音响侠客行二十：谈牛色变：浅谈Hi-Fi输出变压器

第尾才子

音响侠客行二十：谈谈Hi-Fi输出变压器

输出牛是胆机的咽喉，其内在品质的优劣直接影响着整机的重放质量。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，以便高保真的传     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）的输出牛，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），回放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用“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）。但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，使得其输入阻抗（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，高频段又随频率的上升而升高。当阻抗偏离放大器的最佳负载阻抗（optimum plate load）较多时，放大器将产生严重的波形失真，且输出功率亦下降。故一般要求变压器的输入阻抗（input impedance）变化<30%。

另外，由于变压器本身存在有分布电感（distributed inductance）及分布电容（distributed capacitance），其相互作用将产生串联或并联谐振（resonance）。发生谐振时，其输入阻抗（input impedance）趋向于零或无穷大（infinite）。且无论是串联或并联谐振，其输出电压都可能出现峰值，使频响曲线变差。为控制变压器在谐振（resonance）时输入阻抗的变化程度，保证平坦的幅频特性，应控制住变压器回路的Q值（这里Q值的含义是，感抗（inductive reactance）或容抗（capacitive reactance）与回路电阻之比。Q值越大，其阻抗的变化程度也越大），选择合适的电感（pri-inductor）漏感、内阻及分布电容值。

另外，变压器初级电感的大小还与信号的动态范围（dynamic range）有关联，当信号幅度（amplitude）与响度（loudness）变化时，意味着铁心中的磁感应强度（induction density）和磁导率（permeance）在变化。因而初级自感量也将随着信号幅度（amplitude）的变化而变化，当信号幅度（amplitude）较大时，很大的初级电感，引起波形失真加大。而信号幅度较小时，铁心的磁导率（permeance）变小，自感量变小，将影响频率响应特性（freguency response），

此外, 有关之频率也一直在变， 也使B/H在变 。



再者，从减小相移失真（phase-delay distortion）的角度考虑，输出牛亦不能只为照顾低频而过分的加大初级电感（pri-inductor）。由于铁心的磁饱和（magnetic saturation）程度与频率成反比，在低频段，铁心有可能工作在B-H曲线的饱和区，此时，因磁化电流（magnetizing current）的波形已严重失真，呈尖顶状，致使输出电压的波形也产生失真。输出牛铁心的磁感应强度（induction density）越高，失真亦越大（这就是为何用EI型铁心做输出牛，要比其他形式的如R型，C型及环型铁心还好，且EI铁心最好不用超高导磁率，带纹向的硅钢片）。



当输出牛中有直流磁化时（如单端输出牛，或推挽牛因两管电流相差较多，或两组绕组圈数不对称时），失真就更为严重。为减小波形失真，常用的办法是在铁心（core）中垫入空气隙（air gap）S　

　 S（cm）=1.3×10 I&#8226;N1　　　I：磁化电流；N1：圈数

根据计算，若推挽输出牛两管电流电流相差5mA以上（或者初级两臂圈数相差5%以上）时，就要留有气隙了（或者不将铁心插的过紧）






快速导航

音响侠客行一: 电源音波功 - 真正的HIFI烧友最低限度都只用雅鲁藏布江的水电
http://www.crystalradio.cn/thread-955449-1-1.html

音响侠客行二：气宗宝典: 家老虎磁场与音质的关系
http://www.crystalradio.cn/thread-955456-1-1.html

音响侠客行三: 少林易肋经: 供电系统的谐波抑制及降损节能
http://www.crystalradio.cn/thread-955462-1-1.html

音响侠客行四: 电源线魔功
http://www.crystalradio.cn/thread-955481-1-1.html

音响侠客行五：保邪剑法 - 神怪保险丝 ？
http://www.crystalradio.cn/thread-955637-1-1.html

音响侠客行六：小宝神功 - 机器的洞洞?
http://www.crystalradio.cn/thread-955644-1-1.html

音响侠客行七：音响神油，妙不可言？
http://www.crystalradio.cn/thread-955653-1-1.html

音响侠客行八：音响一指禪: 在机箱上点穴指压的”神器”!
http://www.crystalradio.cn/thread-955662-1-1.html

音响侠客行九：音响洁面乳: 端子及脚部护理
http://www.crystalradio.cn/thread-956253-1-1.html

音响侠客行十：音响吸精大法: 系统的屏蔽、吸波与接地
http://www.crystalradio.cn/thread-956263-1-1.html

音响侠客行十一：崆峒神拳: 单晶铜改善音质？
http://www.crystalradio.cn/thread-955854-1-1.html

音响侠客行十二：大侠秘技, 不可见洞胡乱插
http://www.crystalradio.cn/thread-955881-1-1.html

音响侠客行十三: 无敌神牛 - 电源滤波隔离牛
http://www.crystalradio.cn/thread-955925-1-1.html

音响侠客行十四: 电源派小结
http://www.crystalradio.cn/thread-955928-1-1.html

音响侠客行十五：不死邪刀 - 锡线當喇叭線的奇文
http://www.crystalradio.cn/thread-956283-1-1.html

音响侠客行十六：基本功: 锡焊锡与去锡漫谈
http://www.crystalradio.cn/thread-956287-1-1.html

音响侠客行十七：锡材也可吹
http://www.crystalradio.cn/thread-956291-1-1.html

音响侠客行十八：电容对音质的影响
http://www.crystalradio.cn/thread-956296-1-1.html

音响侠客行十九：牛魔王来了? 晶体管扩大机再加输出变压器
http://www.crystalradio.cn/thread-956297-1-1.html

音响侠客行二十：谈牛色变：浅谈Hi-Fi输出变压器
http://www.crystalradio.cn/thread-956309-1-1.html

第尾才子

零回帖，心寒。

ppt44

初级自感的变化，磁饱和的影响都说了，电感量的大小影响相位差是怎么回事？可有公式？

jupeter

再往深处说才过瘾。

怪浪人

非常感谢楼主的好资料，使对牛有一个比较全面的了解和认识，对以后自己绕牛授益多多，再次感谢

夏天热

第尾才子 发表于 2017-1-19 20:07
零回帖，心寒。

理论分析，曲高和寡。不必心寒，大家还是感谢钦佩你的，长篇文章既有功劳还有苦劳，只是需要慢慢学习理解。

骆东北

曲高合寡，越看越对自制没有信心了。

第尾才子

骆东北 发表于 2017-2-26 08:01
曲高合寡，越看越对自制没有信心了。

其实在某宝中良心牛也不小。只是黑牛更多。多学习便少受骗。

骆东北

骆东北 发表于 2017-2-26 08:01
曲高合寡，越看越对自制没有信心了。

我的意思是，原以为电子管功放直观明了，只要选好材料，按图施工，精心制作。都能获得好的效果，所以我等爱好者乐此不疲不断发烧自作。看了楼主的讲述的理论知识后，方明白一个输出牛就 理论高新，不是我等能够理解的，真是很杀热情，让人沮丧无语。

淘气的丁丁

学习沉淀，感谢分享