167。
• 记录制造商的变压器高阻抗绕组规格（如果不知道规格，估计为80kΩ），然后除以167。
• 选择最接近上述计算值的制造商低阻抗绕组抽头规格（如果有数据）。如果使用估计值80 kΩ，则所需的分接阻抗为80,000/167 = 479kΩ，这个数称为A。
• 现在对照一下，如果将两个听筒并联是什么结果。两个听筒并联时耳机的有效阻抗为300Ω，需要的阻抗变换比为200,000/300=667。
• 所需的制造商的抽头标识为80,000/667=120Ω，这个数称为B。
• 选择数字A或B，以最接近现有变压器抽头标识的数字为准，连接相应的耳机听筒（译注：串联或并联）。
  

　　请注意，我们使用变压器的阻抗水平要高于其设计阻抗水平。这样做损失了音频带宽并且插入损耗有少量增加。不过我们也不需要20～20,000Hz的频率范围，不是吗？与使用制造商的额定值相比，我们获得的是将耳机阻抗转换为更高值的能力。
　　如果你的变压器没有规格说明，除非该变压器的设计目的是将低阻抗耦合到电子管电路或仅仅是"提高阻抗"，你只要将高阻抗绕组连接到矿石机的二极管上，将耳机逐一连接到低阻抗绕组不同的抽头上，用弱信号进行试验，选择音量最大的连接。

文章#5 发布时间：1999-10-22；最新修订：2002-03-30