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喇叭装箱设计-1

分类: 2009/05/14 15:37

音响的领域里设备说多不多,在过去的年代里,音源部份里有唱片、收音机、录音座等,现在几乎只剩下CD,通过前级、后级送到最后的关键发音体- ----喇叭,所以相同的发音,几十年来有多种不同的发音单元被开发出来,例如说静电喇叭、平面喇叭、压电喇叭、各式各样的单元被开发,但经过几十年却一直无法取代传统的电磁锥盆喇叭,现在要说的就是这些最常见的所谓喇叭单体装箱的问题和一些条件。
说实在音响听了几十年,在音响的器材里结构最简单的设备,喇叭应该是其中之一,若拆开箱体你看不到太多的零件,电路也不太复杂,但最让人烦恼的却非它莫属,两个相同尺寸的喇叭,却发出完全不同的音效,左一对右一对都不一样,所以长久以来都困扰着音响嗜好者,让人无所选择。
   近年来相当多的人自己DIY,扩大器算是最多的,但喇叭系统却是较少,早期有些厂商进口套件,在台制作装箱,但却少有好的口碑,几乎都是一阵子就消失无踪,终究淹没在时间的洪流里,近年来有些厂商干脆直接仿名器,但多数也是普普,没比较还好,和原厂一比就下去了,这让许多人相当不解,为什么都是原厂的单体,箱子也是按原厂的仿制,甚至零件比原厂更高档,成果却会有这样大的差异,接下来就要说明喇叭的基础条件,及这些条件对声音的影响。
首先说喇叭系统,现有的流行约分为两大系统和其他较少的系统,密闭式和开孔式,当然还有被动式、传输线式等,首先说最简单的密闭式,密闭式的箱体型态有无限障阪和气垫式两种,无限障板式的设计是把音箱做的够大,使得音箱内的空气柔顺性远大于喇叭单体悬吊系统的柔顺性,若密闭式的香体内空气的柔顺性不足于低音单体的柔顺性三倍以上时就成为气垫式,这种把悬边做成宽松的单体,装在小音箱里的方式,在1950年代由AR公司推广而大受欢迎,尤其适合DIY的人。
下面列出密闭式喇叭箱制作上的各种定义:
f3 负3dB功率时的最低频率
fs 喇叭单体的谐振频率
fc 密闭音箱的谐振频率
Q 电阻、电抗比
Q ts 在fs 共振频率下的的低音单体总Q 值
Q tc 喇叭系统在fc 的总Q 值
Vas 与单体悬挂系统柔顺性相当的等效空气体积
Vab 与音箱本身柔顺性相当的等效空气体积
Xmax 喇叭单体堆盆的最大线性移动量
Sd 喇叭单体堆盆的有效表面积
Vd 喇叭单体堆盆最大移动时的体积
Vb 音箱的内部境容积
Cas 喇叭单体悬边的柔顺性
Cab 音箱内空气的柔顺性
以上是密闭音箱的基本参数,作为计算音箱大小、容积等使用,若是反射式的就稍微复杂一点,譬如反射孔的大小、长短和安装的位置等,这些条件都会影响音箱响应的平衡性,这些参数有些是单体厂会提供的,有些是必须自己测量的,如果你有两支完全相同的低音喇叭,测一下fs( 喇叭单体的谐振频率)、Vas( 与单体悬挂系统柔顺性相当的等效空气体积)、Qts(在fs 共振频率下的的低音单体总Q 值),你会发现差异是相当大的,有时差异是会大到让你吃惊,这就是低音单体必须严格配对,这也是喇叭系统DIY上的困难,就上述的参数要真的了解实在不容易。
我个人对喇叭的认知是交给专家才是正道,或者你就是哪个要成为专家的人,有足够的时间、金钱和设备,全心全意投入研究,才比较可能做出良好的喇叭系统。

  look-t 2009/05/22

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102#

变压器的规格与容量

分类: 变压器

2010/07/07 23:32





长期以来大多数的人,都不了解变压器的容量是怎么算出来的,就算电子科系毕业的人,甚至相当专业的人也不一定清楚,所以每次有人订做变压器时,都会特别叮咛做好一点,什么温升不要太高等等....,让我每次都要重说一遍,想想以其每次都说一遍,不如一次说清楚。
现就简化的算法做个原则如下:
首先了解变压器是铁芯和线圈构成的,以电源变压器来说,譬如50VA电源110v/60HZ使用的变压器,每伏特需要绕5圈,铁芯的磁通密度为10000高斯。 当磁力线通过铁芯时会产生涡流,也会因铁芯的材质造成磁力线的阻力,因而转变为热量损失,这损失就简称铁损,铁损的计算是以铁芯的重量和材质来计算的,例如Z11的铁芯每公斤1.1瓦, H18、H50则为1.8 瓦和5瓦,这也是一样大小的变压器温升却不一样的道理。 另因电流通过线圈,因铜线粗细内阻不同,因铜线产生的热量我们叫他铜损,两个损失相加就是这变压器的总损失,透过变压器的体积来散热,散不出去的热量会累积,所以会产生温度上升,这变压器温度达到一定的温度时,会趋于平衡这就是长时间使用后的温度,计算的方式为变压器最后温度减环境温度,这就是变压器的温升,这可考虑下列的两种状况。
一.短时间使用:如果变压器都是再一小时内使用,甚至更短的时间内使用,这样的变压器容量可以稍微扩大一点,譬如增加20%,这时变压器绕组每伏特可绕成4圈。
二.长时间使用:当然超过一个小时以上,甚至24小时连续使用(基本上我对管机使用的都是这样定义),则要严格限定才能胜任,若变压器使用时整流电路很多,连灯丝都有使用的话,因功率因数的关系VA数应加大20%才足够。
针对上述的状况的了解,那怎样才能知道变压器合不合格?一般来说环境温度加30度为设计温度,这时候EI变压器的标准为一平方英吋铁芯,标准的功率为35VA,当铁芯增加面积时,功率也同时增加,则以铁芯增加的尺寸的平方乘上35则是标准功率,一平方英吋表示铁芯面积的两边各为1英吋,如这时增加为1.2英吋时,1.2*1.2=1.44*35=50.4VA,大家以这简单算式来换算,以这样的标准设计的电源变压器就是相当不错的了。
再说PP机的输出变压器大小怎样才合格? 因为一般PP机应该没有直流磁通,简单说相同的体积,用在输出变压器时,功率输出只能达成1/3,这是因为电源变压器使用频率为60 HZ,输出变压器最低频为20HZ为基准时,若PP的两边稍有不平衡(多少都会有),则要加计直流占用的磁通。
若是单端的输出变压器,则直流部分最少要占用铁芯一半的磁通,所以功率减半,再除以三倍的频率,则功率为电源变压器功率除以6,这只是最低的标准,若加上各种损失体积应该更大一点。 若这基本都达不到,则这变压器算是不足够的。 以日本tango-808,这颗2K~5k/20w/30HZ~50HZ,通用型的单端变压器来说,使用铁芯为85*40的规格,换算功率为88瓦,虽然标示为20W,实际使用应该在15W以下。
以上简单的计算标准都是有实务验证过的,你估算变压器的功率时,首先计算总功率,譬如一颗audio note KIT1-300B 管机的电源变压器(如下图)。

输入电压为120V OR 230V 273VA ,输出电压各为:
425v-ct-425v/200mA /DC=170VA
6.3V/2A=12.6VA
7.3V/3A=21.9VA
7.3V/3A=21.9VA
6.3V/1A=6.3VA
5V/3A =15VA
合计:247.7VA,公司标示为273VA,这是加上10%的效率计算出来的,273VA=247.7*110%,要计算时以变压器的最长一边的1/3,换算成英吋,乘以厚度的尺寸,再以35VA为基准,很快就算出实际的功率是否足够了,譬如是使用96型的铁芯,则96/3=32mm ,32/25.4=1.259英吋,如果厚度为60mm ,则60/25.4=2.36,2.36*1.26=2.97,2.97*2.97*35=309VA,超过原先设计10%以上,这样算很足够了。
以上面简单的原则,换算出变压器功率,作为变压器品管的基础是相当方便的。 提供大家作一参考。

本人制作大一号的KIT-1电源变压器,功率高达370VA
LOOK-T 2010/07/07

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103#

各国单端输出变压器频响测试

分类: 2010/11/01 20:30


下面的频率响应图形是转载于下列网站,看看各家名牌的实际测试图,大家就会知道,这些图都是2.5K和3.5K 阻抗的单端输出变压器,图面显示所有的低频都不足,这是为了延伸高频所致,因为大多数的高频喇叭频宽都只到22kHZ-3dB,多数人的听感灵敏度都只到18KHZ,虽然适当的高频延伸是必须的,但一昧的只重视高频,认真来看是得不偿失,所以高低频延伸平衡才是合理的。
http://www.sacthailand.com/Transformer_TestOutput.html


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104#

变压器的绝缘素材特性

分类: 变压器

2008/12/22 03:41




近年因为DIY的兴盛,输出变压器制作和效果,又再次得到玩家的注意,也开始有人对铁芯、绕线、绝缘材料、含浸等讲究起来,但往往在挂一漏万的状况下没有太多的效果,像Teflon、Nomex、Kapton等较新的素材,尤其Teflon、Nomex、在输出变压器上使用大受欢迎,但好像品质更佳的聚丙烯却没人提过,会有这样的问题,我认为和人类喜欢新奇的心理有关。 但如果因此忽略了其他的问题将大大影响效果。
绝缘材料的特性有几个重点,既然是绝缘材当然就先要看耐压强度,这里测试的标准是0.001英吋的击穿电压,排名第一的就是Kapton,高达5000v/rms,再来就是聚丙烯4000v/rms,超过3000v/rms 的有Mylar和Mica,其他的都在几百伏到一千伏以内,所以如果要做高压变压器,大概非上面几种莫属,尤其是高压发射管的电源,动不动就几千伏,所以在电源的设计上绝缘就相当重要了。
但输出变压器的绝缘,就不是单纯耐压可以解决的,除了耐压强度外,还要注意绝缘材料的介质系数,介质系数最低的当然是空气,介质系数没有单位名称,只是以数字为单位,空气为1云母为5.8,数字越低表示绝缘间的电容越低,若是生产电容的当然高低都能应用,但生产变压器的大概都想找系数越低越好,但输出变压器的绝缘材选用,考量就更多一点其中包括音色的影响,这些材料包括液态的含浸材料,若选择不当就难有美妙的音色,这也是各家音色不同的原因之一。

这张是绝缘测试用的高压供应器,材料或成品都可以用这台来测试。 这台做的是破坏测试,
输出的是高压的交流电,由0V~5000V ,最高5500伏特、电流10mA,有自动定时、定电流测试装置,电流由0.5mA~10mA。 一般测试分耐压测试和破坏测试,耐压测试时先定好电压,例如1000v/1分钟,耐电压和时间由各安规来要求,破坏测试则把受测物夹在两颗球体的中间,手动调整调压装置,直到电压打穿受测体,自动跳脱装置会启动,这电压就是下图里的介质强度。

这张是常用的绝缘材料的电气特性


输出变压器常用的材料,各位看看哪一样才是好的! 薄膜中最好的就是常见的pp,耐压好介质系数低,牛皮纸介质系数也相当低,耐压稍差但音色自然,所以多数的输变压器以此为首选。


look-t 2008.12.21

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105#

玩管几必备的基础---电之基本概念~1

分类: 2008/12/17 03:39

玩管几必备的基础--------有些计算式没出来


第一章、电之基本概念--------------------------网路转载若有侵权请告知



电的发展史
. 富兰克林:证明雷是电气现象,发明避雷针,且用正、负来说明电之现象
伏特:发明静电诱导发电机。 发明伏打电池,并以高电位差来输送电力
安培:动电学之创始者,发明电与磁之关系
奥斯特:电流所产生之磁效应
高斯:研究地磁效应
欧姆:研究电路之电压、电流与电阻之关系制定欧姆定律
法拉第:电磁感应定理,制成世上第一部电动机,电解定律
马克士威:研究电与磁之关系
贝尔:发明电话机
爱迪生:发明电灯
汤姆逊:阴极射线系粒子

电之本性及电子现象
. 物质以化学方法分割至最小之粒子,且已失去其原来物质之特性者,
即称为原子

. 带正电子之质子与不带电之中子组成原子核,在原子核外围,
围绕着运行之电子,电子系带负电荷

. 安定之原子其电子数与质子数完全相等,即正电荷等于负电荷而中子不带电。
正常情况之下,物质呈现中性而不带电

. 若外加一能量,使质子与电子之平衡状态破坏,若原子中之电子逸出其轨道,
则此原子失去电子,遂成为带正电。 此原子失去电子,而使此原子呈现出
正电荷,则称为阳离子;若此原子获得电子,则原子便呈现带负电,
称为阴离子。

. 原子变成离子之程序称为游离或电离。
电流 (I)
. 导体中之电流系电子流动而产生,欲使电子流动​​必须外加能量。
. 电流速率
      等于光速即 3 X 10 8 m/s

. 电流速度
      在单位时间内自导体截面积所通过之电量,简称电流 (I) ,
      实用单位为安培 ( 简写 A) 。


I =
=nvAe


I
:电流,单位安培
(A)

Q
:电量,单位库仑 (C) [ 一库仑
≒ 6.25 X 10 -19 库仑电量]

t:时间,单位秒(S)

n:每单位体积内所含自由电子数( n电子数/m 3 )


A:导体截面积(m 2 )


e:一个电子所带电量(1个电子≒1.602X10 -19 库仑电量)


1安培之电流即为每秒有6.25X10 18 个电子通过导体截面积)

电压 (V或E)
. 电位差是促使电子流动​​之原动力

.Vab=Va-Vb;Vba=Vb-Va
. 电池两端之电位差称为电动势,一般均以大写 E表示之

线圈两点感应而得之电位差,一般称为应电势以小写e表示之

电路元件两端之电位差又可称为电路压降,以V表示之

圆密尔 (C.M)
. 一般导线均为圆形,为求其面积及电阻计算方便,英美等国家均采圆密圆
(C.M)作为导体截面积之单位。

. 一圆密尔定义:直径为一密尔之圆面积 (1密尔= 吋 )
.1C .M= (1 密尔 ) 2 = 平方密尔
.1 平方密尔 = (C . M)
. 圆面积其直径为 N 个密尔,则其面积之圆密尔数求法:
A= (N 密尔 ) 2 = N 2 ( 平方密尔 )= N 2 (C . M)=N 2 (C . M)
若已知圆导体之面积圆密尔数,则将其开方即得此导体之线径密尔数

d =

电阻 (R) 及电阻系数 (ρ)
. 导体本身反抗电子流动之阻力,此阻力称为电阻。 电阻单位为欧姆 (Ohm),以希腊字母Ω表示
.R=ρ
R :电阻,单位欧姆 ( Ω )
l:导线长度
A:导线截面积
ρ:电阻系数,须视导电材料而定,其值愈小表示导电性愈佳。


ρ= XΩ- cm,则l应化为cm,A为cm 2
ρ= XΩ- m,则l应化为m,A为m 2
ρ= XΩ- C,则l应化为ft,A为C. M

. 色码电阻器之读法
三色带:
十位数值
个位数值
前二位数字后面之零的数目(金色X10 -1 ,银色X10 -2 )
无色代表误差为20%
四色带
十位数值
个位数值
前二位数字后面之零的数目(金色X10 -1 ,银色X10 -2 )
误差金色5%,银色10%
五色带
百位数值
十位数值
个位数值
前三位数字后面之零的数目(金色X10 -1 ,银色X10 -2 )
棕色1%,红色2%,绿色0.5%,蓝色0.25%,紫色0.1%,灰色0.05%

色码颜色与所代表数字关系:
黑棕红橙黄绿蓝紫灰白

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9

电导 (G)及电导系数(g%)
. 电导系电阻之侄数,表示物质之导电程度
. G=

  电导单位为姆欧 (mho) ,简称莫 (υ ) 或 (S)
. 其他材料之电导系数计算公式


g%=
X100%

电阻温室系数 (αt)
. 温度每升高1℃所增加之电阻与原电阻之比,是为原温度电阻温度系数。
.
1 = /R 1

R 2 =R 1 [1+
1 (t 2 -t 1 )]

R 2
: t 2 时之电阻值

R 1
: t 1 时之电阻值
  1 : t 1 时之电阻温度系数
导体、半导体、绝缘体
. 导体:凡物质中含有较多电子可自由移出其原子轨道者

绝缘体:凡物质中甚少电子可自由移出其原子轨道者
半导体:导电率介于导体与绝缘体之间
线规
. 中国线规 (CWG)

美国线规
(AWG)
单位

.MKS 制
  工程与科学上
  质量单位为公斤 (kg) 长度单位为公尺 (m) 时间单位为秒 (S)

电学

  电量为库仑 (Coulomb) 电流为安培 (Ampere) 电压为伏特 (Volt)

电阻为欧姆 (Ohm) 功率为瓦特 (Watt) 电容为法拉
(Farad)

电感为亨利 (Henry) 电能单位为焦耳

.CG.S 制
  电磁单位 静电单位
. 表示大小不同之倍数
  百万
Mega(M)
10 6

仟

Kilo(K)
10
3

毫
milli(m)
10 -3

微
micro
(μ)
10 -6

奈

nano(n)
10 -9

微微
pico(p)
10 -12



第二章、直流电路
电路组成元件
. 电源:有交直流电源

  负载:灯泡、电动机、电视机、电冰箱、电热器 … 等等
  导线:一般均采用铜线。 有单心线、绞线及电缆线等多种

欧姆定律
. 欧姆定律

1.
电路上之电阻条件不变,则电路上电流与所加之电压成正比

2.
电路上之电压大小不变。 则电路上电流与电路之电阻大小成反比

I =


I
:电流,单位安培 (A)

V
:电阻器两端之电位差,单位伏特
(V)

R
:电路电阻,单位欧姆 ( Ω )

电功率 (P)
. 在一电路元件两端之电位差为 V(伏特),而有Q(库仑)之电量通过,则此元件所消耗能量W=Q. V。 而电功率系表示单位时间内所消耗之能量:

P =

=
= =VI
又根据欧姆定律可演绎为下列两式:


P=I 2 R

P=

P= VI 适合于求电路电压源或电流源供给功率
P=I 2 R 适合于求串联电路电阻消耗功率,及一般求电路损失
P= 适合于求并联电路电阻消耗功率

  功率实用单位为瓦特 (W) ,如功率较大者用仟瓦 (KW) ,在英制单位为马力 (HP)
1HP=746
W≒
KW

电能
. 电能系功率乘以时间,即 W=Pt( 焦耳 )

. 能量可以有数种不同的存在形态
  物体发热表现出来的能量,称为热能
  物体的运动以及所处的位置表示出来的能量,称 ​​为机械能 ( 分为动能及位能 )

电压、电流等形式存在的能量,称为电能

  不同形态的能量之间是可以相互转换的

.1 电度 =1 仟瓦 - 小时 =1000X3600 瓦 - 秒 =3.6X10 6 焦耳
串联电路
. 电流 I 依先后次序流经每个负载,其每个负载之电流大小始终保持相同之值,
  是为串联电路
. 串联电路特性:

1. 串联电路,不论电路电压或电阻如何变化,流经各负载之电流永远相同。
2. 串联电路,若有任一负载断路,则整个电路呈现断路,所有负载均没有电流。
3. 串联电路负载接的愈多,电路电阻愈大,即总电阻 R T =R 1 +R 2 +…R n 。

4. 串联电路,各负载位置可以互换,其结果不变。
克希荷夫电压定律 (Kirchhoff's Voltage Law)
. 于任何时刻,任一封闭迴路其电压升之和,必等于电压降之和

  E = V

电压升系指电流由元件正端流出,负端流入 ( 指电源 )

电压降系指电流由元件正端流入,负端流出 ( 指负载压降
)
电压分配定则

. 串联电路流经各元件之电流大小相同,但元件之电压则不相等

(
除非各元件电阻值相同 )
.
E = V R1 +V R2 +V R3 +…+V Rn

=IR 1 +IR 2 +IR 3 +…+IR n

=I(R 1 +R 2 +R 3 +….+R n )

=R T =R 1 +R 2 +R 3 +….+R n


串联电路总电阻

R T =R 1 +R 2 +R 3 +….+R n
. 各个电阻器上之分压,即:

V R1 =I
.R 1 = .R 1 = .R 1

由上式可知,串联电路电阻较大者,其分配到之电压较大

并联电路
. 并联电路具有下列特性:

1.
并联电路,各负载不论大小,其负载两端之电压桓为相等

2.
并联电路中,任一负载断路不会影响其他负载,
    所以目前大部​​分之配线均采并联电路

3.
并联电路所加之负载愈多,对总电流而言,其所通行之路径长度并无增加,
    但通行面积加大,所以并联电路愈多,总电阻愈小,电路电流愈大。

4.
并联电路各分路之电流分配视其电阻大小而定,电阻愈小,分配电流愈大,
    电阻愈大分配电流愈小。 当电阻大到无限即视为断路;电阻小到零值视为
    短路。

克希荷夫电流定律 (Kirchhoff's Current Law)
. 任何时刻流入任一节点之电流和必等于流出该节点之电流和。

   即 I in = I out
.I = I 1 +I 2 +I 3 +….+I n

I=
, I 1 = , I 2 = ……I n =
= + + +…..
= + + +…..

G = G 1 +G 2 +G 3 +…G n
.R= +

R=

.R 1 与 R 2 并联可用符号 R 1 //R 2

电流分配定则
I 1 = , I 2 =
=
E = IX
I 1 = =IX
I 2 = IX
短路
. 电源未经由负载而仅由导线直接构成一回​​路,则称为短路

串并联电路
. 一电路中同时有串联电阻及并联电阻存在,则称为串并电路
星形 (Y) 与网形 (△)互换
.(一)Y化△型

R A =

R B =
R C =

.(二) △化Y型
r a =

r b =
r c =

电压源与电流源互换
.1. 电压源
    电路系一电阻与电动势串联,其电源之电动势不受负载之大小变换而保持
    一定值者。 一般电压源之内阻 R 值很小,理想电压源其内阻 R=0 ,但实际
    上均有一小电阻。
    当电压源接上负载时,在负载两端良之端电压与负载电流之关系

V L =EI L R
.2. 电流源
    电路系一电阻与电流并联,其电源为一电流,此电流不受负载大小影响,
    而保持一定值者。 实际上电流源之内阻均甚高,故理想电流源其电阻应等于
    无限大。
    当电流流接上一负载时,在负载两端之端电压与负载电流之关系


I L =I-

.3. 电压源与电流源互换

(1)
电流源化成等值电压源

E = I
.R 1



R 1 =R 2


(2)
电压源化成等值电流源


I=


R 1 =R 2

损失及效率 (η)
. 电能与机械能间之转换过程,必然会有一些损失在电路或电机上。 因此,

其输出之能量必小于输入之能量,而将输出功率对输入功率之比乘以100%

,即所谓之效率(η)

η=
X100%=
X100%=

X100%


第三章、直流网路分析
行列式之应用
. 二元一次联立方程式利用行列式解法分析

a 1 x+b 1 y=c 1

a 2 x+b 2 y=c
2
x=
=
y= =

回路电流法
. 为网路分析求各支路电流,其所列之方程式数目与网路之回路数相等
. 其列方程式要领

1.
先定出各回路电流方法 ( 最好均假设顺时钟方向 )

2.
将任一迴路四周之阻相加乘以本身回路电路,

    再减去各交界电阻与邻界回路电流之积,即完成方程式之左边

3.
方程式右边为常数项,即各电压源之和或差,当顺此假设电流方向之
   电压源取正号;若电池极性与假设电流方向相反,则取负号;
   如迴路内无电压源则等号右边为零

重叠定律
. 一网路有两个以上之电源同时作用时,则此网路上任一支路之电流,
  为各电源单独作用于此网路在该支路上所产生电流之向量和。 而各电源
  单独供电时,其他电源应暂时移去,但电源厚来之内阻须保留在原处,
  一般电压移去后,原处均以短路视之,而电流源移去后原处以断路视之

(
电压源内阻近乎零,而电流源内阻近乎无限大 )
. 利用重叠定律解各元件电流时,此网路若有 N 个电源,则须分成 N


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106#

基本电学之二

分类: 2008/12/17 04:27

重叠定律
. 一网路有两个以上之电源同时作用时,则此网路上任一支路之电流,
  为各电源单独作用于此网路在该支路上所产生电流之向量和。 而各电源
  单独供电时,其他电源应暂时移去,但电源厚来之内阻须保留在原处,
  一般电压移去后,原处均以短路视之,而电流源移去后原处以断路视之

(
电压源内阻近乎零,而电流源内阻近乎无限大 )
. 利用重叠定律解各元件电流时,此网路若有 N 个电源,则须分成 N 个单独

  电源,解出各支路电流,最后再行重叠之。
. 适用于网路中仅有两个电源,而又一个或二个均为电流源。

节点定律
. 节点电压法,亦为分解网路各支路电流
. 节点系由三个或三个以上之支路构成之交点 ( 共同点 ) ,必须选其中之任一节点
  作为网路之参考点 ( 即零电位 ) ,其余各节点对参考点便各有一电位存在。
. 有 N 个节点之网路,可以列出 N-1 个方程式
. 节点电压法求各支路电流之步骤

1.
决定网路之节点数,并选其一为参考点,其余各节点分别标注 V 1 、 V 2 …V n

(V a
、
V b ….)

2.
任意假设各支路电流方向并分别注明 I 1 、 I 2 、
I 3 ….

3.
写出各电流之方程式


4.
在各节点,应用克希荷夫电流定律,写出各节点方程式

5.
解联立方程式,求各节点电位

6.
将各节点电位代入第 3 步骤之电流式子,即可求出各支路电流

戴维宁定理
. 戴维宁定理:任意两端点间之网路均可由一等效电压及一等效电阻串联而成。
. 戴维宁等效电路,即为一电源模式
. 戴维宁电阻及戴维宁电压之求法步验

1.
求一网路任二点之戴维宁等效电路时,先移去此二点内之元件,
   并将留下之两端点作记号为 a 、 b

2.R Th
求法:将原网路中所有电压源短路,所有电流源断路,自 a 、 b 两端点

   看进去,即求 R ab 之值, R Th =R ab

3.E Th
求法: E Th =V ab ,即 a 、 b 两端点之电位差,通常求 E Th 均由最靠近 a 、 b 两
   端之支路电流求之。 如果网路较为复杂时,求 E Th 可能须运用到重叠定律
   、节点电压法或回流法等解之。

诺顿定理
. 任意两端点间之网路亦均可由一电流及一等效电阻并联而成
. 诺顿等效电路,即为一电流源模式
. 诺顿电阻 (R N ) 及诺顿电流 (I N ) 之求法步骤如下:

1.
诺顿等效电阻 (R N ) 之求法:与戴维宁等效电阻 (R Th ) 之求法完全相同

2.
诺顿等效电流 (I N ) 之求法:将 a 、 b 两端点短路,求流经此短路之电流即为 IN

汇流排法
. 解由数个电压源并联,供给负载,求负载之电流的方法
.R=R 1 //R 2 =

E=

惠斯登平衡电桥
. 利用三者可调之已知电阻及一检流计来测定一未知之待测电阻值
.V ab =0

I 1 R 1 =I 2 R 2 -----(1)

   V ad =V bd

I 1 R 3 =I 2 R x -----(2)



R x =

XR 3

最大功率转移
. 由于电压均有内电阻存在,因此其输出功率,无法完全输送至负载,有一部份
  是内阻损耗

. 而负载之功率又随着负载而产生变化,负载等于何值会得到最大功率转移 ?

P=P MAX =

直流三线制
. 直流三线制具有下特性

1.
负载 R L1 =R L2 称为平衡负载,此时 I 1 =I 2 ,中性线电流 I N =0 ,
   线路损失最少。 因此直流三线制使用时应尽量使其负载平衡分配

2.
若 R L1 R L2 称为不平衡分配,此时中性线电流 0 ,若 R L1 L2 则 I 1 >I 2 ,

I N =I 1 -I 2
,负载愈不平衡 I N 愈大,如负载极端不平衡情况之下,
    轻负载那组之端之端电压有大于加于此组负载电源电压之可能

3.
直流三线制中性线不可装过载保护器,否则中性线断路,轻负载那组之
   分压较高,会烧毁负载

4.
使用相同电源电压,相同导线材料,输送相同距离,连接相同负载,而
   却产生相同功率,若直流三线制负载平衡分配,则直流三线制之导线用铜
   量可比直流二线制节省 5/8(62.5%)



第四章、静电
静电产生及其性质
. 静电性质

(1)
电荷具有同性相斥异性相吸之作用力

(2)
电荷能发射电力线,而电力线方向系由正电荷发射出去,而负电荷电力线
    系进入,电力线多寡与电荷量大小成正比

(3)
孤立绝缘点体上如有一部分带电,则电荷仅留在原处,不会任意传导;
    孤立之金属体如有一部份带电,则电荷会立即传导至带电体之表面

(4)
电荷在孤立金属导体各表面之电荷分布,随表面之曲率半径不同其带电量
    有异。 导体表面每单位面积所带之电量,称 ​​为表面密度,即ρ = 。

库仑静电力定律
. 两带电体间之吸力或斥力与两带电体之带电量成正比;而与距离平方成反比
  Fα 或F=K

K=


F=9X10 9


. ε r 为介质常数=


. F=9X10 9


Q 1 ,Q 2 :电量,单位库仑

d:距离,单位公尺

F:作用力,单位牛顿

ε r :介质常数(
) ,如介质为真空,ε r =1

电场与电场强度 (E)
. 正电荷会向其外侧发射电力线(负电荷吸收电力线)。 而电力线所到达之空间,

称为电场。
. 电场强度(E)

1.E=


2.E=
9X10 9
电通量(Ψ)与电通密度(D)
. 电通量

电荷所建立之电场,根据法拉第研究结果,实际系电荷所发射之电力线作用

的结果,而电场之方向即为电力线方向。 而电荷所产生之电力线总数,以电通

量(Ψ)表示之,其单位为库仑。

. 电通密度

单位面积垂直通过之电力线数称为电通密度以D表示之。

D=
( 库仑 / 平方公尺 )

电力线愈密集之处,其电场强度愈强,而电力线愈疏之处其电场强度愈弱。

  亦即电通密度与电场强度系成正比关系。
  即 D= ε E或ε=
  ε即为诱电系数 (介电系数)

电位与电位差
. 正电荷之球体q置于电场中,则此球体将受力而向电场方向移动。 此电荷即

作功而释放能量,因此沿电场强度方向移动,遂有电位降发生,如果将此

电荷继续移到距Q无穷远处,则q电荷之电位将变为零伏特。

反之若将此q逆电场强度方向移动,则外界必须对此电荷作功,因此逆电场

强度移动q之电位会升高。 因此将+q置于无穷远处其电位为零,若将此电荷

移至距+QA处,则外界对此电荷所作之功除​​于该电荷量即为A点之电位,即:

V A =


W=qV A =F
.d(d 为 A 处距 +Q 之距离 )

=

E=
=9X10 9 X

V A =9X10 9 X
.d=9X10 9 X
  求距电荷外围任一点之电位
.V AB 系指 A 点对 B 点之电位差,其为单位正电荷自 B 点移至 A 点所需之功,
  设电荷其带电量 +q ,在 B 点之能量为 W B ,当移至 A 点之能量为 W A ,则 AB

两点之电位差:


V AB =
=

介质强度与电压梯度
. 两带电体间所隔离之绝缘物质,称为介质。 而每种介质,其每单位面积能容
  许在某范围之电力线通过,不至于破坏介质之绝缘特性;若电力线密度超过
  其限度,则在介质间将产生电弧 ( 放电 ) ,而将介质之绝缘特性破坏,使其游离
  而变成一导体。 因此可定义加于介质两端之最大电场强度而不致破坏该介质之
  绝缘特性,即称为该介质之介质强度。
. 电压梯度:加于一介质两面,每单位厚度之电压值。

g =

带电球体外部电场与电位
. 带电球体外部所建立之电场强度与电位可应用:

E=9X10 9 X


V=9X10 9 X

带电球体内部电位及电场强度
. 带电金属球体内部电位及电场强度

(1)
带电金属球内部电场恒为零

(2)
因球体内无电场,故在球体内移动电荷,不需作功,所以带电金属球内部
    任何一点与表面均为同电位

电容
.C= = 4πεr
平行金属板之电容
. E=


C=
= = = . =ε
电容器之组合
‧ 1. 电容器之串联
    = + + +…..
    电容量值愈低,其所分配之电压愈高

2.
电容器之并联

C T =C 1 +C 2 +C 3 +….+C n

并联电容电路,其储存之总电量 Q 随 C 增大而增大

电容器储存能量
. 电容器之电量由零值逐渐增加至 Q T ,而电位差由 0 逐渐增加至 V T ,因此在
  充电过程中,平均之电位差

V=
V T

整个充电过程电容之储存能量

W=Q T V=
Q T V T = CV T 2 = 焦耳

第五章、磁之基本概念
磁之特性
.1. 磁铁有二极,其静止时恒指南北,指北方称为 N 极;指南方称为 S 极

2.
磁具有同性相斥,异性相吸之作用力。

3.
磁铁之磁性强弱以其发射出来之磁力线多寡来表示之,磁铁内部系由 S 到

N
极,而外部系由 N 到 S 极,构成一封闭磁力线回路

4.
磁铁之磁性以二端最强,中间最弱

库仑磁力定律
. 两磁极间之相吸或相斥作用力大小​​与两磁极强度乘积成正比;
  而与两极间之距离平方成反比

f=K


K=


f=6.33X10 4 X


u
:任何介质之导磁系数

u 0
:真空或空气之导磁系数

u r =
:称为相对导磁系数

f
:作用力,单位牛顿 (NT)

m
:磁极强度,单位韦伯
(Wb)

d
:两极相距距离,单位公尺 (m)

磁场强度 (H)
. 已知为 m 之磁极强度,置于该处,则视该 m 磁极之受力大小即可测出该点之

  磁场强度,即 H=

H
:牛顿 / 韦伯 ( 安匝 / 公尺 )

H=

磁通量
. 磁力线所到达之空间即有磁场存在,而磁力线之数量则称为磁通量,
  一般以Φ来表示之。
.1. 磁通量单位

MKS
制单位为韦伯 (Wb)

CGS
制单位为马克士威 ( 或线
)

2.
磁通量与磁极强度之关系:根据高斯定律


MSS
制:Φ =m( 韦伯 )

1Wb=10 8
马克士威 ( 线 )

磁通密度 (B)
. 磁通密度为每单位面积垂直通过之磁通量


B=


MKS
制:单位为 Wb/m 2 或 Tesla

磁场强度愈强,其磁通密度也愈高,即 B 与 H 系成正比关系即


B=uH
或 u=

磁化、磁化曲线及导磁系数
. 将待磁化物体绕于线圈后,通于直流电​​源激磁,则可使此物体带有磁性
  此电磁铁之磁化力强弱,系与磁动势 (F) 成正比,而与磁路长度成反比
  即 H=

F
:磁动势在 MKS 制 F=NI( 安匝 )

H
:磁化力在 MKS 制单位为安匝 / 米

. 磁通密度零到饱和点,即为一块铁心磁化过程之磁化曲线 (BH)
. 介质导磁能力之强弱称为导磁系数。u 值愈大 ​​表示该物质之导磁能力愈强,

  反之则愈弱。
  若一介质之 B 不发生饱和,则其 BH 曲线为一直线,则此种介质之 u=
  若介质之 BH 曲线不为直线,则此种介质之导磁系数:

u=
=

磁阻及磁路欧姆定律
. 磁阻系为反抗磁通通过之一种阻力

R=


MKS
制

l
:磁路长度单位公尺

A
:磁路截面积,单位平方公尺

u
:导磁系数

R
:磁阻,单位安匝 / 韦伯
. 磁路欧姆定律

  
Φ
=

MKS
制

F
: NI( 安匝 )
&


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基本电学之三

分类: 2008/12/17 04:33

磁阻及磁路欧姆定律
. 磁阻系为反抗磁通通过之一种阻力

R=


MKS
制

l
:磁路长度单位公尺

A
:磁路截面积,单位平方公尺

u
:导磁系数

R
:磁阻,单位安匝 / 韦伯
. 磁路欧姆定律

  
Φ
=

MKS
制

F
: NI( 安匝 )

R
:
AT/Wb

Φ: Wb

磁滞及磁滞损失
. 磁滞回路
. 剩磁
. 磁滞
. 电磁铁选择剩磁较小之材料

永久磁铁选择剩磁较大之材料
地磁效应
. 磁针所指之南北与地球之南北并非完全一致,其稍有偏差,有一夹角

即称为磁偏角
磁屏蔽
. 避免地磁影响,一般采疏导方法,即在仪器外围罩上一导磁系数非高之材料}

,则由于磁力线会选择磁阻小之磁路走,所以穿过仪器之磁场即可大大减少


第六章、电磁效应
导体周围的磁场
. 导体通过以电流其周围必定会产生磁场,而电流所产生之磁场与磁铁所产生之
  磁场交互作用能将电能转变成动能。
安培右手定则
. 右手大姆指与其余弯曲之四指互成垂直,大姆指所指为电流方向,则其余四指
  表示所产生之磁力线方向。 反之亦可以弯曲之四指,指示电流方向,则拇指便
  代表磁力线方向。 前者适用于条形导体,后者适用于线圈

平行导体间之磁场
. 两平行导体,若通以相反电流方向,则二导体所建立之磁场在导体中间因
  磁力线同向而加强,两外侧因磁力线反向而减弱,所以两导体会受磁场由
中间往两侧扩张之特性影响,两导体均往外运动。 若通以同向之电流,在导体
中间其产生之磁力线相反,互为抵消。 而两外侧相助,形成外侧磁场强而中间
弱,因此两导体会有互相吸引之力量。
两平行导体通电流其彼此之作用力

F=


I 1
, I 2 :单位安培

l
:公尺 d: 公尺

u=
4πX10 -7 ur

F:作用力单位牛顿

法拉第电磁感应定律
. 因磁场变化而使线圈两端产生应电势或应电流之现象,即称为电磁感应定律
. 应电势与线圈匝(N)及单位时间通过线圈之磁通变动率成正比,

即e=N


N
:线圈匝数
  :单位时间磁通变动率,单位韦伯 / 秒

e
:应电势单位伏特

e=
N =N =N =B .l .v

BlV
三者系互成垂直,若三者并非互为垂直时,依向量修正为互为垂直


e=Blvsi
nθ

因为BlV三者如何有任二者系平行,则其应电势e=0

楞次定律
. 感应电势之极性恒为抵制线圈原磁通变动

e= - N

佛莱铭右手定则
. 右手伸出,姆指、食指、中指互成垂直,以姆指方向代表导体运体方向
  ,食指代表磁力线方向,中指代表导体应电势或应电流方向。
  其能量转换系将机械能转换为电能,故又称为发电机定则

(1)
+
表示电流流入


(2)
.
磁场往上则导体之运动方向为向下


(3) v 1
大于 v 2 则表示导体运动方向向下,其导体应电流为 +
佛莱铭左手定则
. 左手伸出,拇指、食指、中指互成垂直,拇指代表导体运动方向,食指代表
  磁场方向,中指代表电流方向
. 佛莱铭左手定则三要件中,以磁场方向,导体电流方向为因,而导体运动方向
  为果
. 一载有电流之导体,置于磁场中,其所受力之大小,与下列三者成正比:

1.
导体所载电流 (I)

2.
导体本身有效长度 ( 即导体与磁场垂直之长度 lsin
θ )

3.导体周围之磁通密度(B)

即:F=BlISinθ

MKS制

F:牛顿
B:Wb/m 2

I:安培(A)
l:m

可导出:

F=BqvSinθ

B:磁通密度(Wb/m 2 )

q:电荷之带电量(C)

v:电荷运动速率(m/sec)


F:作用力(牛顿)
自感及自感应电势(L及e L )
. 一元件因本身通过电流变动时,在此元件两端会有应电势产生,

则称此元件有自感(电感)存在。

L=N
=N

L
:单位亨利 (H)
Φ:韦伯 (Wb)


I
:电流 (A)
N
:线圈匝数


L=N

  则 L= = (H)

u
:磁路之导磁系数
A
:磁路截面积
(m 2 )

l
:磁路长度 (m)
N
:线圈匝数

互感 (M) 与互感应电势 (e M )
e M =M

根据法拉第感应定律,互感应电势可写成下列:
e M =N 2
N 2
=M
M=N 2


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电源变压器

分类: 2008/12/14 23:41


电源变压器




(By LOOK-T )













说到变压器一定要说一下电源变压器,最早的变 ​​压器就是电源变压器,约 100 年前应该是由俄国人发明的,我们所学的变压器原理是后来由欧美传入的。 虽然程式换算有些不同,但差异只是程式简化的结果,变压器的型式最基本的是两组线圈彼此靠电磁场传递能量,及所谓的初级线圈和次级线圈,透过交流的模式作磁电的传递。

电源变压器发展至今有多种形式,变压器分为
EI 、 R 、 O 、 C 、卷铁芯等形式, 以常用的来说 EI 是最普遍的式样,因其多变的设计制造可能性,其数量庞大种类繁多,由几瓦到数 KW 都有,近年有些设备用速度较快的 O 型,它最大的好处就是节省用料,因其磁路最短铜线使用较少,且其都是自动化机器制造,可节省大量的成本! 其最大的缺点就是启动电流过大,往往造成保险丝烧断,几乎要有 5 → 10 倍的使用电流,这样大的启动电流让保险丝形同虚设,且其包装方式为薄膜包匝,全新时因较为紧实噪音尚小,使用一阵子因各种原因造成噪音及振动变大,最大原因可能是其无法用绝缘漆固化。 另一个较大的问题是因其快速的特性,使其对杂讯的抗拒能力较差。 再来就是绝缘能力不易控制,故多使用于低压环境。 再来就是 EI 形式,虽其有多样、方便的优点,但其人工较多,以实用及各种可能的范围,目前还是小型变压器的主流。 至于 C 型或卷铁芯多数使用于需要高效率的地方,如电力公司的屋外配电变压器等。

现在说一下真空管音响使用的变压器,全世界大多使用
EI 的为主,取其使用范围较大技术纯熟,又因其多数为外铁式对线圈有保护作用,故可直接置于机箱外而无危险,其实更重要的是它有隔离杂讯的功能,声音表现的较其他形式来的温润厚实,所以使用者众。 再说一般变压器常发生的问题,譬如温度、震动、压降、效率等,以最高安全使用温度来说,使用温度分为 90 度、 130 度、 150 度或以上,但多数的使用者问度达 60 度就感觉很高温,其实这是相当正常的现象,温度来自两个方面,一个是铁损另一个是铜损,铁损是固定的不管使用电流大小损失都相同,另一个是铜损以使用电流成正比,电流越大温度越高,铜线越细温度也越高,大多数变压器设计使用温度都为 65 度左右,故应无大问题! 若要较低温度也并非不能,像最近我就开始做最高温度 50 度的电源变压器,这变压器有一个特性不是体积较大,若相同体积那效率就会较低,若要特别低温则线圈绕制的规划就要特别设计。

再来是震动,震动来自于两个因素,一个是线圈另一个是铁芯,线圈粗细大小影响不大,都​​来自于过度使用铁芯的磁通密度,密度越高震动越大。 压降来自于铜线的内阻,又和温度成正比,温度越高则压降越大,故足够的铜线粗细影响很大,所以很多人订做变压器都主动加大电流量,以求得较小的压降,其实这是没必要的,如果一个规矩的厂家,按实际需要设计则压降都应在范围内。


但高素质的变压器其价位也相同的提高,如以音响使用者来说,求好的声音是第一目标,则寻求好的电源是不可避免的,接下来是效率
300 瓦以上的变压器一般效率都应有 90% 以上,所以变压器算是高效率的元件。
变压器电压设计有两种,一种是变动率事先补偿,当负载加上去时才降低到标准电压,另一种就是现在大多数的设计,无负载时为标准电压,负载加大时电压就下降了。 且说选用电源变压器的原则,如果是高级音响用的,最佳的状况是实际使用的
2-3 倍电流量,最少也要有实际使用的 1.5 倍,如此就有较佳的功率输出,而不会觉得推力不足。 但很多同好所有的零件都用最好的,电源却普普通通致使其他的效果大打折扣。 注意! 一分钱一分货要有好声→搞好电源!

上面所说的都只是一般的使用原则,甚少提及技术问题,原因是技术问题有太多的公式,制作的技巧很难于小篇幅叙述,只好等各位有问题在讨论区提出! 再回答! 但这里我先提几个问题,一个是变压器的静电隔离的效果,在过去早期的变压器很多都有这样的设计,现在的设计几乎都没有,我个人的测试经验是,无法隔离音一次感应到二次的问题,只有阻隔线间绕阻电容电压传送的才有效,所以在小信号的前级输入变压器才比较需要,另一个问题影响较大,那就是管机用的电源变压器,在灯丝电源方面会有 5V和6.3V同时存在,尤其是卧式的你想过吗?它的电压真的和标示的相同吗?你想想看5V是整数6.3V有小数点,再做卧式电源变压器的时候,所有的线圈只有一个面可拉线,所以大部分这两种电压只有一种会准,不相信你测量一下就知道! 这点对以前的老管影响就大了。

罗财炽
2004/12/17


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检举

级间变压器

分类: 2008/12/13 04:56

  级间变压器

前面谈到了一些关于电源变压器和输出变压器的观念与特色,这也是变压器使用最多的部分,但在管机的领域里,有一种变压器却不得不谈一下,那就是今天的主题→级间变压器。


级间变压器并不是新的设计,反而他是最古老的设计,最早的交连都适用变压器来达成的,包括现在很多的高频电路都还在使用,取的就是他的效率,尤其早期的真空管都是用电池供电的时代,以及电阻不普及的时代,直到薄膜电容、碳膜电阻或碳精电阻工业发达后,因成本的关系,级间变压器才被淘汰,尤其音频级间变压器体积庞大,实在不划算,几乎没有人使用,也很少引起任何波澜。 直到有一天某些音响玩家,为了效率才又从新把他拿出来,但基本上他的应用范围小,所以缺乏专用的设计,多数公司只做间单的 1:1或1:1:1等的设计,所以普及性也不好,我认为最重要的原因是,效果并不如想像的那样优秀,这里面有一些结构上的问题必须解决,才能达成他的效益,这也是我这文章的关键意义。


   举例来说现在的级间变压器,如日本TANGO-NC-20F,这个级间变压器造价不斐,据客户说一对要价3万6千多台币,一次核定阻抗5k欧,变压比1: 1,一次电感70H/20mA/5V/50Hz,
最大使用电流30mA,频宽为18Hz~80KHZ -2dB/rp5k欧时,这是我看过目前最好的级间变压器,也是现在最新的规格,就这颗级间来看,算是相当标准的好产品,但是这颗变压器的外观相当大,长8.3mm x宽78mm x高103mm,据说是使用非结晶铁磁体做的,难怪价格高不可攀。




  就上面的例子,要达成这样效果的产品并不多,这也是造成
级间变压器的效果和普及性不佳的原因,我个人认为有几点原因,不管 PP或单端用的级间变压器;
1.频宽特性都普遍不佳,
2.是造价较高,
3.是规格太少,
4.可用的推动管太少,要解决以上的问题,只有先挑选出合适的推动管,针对特性去设计,制造出专属的级间变压器,把频宽和音乐性做好,这样有高的效率和音乐性又好的级间变压器,才能吸引更多的人认同和使用。 以我过去制作过的经验来看,要达成这样的效果,推动管的内阻必须有些限制,譬如屏阻在3500欧以下,又有一定功率的输出管,才是最佳的选择。 所以要用级间来推,先找几支好的推动管吧!


这里再说一下有几支不错的管子,第一支就是5687、6044,这两支管子虽说个性明显,但它的内阻还算低,若两管并联阻抗约在1500欧,所以级间的阻抗设在5~6k欧就相当不错了,次级可设在10k欧,圈数比约在1:1.3~1.4,若屏压设在220v~250v,则次级摆幅可达百伏以上,大多数的管子都可以轻易推动。 再来若要推,大型管,譬如805、845等尤其845需要有高达135v的摆幅,这时使用6B4G或300B来推,效果都相当不错,这时一样使用3.5k~5k初级阻抗,次级使用10k,电压比为1:1.4~1.69,尤其5k:10k这样的比例,应该有不错的效果,还有几个低内阻的做法,例如6L6、kt88等接成三极的的模式,都有不错的效果,其他的就等我查察资料后说了....。


另外要说一些非用级间变压器不可的原因,某些发射管的屏阻相当高,装成音频放大器时,负载阻抗相当高,输出变压器成为一个难题,且装成A1放大器的输出功率相当小,若透过级间变压器装成A2时,它的线性变的像尺划的一样直,屏极内阻也下降到可以接受,输出功率也大增,这些管子才是级间变压器的最大需求,这是直得去开发的方向。






LOOK-T
2008.12.13


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输出变压器的阻抗

分类: 2008/12/11 04:39

请问实测频宽是多少?怎么卖?
用HP4192量频宽会跟实测有很大差距,建议只提供自己参考就好.
因为HP4192的输出阻抗是50 ohm, RC值小高频频宽当然高,
如果R从50变为3500,不知频宽会降到多少?
一般输出变压器频宽测试是要串一初级组抗的电阻,取最大传输功率来测试.
不然就应以300B实机来测最准,此时R=800 ohm.
Z11的铁心要绕到很好的频宽是有其物理的限制,改要镍钢或Z6铁心
比绕法的改善成效佳. 而且单一输出绕组很容易做到最佳化,
可否试试0-4-8-16而能获得相同阻抗比与频宽,
那我一定要预定一对.

上面的问题是网友的提问,我在网页上有简单的回答,这几天想了一下,认为这里面含有很多的
变压器知识,可以透过这些问题,再说一次输出变压器的关键技术﹙以前谈过一些﹚,和现在一
般变压器作的不够精准的原因,和一些关键的问题。 输出变压器的型态,就真空管而言以PP 和
SE 两大类为主,就技术成熟度来说,PP 推挽式的比SE单端的可说好多了,这是pp输出变压器
在50年前就大行期道,这是因为大家对功率的需求较高,pp的机器​​符合了这样的需求,所以
pp输出变压器的技术早就有很高的水准,世界上也不乏大厂在做,但单端的输出变压器,
很早就被音响界淘汰了,经过几十年的冷落,约在20年前又被法国人、日本人看出他的优秀性
,早期单端输出变压器,几十年的时间都只用在收音机和电视机里面,频宽大多在10KHZ以下
,用在高级音响的设计从来都没有出现过,一直到约20年前单端兴起,才正式受到重视,
但所有的厂家都缺乏经验,只有不断试验,直到audio note kit1推出,在美声杂志的推广下,
大家才正式注重单端输出变压器的重要性,虽说audio note的变压器,名声很大价格不斐,
但就特性来说,以我测试过的来看,也只是普通而已,制作的手工或用料也无特别之处,
银线制作的如果技术没有特别加强,在我来看那只是浪费材料而已,现在来说一下关系
单端输出变压器的技术问题和影响品质的条件。

输出变压器的制作条件概略有以下几点:
1.输出功率:一颗单端输出变压器的功率设定影响品质最大,它牵涉到铁芯的大小、厚薄、
绕线圈数、线径大小、绝缘厚薄等........都从此开始。 先说铁芯的选用,先选铁心的宽度,
确定宽度后,因功率大小就会影响厚度的选用,用的太薄功率不足,会造成线圈的绕组
增加圈数,和低频的浑厚度不足,甚至功率稍大就破声,若铁心宽度太小,为了功率一定
要增加厚度,这样的状况下绕一圈的线长度必然增加,相同的圈数值流阻抗也会增加,
DCR增加压降就大,那效率就会变差,相同的圈数又会因长度增加,线圈的表面积也会增加
,那层间电容也会增加,高频响应就会变差,所以一个功率问题牵涉就说不完,
所以铁心的宽度和铁心的叠片厚度,也是关键问题。

            再来说铜线的大小粗细,几乎我看过的输出变压器使用的铜线,它的取用标准都是以
耐电流来估算,这样的技术标准充其量只能作电源变压器,他们根本不知道线材的选用,
譬如线材外部的绝缘漆的种类不同就会影响频宽和阻抗的变化,另外漆的层数也会影响试想
一个状况线径太小,那每一层的绕组厚度就会变薄,所有的层数加起来厚度也会较薄,
这样线圈的感应会较高,这样高频会变尖,阻抗也会跟着变。

       接着说绝缘层,绝缘层的材料选用更是重要,现在的变压器厂,多是使用薄膜绝缘材,
譬如pp、铁佛龙、美耐纸等方便取得的材料,这些材料耐压虽好,电器特性也相当不错,
但它的厚度却相当薄,约只有0.02mm,这造成了层间电容的降低,虽说高频变好了,
但是声音却因此变尖锐,再来是绝缘的处理,还有一道手续,那就是固定的浸润与材料,
几乎现在都是使用凡丽水,这又会使像铁佛龙这样低介质系数的特性变差优点尽失。
前面的因素不说,就算所有的材料都没问题,圈数的决定更是一门学问,
变压器的低频靠电感量,感量要大圈数就要多,这样有了低频高频就会下降,
圈数少了高频变好了,低频又会不足,要拿捏到恰当,高低频都能平均,
就需要有足够的经验和技术。 因为这时铁芯的材料和厚薄又成了关键。

       说到铁心材料,问题中谈到镍钢和Z6,镍钢的u值相当高,对感磁的效率相当好,
相对来说绕线的圈数变的相当少,对变压器的高频来说是一大利多,但镍钢的磁通密度比起
Z11铁芯小了1/3以上,所以相同功率必须使用较多的铁芯材料,这样低频才会足够,
再说镍钢的铁芯它的规格大多是小型的,最为功率变压器的并不多。 再说Z6铁芯,
它是和Z11相同的材质,铁芯厚度由0.35mm变为0.3mm,它只薄了0.05mm,这使得它的
铁损变小了一点,但是另一个问题是因为Z6的铁芯较薄,所以占积率却下降了。
,所以相同的功率它也必须增加厚度,但他确实对u值的提升和高频响应有利,
但我的经验是高频由绕线和其他技术补足,比起一定要特殊规格的材料更容易取得,
相同的如果Z6规格够多取得也容易,我当然会特别规划测试新的设计来作。

      最后说说阻抗测试,问题说到实际使用的频宽多少? 又说不宜用HP-4192A的仪器测试
,我这点就相当不解了,大家都知道信号源的输出阻抗越低越好,输入阻抗越高越好,
这样的状态下,测试仪器的影响就越低,只要测试的条件相同就没有设备上的差异,
相同的尺测量出的误差也就一致,何况HP的电子测试仪器可说是世界的标准,所有认证几乎
都以他为准,不用它我就不知道有什么方式会更好、更方便的。 何况300B 使用3500欧姆
的负载变压器,当初就是以300B实际内阻去设定的,以300A的特性表来看,可由1000欧姆
到12000欧姆之间选用,其中的差异就是功率与失真大小,300B多数人使用时都选用3500欧姆
,就是取中间值的屏耗和输出功率这是已经通过时间考验的设定标准,所以没有测量上的疑虑,
再说实际装机测量时,可能的差异会相当大,譬如说使用不同品牌的管子,特性上的差异
很难比较,电路上的差异也会大大影响,譬如阴极电容的大小、品牌、材料都会影响频宽和音质
,再来是输入信号电流和强度,也会大大影响测试的准度,甚至测试机台的电源品质、稳定度
都会影响,这经验在我的套件装机时屡见不鲜,相同的变压器套件,有些人换了一些零件,
声音就大大不同,所以我也一直以实装作为设计参考。


      我的结论是一颗好的输出变压器,阻抗的变化的大小,牵涉到频率响应和功率输出,
在现在讲究所谓超高音的时代,20KHZ的频宽已经大大不足,较理想频宽要有30HZ~50KHZ
+ - 0.5db以上,对音乐的表现会更好,但输出变压器特性的变数,和上面所说的一样多不胜数
,任何一个条件变更都会影响品质,在追求卓越的前题下,多功能使用的条件已不足与品质相比
,就次级阻抗0-4-8-16的表现差异,只要不怕麻烦也可以​​做到0.5db以内的差异,这在我做的
ARC-VT60用的PP推挽输出变压器上可以得到印证,在台湾也超过100套在使用,
在这十几年研究、制作输出变压器的经验中体会出,,过程中发生的问题不是理论可以
间单说清楚,教科书里的几个模拟公式,也无法说明变压器的全部变化,光是阻抗的变化
由50HZ 到120KHZ ,变化量是2400倍,阻抗却只变化10%,如果对输出变压器没有足够
的了解,是无法做出精准的产品来的。

         以下的几项因素,任何一项改变都会影响阻抗的变化:﹙阻抗变化是谐波失真的主因之一﹚
1.功率设定  
2.铁芯宽度设定  
3.铁心厚度设定  
4.初级线径设定
5.次级线径设定
6.绝缘材料、厚度、浸泡材料、介电系数设定选用
7.绕线圈数设定  
8.铁心材质、u值设定
9.设定的磁通密度设定  
10.气隙宽度设定
11.拉线张力的设定  
12.出线的结构和设计
13.其他不便说明的一些细节............。
上面的任何一项数据设定变化,都要和频率产生变化,阻抗也会因此受影响,
且音乐的频率变化不是单频的,当所有的信号一起变的时候,阻抗的稳定度有多重要?
可想而知精准稳定输出变压器的重要和制作的不容易。
﹙阻抗不稳输出会稳吗?这也是细节和音场宽阔度不佳的原因﹚



look-t 2008-12-11

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