SC2-300耳机匹配变压器的实验

lq19512003 · 发表于 2008-12-16 16:22:34

一、实验的缘由
自从邮购了SC2-300舌簧耳机后就充分体会到了舌簧耳机的高灵敏度效果，原来收不到的电台现在收到了，原来听不清楚的电台现在能听清楚了，为了取得更好的效果，我也试着改绕了一只高阻耳机，改制过程非常顺利，线包绕制过程没有断头，绕制完成后的耳机不能说效果不好，接到矿机上无论音量还是灵敏度都很好，还省掉了变压器，但感觉失真稍大，与我原来用220V变18伏的变压器作匹配使用未改绕耳机的效果差不多，改绕后没有看出在音量和灵敏度上有多大提高的优势，但因以上实验结果就下结论说改制的高阻耳际效果不如未改前的，这也有失公允，因为即使改后的耳机阻抗也远小于那只220V变18伏的匹配变压器的初级阻抗，同一个检波器分别带两支不同阻抗的负载，效果不一样自然也在情理之中，这也是一个必然的结果，如果能改变匹配变压器的变比，使其初级阻抗等于改绕后的耳机阻抗，则很有可能改绕后的耳机的效果要好些。其实我认为没有必要在改与不改之间比出个好与不好，低阻耳机改成高阻后省去了匹配变压器这本身就是一个极大的优点，但其阻抗值单一，且阻抗不可能大范围变化从而去适应不同的检波器以取得最佳的匹配效果，这样我们还是要调整调谐线圈的抽头以匹配高阻耳机，由于受绕线空间大小的限制，改绕后的阻抗不可能太高，由于只能用很细的线绕制，所以线包的直流电阻可能比较高，想使用粗些的线降低线包的直流电阻从而减小些损耗是不可能的，这些都是改绕高阻耳机的缺点。用变压器作匹配容易做到阻抗大范围的变化，也能做到更高的阻抗，变压器也有损耗，但可以用粗线减低铜阻，降低些损耗，这些都是用变压器的优点。
为了摸索SC2-300舌簧耳机使用匹配变压器的规律，我利用几周的业余时间，用手头现成的几个变压器作了个实验，想找出点有规律的东西。

二、实验的准备
实验使用单回路矿石机电路，1N34A检波，调谐线圈用0.04X60纱包线在10X200mm的中短波磁棒上平绕60匝，每10匝抽一头，检波二极管通过一个1X11的波段开关选择抽头，为减小抽头对线圈Q值得影响，抽头留得较短，再用0.04X60纱包线将抽头连接到够用的长度。线圈的Q值约是310左右。调谐电容用一成色较新的带减速装置的双连中的一连。
我一共找到了6只变压器用于本次实验，编号1至6分别如下。
1号变压器：220V变18V 初级：L=4.11H，R=229Ω，次级：L=37.6mH。
2号变压器：220V变9V 初级：L=4.2H，R=229Ω，次级：L=9.9mH。
3号变压器：220V变15V 初级：L=5.95H，R=313Ω，次级：L=40mH。
4号变压器：220V变12V 初级：L大于20H，R=2.02KΩ，次级：L=66mH。
5号变压器：电铃变压器 220V变8V 初级：L=11.58H，R=740Ω，次级：L=23.3mH。
6号变压器：5灯电源变压器初级用2X230V绕组 L=19.3H，R=356Ω，次级用2X6.3V绕组 L=37.6mH。
为了测试接收效果用什么仪表与如何测试也是一个问题，我见到网上大家应用的无非有两个方法：其一，用直流微安表头串联在耳机回路上测电流。其二，用直流电压表并联在耳机两端测量耳机俩端电压，也有将微安表直接并联在耳机两端，这实际上是拿微安表当电压表用（这时电压表的满度值是表头的满度电流乘以表头的内阻）。这些方法在我的这次实验中都不适用，原因是我这里信号很弱，用微安表测匹配变压器初级回路的电流，即使是强台不过是1uA左右，收弱台时用50uA的表头根本看不出表针有偏转，因此无法比较。用数字万用表的200mV直流档并联到匹配变压器的初级到是可以测出几到十几mV的电压，但这个方法也不能用，原因是各个变压器的初级直流电阻差别很大，由于即使是相同的检波输出电流，作用在不同线包的直流电阻上也会有不同的电压降，在这种情况下，测出高电压不一定代表接收效果好，也许这只是表示变压器的初级电阻大而已，甚至能发生测试电压低反而声音大的情况（使用线包初级电阻小但是电感量大的变压器）。合理的方法是使用音频毫伏表测试匹配变压器次级两端（也就是耳机两端）的音频电压。但就是这样测试也还存在问题：随着电台广播声音变化，音频毫伏表的指针在不停的跳动，无法准确比较各个变压器的效果。因此还要使用高频信号发生器产生一个由固定频率的音频信号对载波做固定调幅深度调制的高频信号，只有矿机接收这个信号，我们才能在耳机两端得到稳定的音频电压，从而根据接在耳机两端的音频毫伏表测得的音频电压大小判断匹配变压器的优劣。遗憾的是目前我还不具备这些测试条件，没办法，干脆不用仪表测了，就凭耳朵听，虽然很不精确，也得不到具体的技术数据，但还是可以大概比较一下，看看各个变压器的效果有没有明显的差别。

三、实验的过程与结果
过程：首先将各个变压器分别接入矿机并在收到强台时感觉不同的变压器的差别还是比较大的，有的声音即大音质又好，有些声音大小还行可音质较差些，还有的声音小音质也差。调整线圈的抽头，发现所有的变压器都是将检波二极管直接接到图中标号1、2的位置时声音比较大，而且无论抽头是1还是2，声音大小的变化不大，只不过电台的位置有些变化，用抽头3时有的变压器效果已经不好了，但有的变压器的效果还可以。其中效果好的变压器在抽头调到离地20匝时还能响，可是效果不好的变压器在这个抽头位置已经没声了。
1号变压器：220V变18V 初级：L=4.11H，R=229Ω，次级：L=37.6mH。我前一段时间与改绕的高祖耳机比较效果时用的就是只这变压器，比较的结果是用1号变压器匹配与我改绕的高阻耳机效果不相上下。

2号变压器：220V变9V 初级：L=4.2H，R=229Ω，次级：L=9.9mH。效果不如1号变压器，声音比1号变压器小，失真也大些。

3号变压器：220V变15V 初级：L=5.95H，R=313Ω，次级：L=40mH。效果与1号变压器差不多。

4号变压器：220V变12V 初级：L大于20H，R=2.02KΩ，次级：L=66mH。本次实验中表现最好的变压器，强台声音洪亮，音质最好，弱台音量明显大于其它变压器，整体效果要明显好于改绕的高阻耳机。

5号变压器：电铃变压器 220V变8V 初级：L=11.58H，R=740Ω，次级：L=23.3mH。效果略好于2号变压器。

6号变压器：5灯电源变压器初级用2X230V绕组 L=19.3H，R=356Ω，次级用2X6.3V绕组 L=37.6mH。效果尚可，但与4号变压器比还是有明显的差距。
实验中也曾用1N60检波，耳听效果，感觉略好于1N34A，差别很小，不敢说准确，实验**的二极管：1SS86、1SS99、2AP30、2AP9、2AP16等，效果均不如1N60和1N34A，而且差距不小，主要表现是弱台收不到。

四、对实验结果的一些思考
从本次实验得到的数据看，似乎能够得出一个简单的结论：匹配变压器的效果要好，变压器得出次级一定要有足够的电感，次级电感至少要等于，最好要大于，如果能充分大于耳机的电感则更好。4号变压器初级线包直流电阻值是2020欧，大于6号变压器的356欧，因此4号变压器的线包损耗比6号变压器大得多，可是4号变压器的效果比6号变压器的效果好得多，这可能有两个原因造成的，一是6号变压器的变比是2号变压器的2倍，那么6号变压器的初级阻抗应该是4号变压器的4倍，是不是4号变压器刚好在匹配点附近而6号变压器远离了匹配点。二是4号变压器的次级电感是66mH，初级电感大于20H（我的电感表最大量程只有20H，4号变压器初级的电感已远超出我表的量程），而6号变压器的次级电感只有37.6mH，初级电感只有19.3H，难道4号变压器效果好是其电感量大造成的。再从3号变压器与4号变压器的比较看，这两支变压器的变比差不多，一个是220：15，另一个是220：12，因此他们的初级阻抗也差不多，并且3号变压器的初级电阻是313欧远小于4号变压器的2020欧，按理说3号变压器的初级损耗要远小于4号变压器，可就是因为3号变压器的初、次级电感量远小于4号变压器，因此3号变压器的效果远不如4号变压器，看来哪个变压器电感量大哪个变压器就有优势，它的效果就好。
其实我感到这次实验是一次很不严谨的实验，几个变压器都是现有的东西，各项指标差异很大，又没有可用的仪表测量实验数据，仅凭用耳朵判断，结果只能说是主观印象，但不管怎样，几个变压器的效果差别还是明显的，其差别程度还是易于区别的。
此次实验变压器的变比是不一样的，小到220：18，大到460：12.6，所以每个变压器从初级看进去的阻抗是不一样的，更何况各个变压器的初、次级电感量，初级电阻值等数据都不一样，因此到底是哪个变压器参数是影响效果的主要矛盾很难从这个简单粗糙的实验中得出准确的结论。
再有就是此次实验没有特别关注阻抗匹配的问题，原因一是没有合适的测量仪表，二是原想先看看哪个变压器好，然后按这个好的变压器数据做一个初级多抽头的变压器，仔细摸索阻抗匹配的问题。如果能做出初级阻抗足够高且效率高的变压器，从而最终达到调谐线圈不用抽头也能达到阻抗匹配，那就最好了，从本次实验的效果看这一目标有可能实现，实验中效果最好的是不用抽头或是用最上面的2号抽头，离不用抽头只差一步了，去掉抽头可以使线圈的Q值更高。

五、下一步研究的建议
本次实验只是初步简单探索了用变压器匹配舌簧耳机的规律，并且已经得到了一次用匹配变压器效果好于改绕高阻耳机的实例，我感觉在这个课题上还有许多事情可做，大家都公认舌簧耳机灵敏度高，怎样绕出更好的匹配变压器使舌簧耳机发挥出极致的效果，本次实验并没有得出这方面的结论，这有待于以后准备好必要的仪表和实验方案进行细致认真的实验，也希望对此课题有兴趣的同学共同参加，以往各位同学共同研究同一个问题，由于各自所处环境的不同，大家做同一实验往往结果差别很大，互相的结果没有可比性，设想如果每位参加实验的同学都有一台调幅度、输出信号幅度经过校准的高频信号发生器（自制并不贵），有相同的等效天线（一只电阻和一只电容），再有一只音频毫伏表便可以通过各自实验得到具有可比性的实验结果了。记得梁兄曾提出过建立矿石机实验室的建议，这可能符合梁兄以前的想法，只是这是一广域的实验室。
由于本人技术水平有限，实验也不严谨，以上难免有荒谬之处，欢迎大家拍砖！

[ 本帖最后由 lq19512003 于 2008-12-16 17:14 编辑 ]

济南 · 发表于 2008-12-16 17:05:32

大家书写实验报告、倘若都如此的认真、详实、何愁不能共同提高？

lq19512003 · 发表于 2008-12-16 17:10:57

回2#济南兄：过奖了，惭愧！

alunli · 发表于 2008-12-16 20:47:50

看见好帖一定要顶。

lq19512003 · 发表于 2008-12-17 09:33:56

回4#alunli友：谢谢！

lslz · 发表于 2008-12-20 21:10:05

您那4号的个变压器是功率大吗，看图好象又不是。

lq19512003 · 发表于 2008-12-21 13:22:45

回6#lslz友：4号变压器是功率很小的电源变压器，从以下照片中可以看出，以号电池为参照物，4号变压器的体积很小，变压器的标签上只标注了电压，没有标注电流和功率，我估计有2、3瓦。

lq19512003 · 发表于 2008-12-21 14:03:56

昨天我又找到了一只变压器（下面照片中左边的那只），是几年前从一个坏了的进口刮胡刀里拆出来的电源变压器。这只变压器的体积比4号变压器的体积小多了，但硅钢片很薄质量看上去很好，变压器的变比不知道，只记得这只变压器的初级是通过一只电阻接到220V电源的，电阻的阻值不记得了，怕损坏变压器，不敢接到220V电源上试，只好用一低频信号发生器接到变压器次级，用示波器测量初、次级的电压，计算出变压比是18.75，这个变比值与4号变压器的变比值差不多（4号变压器的变比是220/12=18.33），测得次级电感量是0.503亨，次级电阻值是52.5欧，初级电阻值是5400欧，初级电感量大于20亨了，我的表测不出来了，估算应大于150亨。把这只变压器接到矿石机上与4号变压器比较，发现无论音质、音量要好于4 号变压器。
使用SC2-300耳机时，这个小变压器的初级阻抗大约是105K。

[ 本帖最后由 lq19512003 于 2008-12-21 20:28 编辑 ]