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论音频输出变压器(输出牛)

浏览次数: 日期:2014年10月22日 16:40

   玩胆机的朋友都有这样的体会,一台功放胆机是否靓声输出牛是关键,所以在这里我就和大家讨论一下音频变压器的技术问题。

一、音频变压器的频响
   由于在绕制音频变压器中的工艺条件所限,变压器总存在漏感,所以变压器的等效电路可用图B-1所示,图中的LS1表示初级的漏感,LS2表示次级折合到初级的漏感,R0表示次级折合到初级的阻抗,C是线圈间的分布电容。音频范围是带宽从10HZ---20KHZ,由于音频变压器是一个感性元件它对不同的频率就呈现不同的阻抗(ZL=2πFL),在音频的低端漏感LS1和LS2作用是非常少的可忽略不计,此时放大管的负载是L和R0的并联值,L的值越大感抗也越大,对R0的分流作用就越少,R0上的音频功率就越大。

 在音频的高端区电感L可视为开路,而LS1和LS2的作用将随频率升高越来越显着,此时放大管的负载相当于LS1+LS2+R0(串联),另外分布电容对信号也起到了旁路的作用,显然由于漏感的存在和分布电容的存在,R0所获得的功率随着频率的升高而减少,为此音频变压器在音频的高频区往往失真大,功率增益低,频响变差。

二、音频变压器的绕制

 

   从以上可知,要绕制一个性能较好的音频变压器就必须要设法降低变压器的漏感同时将初级线圈的匝数取大些,从而得到较好的低频特性,同时还要减少线间的分布电容而提升高频,但是绕组的圈数与漏感及线间电容三者是一个统一的矛盾体,圈数越多漏感越大分布电容也越大,所以绕制音频变压器器在材料的选择上是很讲究的尤其是铁芯,我们应尽量选用磁通密度较大的高硅钢片来做铁芯,在结构上采用壳式结构,目的是在有限的圈数下(有利于减少分布电容)上尽量增加电感和减少漏感。在低频端,由于感抗较少,流过线圈的电流较大容易使磁芯出现饱和而引起低频特性,为了避免铁芯出现磁饱和的现象,在上下两铁芯间还要加气隙垫片,当然这种做法是以增加漏感作为代价的。总之制作一个音频变压器要在铁芯的选材,气隙的调整,设计圈数的多少进行合理的取舍。这些我认为只能靠经验了。
   最后说一说绕组线圈的结构,因为胆机的后级都是用对管组成推挽电路的,为了防止由于两管负载不平衡所引铁芯起直流磁化,上下管的负载绕组不仅要做到电感一致,并且直流电阻也要一致,另外为了较少线间分布电容,在绕法上采取分层分边的绕法,如图B-2是音频输出变压器绕组的结构剖面图。这种绕组结构可使上下输出管的总电抗保持一致,从减少线间的分布电容的角度来看,层分得越多越细越好,从而使输出信号的频响特性得到较好的改善。

导频制立体声信号的形成和解码
   现在我们在收听无线广播时都喜欢收听FM立体声广播,原因是FM广播音色纯正,频带宽,信噪比高,抗干扰能力强,现在好的FM广播台所发出来的信号可与CD机相比美了。那末FM的立体声信号是如何产生和解码的呢?下面我们来讨论一下此问题。

一、立体声信号的产生流程
   1、将L(左声道)和R信号(右声道)进行叠加(即L+R)我们称这种和信号为M信号;将L信号与R信号相减即L-R,我们称这种信号为S信号。如图L-1
   2、将S信号调制于38KHZ的副载波(调幅制AM),调制后再将38KHZ的已调波通过一个称为平行器的将38KHZ副载波抑制掉,仅留下38KHZ已调波的上下边带分量。将S信号进行这样的处理目的是使S信号变成±S。如图L-2
抑制副载波的目的是因为调幅波在能量的角度上看载频占有最大的能量,而边频幅度(上下边带)不超过载频幅度的1/2,也就是说,边频能量最多只有载波的50%,当调制度达到100%时边频的能量一共只占1/3,如果调制度再少一些,比例还将更少。但是,信息是靠边带来传送的,所以幅度恒定的副载波是无用的,将它抑制掉这对提高信噪比和节约发射机的发射功率都有好处。然而,在接收端就必须要将抑制了的38KHZ载波信号进行恢复才能正确解调出S信号,而且恢复的38KHZ载波信号必须要和发射端的38KHZ在相位上保持一致。那末如何解决这个问题呢?可行的办法是在发射端发送一个导频控制信号此信号用以在接收机中从新建立38KHZ的副载波3、将L+R信号和上下边带信号与19KHZ导频信号同时加到环形调制器中进行混合叠加成为立体声复合信号,如所示。

 

   4、将立体声复合信号与主载波(88--108MHZ)以FM方式进行调制后发射出去。
二、FM立体声信号的解码
   立体声信号的主要部分是差信号±S,在单声道接收机中此信号被去加重电路滤除了,在立体声解码中就必须依靠S信号,将S信号和M信号相加减来获得L、R信号。M+S=(L+R)+(L-R)=2L、M-S=(L+R)-(L-R)=2R。
立体声解码电路是通过一个环形检波器来实现以上的功能的,是解码电路的方框图,这里我重点介绍一下19KHZ倍频电路和环形检波器电路。
   1、19KHZ倍频电路
这部分电路实际上是恢复38KHZ
副载波电路。19KHZ的导频信号从B1取出送到D1和D2进行全波整流,输出38KHZ的半波脉冲信号,如图L-4 BG2将信号放大,由于其波形是脉冲波所以它包含有丰富的谐波成分,而我们需要的是其基波(即一次谐波)所以BG2的负载是一个LC并联选频电路,它谐振于38KHZ,所以38KHZ的基波将得到最大的输出,经B2耦合将信号送至环形检波器从而达到恢复38KHZ副载波。这里由于38KHZ的副载波是由发送端的19KHZ导频信号所产生的,所以它与发送端的38KHZ副载波是同步的。
   2、环形检波器
此电路如
。从输入端进来的是去掉了19KHZ导频信号的立体声复合信号,它加到B2次级线圈的中点并被38KHZ的副载波所调制(AM),波形如图L-5所示,从图中可看出此时只要用两个一般的包络检波器就能将所需的2L和2R信号检出来。环形检波器就能实现此功能,再生的38KHZ的副载波在环形检波器内充当了开关信号,它使D3、D4、D5、D6轮流导通,其中正向波形由D5、D6检波输出M+S=2L信号,其负载电阻是R14;负向波形由D3、D6检波输出M-S=2R信号,其负载电阻是R15,C10和C11的作用是将38KHZ副载波旁路掉,这样在输出端就得到了2R和2L的立体声音频信号了。

论音响线材

   在音响界,除了讲究功放、音箱、音源等设备外,对信号连接线材也颇为讲究,每条线的价格在百元至千元甚至万元的天价,对此有人则不而为言,认为为了改善音质将钱和精力投在线材上是一种极大的浪费,线材对音质的改善非常微小,和它的价格相比严重不平衡。那么信号线究竟对音质的影响有多大呢?我不是一个音响发烧友,所以没有发烧友们对线材的迷恋之情,但我也否定线材无用论,我以一种务实的心态来论述一下我对音响线材的看法。

   任何传输电缆都可等效为由电阻、电容和电感所组成的分布系统,由于存在电容和电感,所以传输电缆就具有其特殊的频率特性,即对不同频率的信号有不同的时延(也即所谓不同的传输速率)和呈现不同的阻抗,显然,这会使信号产生一定的失真。另外,电缆的电阻也会对信号产生损耗,但由于音响信号连接线通常都比较短,这种损耗可忽略。可是音箱连接线就不能忽略了,因为功放与音箱的连接线较长且传送的功率大,连接线的电阻对功放输出级会造成直接的影响(负载阻抗变大)。传输线还有一个很重要的参数就是特性阻抗,虽然在音频电子电路中的小信号配接上,阻抗匹配没有高频电路或大信号电路那么讲究,但如果相差太大也会影响重放的音色。

   音频功放的音源大致有:收音头、磁带放音头、CD机、电唱机等,这些音源的输出阻抗各有不同,所以在配接时线材的特性阻抗应与音源设备的输出阻抗相近。

   我们可将信号线分为强信号线、弱信号线和标准信号线分别进行讨论:

   1、强信号线是指音箱与功放之间的连接线,这类线往往没有屏蔽层,对于这种线材,关键是要降低其电阻,因为现代功放的输出电阻很低,所以对音箱线的要求也随之增高,如选用截面积大的或多股绞合线。线材从纯铜到银质线均有,比较贵价的一种音箱线为无氧铜音箱专用线,其主要特点是导电性能好,电阻率低,使用了它在重放声音时音色增加不少。由于传输线对不同频率信号有不同的阻抗,这种特性在声音的还原上表现为声音模糊不清,为此人们生产出了一种称为智能信号线的高档音箱连接线,这种线的特点是将信号根据频率高低分为两个通道,一定厚度的外层线通过5KHZ以上的信号,5KHZ以下的信号通过线的内层传输,这就大大地改善了传输线的频率特性,使重放的声音清晰通透。不过如果你的功放输出功率较小或音箱线较短就不要花冤枉钱去用这贵价线材,在这种情况下,效果并不突出。

   2、弱信号线是指话筒到前置放大器之间的连线,通常都是屏蔽线。

   3、标准电平信号线是指音源与功放之间的连接线,它的传输电平在1V左右,也是屏蔽型的传输线。这种线在音响界使用最广,令人感兴趣的是,用不同绝缘介质和金属材料制成的线材对音质有微妙的影响,为此厂家生产了多种型号规格的线材而满足人们对音乐欣赏层次不同的要求。高档成品线,用涂有防静电层的尼龙编织套作外层,内衬金属屏蔽套然后用无氧纯铜作芯线,再配以镀金插头,防止插头接触不好而产生噪声。标准电平信号线材的品牌有:美国的MONSTER STANDRDINTERLINK(怪兽)、AUDIO0UEST(线圣)、SUPRA(鳖鱼)、M0NITERPC(魔力)、SPACE&TIME(超时空)、M I S S I O N(美声)、PATRDNICS(柏力)等等。日本的MAKURAWA(麦露华)、DENK0(登高)、PATRD N I C S(柏力)等等。日本的MAKURAWA(麦露华)、DENK0(登高)、0SONIC(奥索尼克)、P C 0 C C(古河)、ACROTEC(日本矿业)、HISAGO(含沙果)、力士、金嗓子、等等,以及欧洲的PHILIPS(荷兰一飞利浦)、V D H(荷兰-万登哈尔)、I X O S(英国-爱索丝)、0RT0F0N(丹麦-高度风)等等,这些线无非都是通过使用不同的制作材料和工艺来达到改变频率特性从而改善重放音质的目的,充其量也只起到改善音乐表现力的作用。

   如果你不是一个音乐迷或你的功放档次太低,你千万别花冤枉钱去买这些贵价的音响线材,因为如果你的功放对音乐表现力本身就先天不足,用一般的线材和用贵价线材效果是一样的。据我的一个音响发烧友告诉我,如果你的功放价格不超过2万元,选用贵价的线材根本显不出改善音质的效果。

   综上所述,一套音响系统,标准电平信号线材的选用对音质的影响只起辅助作用,贵价的音响线材只能钟情于贵价的功放。根据输出功率的大小来选择合适的音箱线材最实际。

 

关于音频功放失真的要点

   最近我看到2002年电子报合订本上册第199页的一篇题为:“谈谈音频功放失真及常见改善方法”的文章,觉得此文章写得不错,值得电子爱好者一看,我将这篇文章的要点写出来,供大家参考。

   失真是输入信号与输出信号在幅度比例关系、相位关系及波形形状产生变化的现象。音频功放的失真分为电失真和声失真两大类。电失真是由电路引起的,声失真是由还音器件扬声器引起的。电失真的类型有:谐波失真、互调失真、瞬态失真。声失真主要是交流接口失真。按性质分,有非线性失真和线性失真。

   线性失真是指信号频率分量间幅度和相位关系的变化,仅出现波形的幅度及相位失真,这种失真的特点是不产生新的频率分量。

   非线性失真是指信号波形发生了畸变,并产生了新的频率分量的失真。音频功放所产生的失真要点如下:

一、谐波失真

   这种失真是由电路中的非线性元件引起的,信号通过这些元件后,产生了新的频率分量(谐波),这些新的频率分量对原信号形成干扰,这种失真的特点是输入信号的波形与输出信号波形形状不一致,即波形发生了畸变。降低谐波失真的办法主要有:1、施加适量的负反馈。2、选用特征频率高、噪声系数小和线性好的放大器件。3、提高电源的功率储备,改善电源的滤波性能。

二、互调失真

   两种或多种不同频率的信号通过放大器或扬声器后产生差拍与构成新的频率分量,这种失真通常都是由电路中的有源器件(如晶体管、电子管)产生的。失真的大小与输出功率有关,由于新产生的这些频率分量与原信号没有相似性,因此较少的互调失真也很容易被人耳觉察到。

   减少互调失真的方法:1、采用电子分频方式,限制放大电路或扬声器的工作带宽,从而减少差拍的产生。2、选用线性好的管子或电路结构。

三、瞬态失真

   瞬态失真是现代声学的一个重要指标,它反映了功放电路对瞬态跃变信号的保持跟踪能力,故又称瞬态反应。这种失真使音乐缺少层次或透明度,有两种表现形式:

A、瞬态互调失真。

   在输入脉冲性瞬态信号时,因电路中的电容使输出端不能立即得到应有的输出电压,而使负反馈电路不能得到及时的响应,放大器在这一瞬间处于开环状态,使输出瞬间过载而产生削波,这一削波失真称为瞬态互调失真,这种失真在石机上表现较为严重。

   瞬态互调失真是功放的一个动态指标,主要由功放内部的深度负反馈引起的。是影响石机音质、导致“晶体管声”和“金属声”的罪魁祸首。降低这种失真的方法主要有:1、选择好的器件和调整工作点,尽量提高放大器的开环增益和开环频响。2、加强各放大级自身的负反馈,取消大环路负反馈。

B、转换速率过低引起的失真。

   以上所述,高电平的输入脉冲使放大器产生削波而造成瞬态互调失真。那么低电平的输入脉冲是否会引起失真呢?这就看放大器的响应时间了,由于放大器的响应时间太长使放大器输出信号的变化跟不上输入信号的迅速变化而引起的瞬态失真,称为转换速率过低失真。它反映了放大器对信号的反应速度,这项失真小的放大器,其重放的音质解析力、层次感及定位感都很好。

四、交流接口失真

  交流接口失真是由扬声器的反电动势(扬声器发音振动时,切割磁力线所产生的电势)反馈到电路而引起的。改善方法有:1、减少电路的输出阻抗。2、选择合适的扬声器,使阻尼系数更趋合理。3、减少电源内阻。

   

 


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