释疑：关于推挽变压器P-P阻抗与单边阻抗的关系

MF35_

zhke 发表于 2014-12-15 07:52
"推挽输出变压器，无论甲类、乙类单独拿出一臂都是无法使用的，单独的一臂都是总阻抗的四分之一，无论从变压 ...

既然大家对“约定成俗”这个说法不认可，那么就仔细说一下吧。
你可以自己设计个推挽放大器看看就知道了，如果只在这里拿变压器理论去讨论是不合适的，我举个实际的例子给你看
参考RCA的数据手册，6V6GT推挽AB1类放大器屏压是285V，栅负压-19V，P到P阻抗8K，我按照工作点画出了单管的工作曲线，红色斜线是4K的负载阻抗，蓝色是2K，如果按照你的说法，手册给出PP阻抗8K，那单臂都应该工作在2K负载，显然这个2K负载是十分不合理的，不谈其他，首先双管14W的输出功率就无法得到，所以单臂负载是设计在4K的，不要吐槽我划线的精确度，即便不精确，4K负载和2K负载的巨大差异也是显而易见的。


我前面有一点说的不太清楚，这里再说一下，变压器PP两端的反射阻抗的确是单臂的4倍，这没错，但推挽功放不是这么算的。
首先我们要搞清楚一些基本概念，我们讨论的带变压器的推挽电路，称作并联馈电推挽电路，这种电路的总输出功率，是单臂输出功率的两倍，这是铁律。

我们先拿A类推挽功放来说事儿，这个最简单，每臂相当于一个单端，所以推挽的输出功率是单端的2倍。A类推挽两臂之间的交流电流和单端是一样的，很多人以为推挽工作时一推一拉，所以电流应该是2倍，这是错误的。因为两臂是中心接地的，所以每边是单独驱动变压器，这个交流电流不流过另一边，另一边虽然电流同向，但那是由另一边的管子产生的，变压器中的磁通是两臂的叠加，因为磁通决定功率，所以2倍功率就是这么来的，功率为单臂（对于A类等效于单端）2倍，交流电流和单臂相同，所以PP等效阻抗应该是单臂的2倍，这样功率才能是2倍。

再来说B类，这个和A类是两个极端，B类在同一时间只有一个臂中有交流电流，所以两臂是轮流工作的，我们假设PP上的输出电压的有效值为V，则每臂输出的有效值为V/2（半波），假设每臂输出阻抗为R，则每臂上的输出功率为V*V/4R，总输出功率是每臂输出功率的2倍（对于所有并联推挽电路，这是铁律），所以P=2*V*V/4R=V*V/2R，相当于V在2R的负载上造成的功率，而PP上的输出电压为V，所以PP上的输出阻抗为2R，是单臂阻抗R的两倍。

对于AB类的推挽，介于A类和B类之间，推导过程更复杂些，但不管A类还是B类，推挽功放的PP阻抗都是单臂阻抗的2倍，而介于这两个极端之间的AB类，也是如此。

看到这里有些人就困惑了，其实这里的推论和变压器的理论并不冲突，如果单从变压器的角度看，PP阻抗确实是单臂阻抗的4倍，但这是我们把两臂当做串联阻抗来分析得出的。但我们讨论的是并联馈电推挽电路，它的特点在于两个臂的交流回路是并联的，因此两臂要看成是单独工作的，只是输出时在磁通上互相叠加，而磁通的计算是相加的，所以才有输出功率等于每臂的2倍。

从放大器的单臂看去，看到的是“我输出了一样的电流，却产生了2倍的磁通”，所以每臂看到的阻抗（视在阻抗）是反射阻抗的2倍，而这个阻抗值是我们设计放大器时需要的，因为它是放大器“看到”的。而PP阻抗是次级负载在P-P之间产生的反射阻抗，是变压器“产生”的，所以我们设计变压器时，要用P-P阻抗来计算。由于视角的不同，就有了“P-P阻抗=2倍的单臂阻抗”这样奇怪的说法，这个说法中两个“阻抗”的观察角度不同。

另外，你说的“无法使用”并不是“无法分析”，我以前就说过电路本身不存在“能否使用”一说，“能否使用”只是我们人为的给一个电路加上的标签，很多时候这个标签影响了我们对电路本质的了解，你只有先进行分析，才能得出“能否使用”，而不是反过来。

MF35_

杭州陈玉 发表于 2014-12-15 08:56
哈哈，也错！实际上我不赞成分割开来说单臂，在推挽中，不存在单臂这一说。

我觉得只要仔细看书，多花点时间来学习下基础理论就不会说出“推挽中不存在单臂一说”这样的话来，因为在早期所有的放大器书中，推挽分析都是从单臂分析开始的，搞清楚了单臂，才能搞清楚推挽。

MF35_

海河 发表于 2014-12-14 22:29
MF35老师，您也来了  
现在关键是实际买变压器时，都称呼P-P阻抗。比如买到的P-P阻抗为 ...

呵呵，海版好，不敢称老师。

我上面已经详细回复了，对于买到的“PP 12K - 8ohm”的输出变压器，应该这么理解，我们在输出端接8ohm负载，则对于放大器每臂来说，看到的阻抗是12K的一半，即6K，这个阻抗是放大器“看到”的，原因看我上面的回复。
P-P得到的反射阻抗应该也是12K，这个12K是由变压器“产生”的。但这个反射阻抗对放大器来说没意义，原因是两臂在推挽电路中是属于两个独立的交流回路的，此时对于放大器来说，P-P之间不存在阻抗一说，只是根据电路参数计算后等效为单臂阻抗的2倍，注意这里是“等效”而不是“等于”。

丨老来樂丨

很好！很好！慢慢理定能理顺！老师们加油！！！

MF35_

刀尖踢踏舞 发表于 2014-12-14 22:22
如果你的说法成立的话，那么我们所见到的PP牛，全部都是设计错误的了。

比如6P1推挽，标称为10K， 实际 ...

没有错啊，设计时是按照PP阻抗设计的，但放在推挽功放上以后，每个臂看到的阻抗就是一半的PP阻抗，因为是并联馈电推挽，所以一个臂看不到另一个臂（中间接地了），从每一臂看过去，相当于在不增加单周期输出电流的情况下，单周期内产生的磁通增加了2倍（由另一臂提供），从而造成输出功率是2倍，所以对于每臂来看，相当于对地阻抗变成了2倍，也就是B+到P的实际阻抗在每臂看来是被放大到了2倍，所以设计放大器时是设计单臂阻抗，设计变压器时，是看PP阻抗。

大孔景元

MF35_ 发表于 2014-12-15 10:24
呵呵，海版好，不敢称老师。

我上面已经详细回复了，对于买到的“PP 12K - 8ohm”的输出变压器，应该 ...

昨晚才弄明白这个问题为何难以讨论，你说的是设计电路时要弄明白的阻抗，重点是电子管负载阻抗的匹配。另一家说的是从喇叭阻抗为基准推算出来的初级阻抗，重点是弄不明白绕变压器麻烦。

明白一个变压器如果有两个次级（或俩个初级）同时接入电路同时工作，阻抗到底该怎么算，这个问题就迎刃而解了

MF35_

还不明白的可以看看这个文章，这是ADI的一篇关于用差分输出DAC驱动中点抽头变压器的应用文档，差分输出DAC相当于并联馈电推挽输出。

其中有一个很重要的结论就是，变压器输出侧看到的阻抗Rs=2N*N*Ro，这里的N是次级/初级的变比，Ro是初级单臂的输出阻抗，所以初级两臂的PP端等效阻抗Rp=2*Ro，即PP阻抗为单臂输出阻抗的2倍，造成这个结果的原因是一臂的输出电流产生的感应磁通对另一臂电流的建立造成了阻碍作用，因此对于另一臂来说，阻抗增加了，从另一臂的视角看，输出了1单位电流，结果产生了2单位感应磁通，相当于负载电感量变为2倍。用通俗的话比喻，就好像你向一个1米深的坑里跳，在跳的同时，你触动了一个机关，坑底突然下降了1米，所以你实际上是在跳一个2米的坑。但你不跳坑，机关就不会触发，坑还是1米，所以对于一个PP为12k的输出变压器，在不接入推挽电路的时候，PP的阻抗是12K，P-B+的阻抗是3K，但接入推挽后，P-B+的阻抗对推挽的一臂来说就成了6K，所以推挽单臂应该按照6K设计，变压器应该按照PP12K设计，这是不矛盾的。

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2014-12-15 12:36 上传

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MF35_

大孔景元 发表于 2014-12-15 12:34
昨晚才弄明白这个问题为何难以讨论，你说的是设计电路时要弄明白的阻抗，重点是电子管负载阻抗的匹配。另 ...

呵呵，是的，我昨天的帖子说的也不是很明白，可能让更多的人更困惑了。
推挽变压器脱离推挽电路来讲本身就没意义，计算出的单边反射阻抗也没意义，所以我的原则是，设计功放就必须站在功放的角度看，不要去看变压器，设计变压器就站在变压器的角度看，这样就不会错。

大孔景元

心中很简单的事，就是说不明白，但我始终认为甲类、乙类和甲乙类的计算是有区别的，用普通变压器为例画个图，我这些年绕变压器就是这样修正匝数的，水平有限，对错也无所知，请老师指点一二即可，权当二人交流 ，以免勾起又一番讨论

杭州陈玉

MF35_ 发表于 2014-12-15 10:08
我觉得只要仔细看书，多花点时间来学习下基础理论就不会说出“推挽中不存在单臂一说”这样的话来，因为在 ...

  哈哈，当初学习不努力  ，现在努力要学习。

杭州陈玉

MF35_ 发表于 2014-12-15 09:59
既然大家对“约定成俗”这个说法不认可，那么就仔细说一下吧。
你可以自己设计个推挽放大器看看就知道 ...

下午复习一下以前的关于推挽的知识，觉得你的回答还是有矛盾的地方：甲类单端推挽的输出阻抗是单端的2倍是正确的，因为正半周上管增加电流的同时，下管电流同时减小也会形成电流的。
如果按你的图所说的4k负载线，你确定能算出输出14W的功率吗（不考虑输出变压器的效率）？应该是算不出来的。

刀尖踢踏舞

单臂负载阻抗为PP的一半6K是绝对的。 从我上面给出的输出电压就能算的出来。为何还有许多人在纠结单臂负载是3K。

看看下面的图，这是我目前正在使用的电路。输出变压器的两个8欧端子，接一个8欧的喇叭。

各位可以算下，此时单臂7295的输出负载是2欧呢？还是4欧呢？ 如果把这个图搞明白了。那么对于推挽12K的问题也就解决了。

MF35_

大孔景元 发表于 2014-12-15 13:46
心中很简单的事，就是说不明白，但我始终认为甲类、乙类和甲乙类的计算是有区别的，用普通变压器为例画个图 ...

我觉得甲类、乙类、甲乙类没有区别，不应该把两个半周期拆开来看，对于持续的周期性信号，在进行标量分析时，要用积分的概念来看，或者说有效值的概念，甲类和乙类只是工作点不同，所以静态功耗不同，在负载阻抗一样的时候，交流量的总有效值是相同的。

刀尖踢踏舞

是有区别的，甲类，乙类，甲乙类有点类似于开关电源中的DCM和CCM。

甲类相当于CCM－连续模式，乙类相当于DCM－断续模式。

因为CCM模式中，电感电流不会为0，而DCM则会为0. 而甲乙类有点相当于临界模式。

误入白虎堂

MF35_ 发表于 2014-12-15 22:31
我觉得甲类、乙类、甲乙类没有区别，不应该把两个半周期拆开来看，对于持续的周期性信号，在进行标量分析 ...

乙类和甲类、甲乙类还是有区别的。区别的原因是动态下磁通的变化不同。甲类、甲乙类PP为单端2倍，乙类PP为单端4倍。在白版的那个贴里我有过说明。