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音頻變壓器的應(yīng)用分析
音頻變壓器是工作在音頻范圍的變壓器,又稱(chēng)低頻變壓器。工作頻率范圍一般從 10~20000Hz。常用于變換電壓或變換負(fù)載的阻抗。下面是由小編為大家分享音頻變壓器的應(yīng)用分析,歡迎大家參考學(xué)習(xí)。
一、使用音頻牛的意義探討
很久以前就知道音頻牛這東西存在,但一直覺(jué)得沒(méi)什么意義,因?yàn)樵俸玫呐�,各�?xiàng)參數(shù)也不如電容,更不如直通,除非是膽機(jī)這類(lèi)因?yàn)槔茸杩蛊ヅ涞膯?wèn)題不得不用,平時(shí)可以用電容耦合的為什么要用牛。
從原理來(lái)說(shuō),音頻變壓器和普通電源變壓器沒(méi)什么兩樣,而且作為電感來(lái)說(shuō),電流頻率越高,呈現(xiàn)的感抗也越大,對(duì)音頻的高頻會(huì)有一定的影響。無(wú)論如何,用音頻信號(hào)通過(guò)牛以后,參數(shù)指標(biāo)來(lái)說(shuō)肯定是變差的。
在音響(包括專(zhuān)業(yè)音頻設(shè)備)上使用音頻牛,我想到的理由有以下幾個(gè):
1、阻抗和電壓變換,這個(gè)原因和膽機(jī)用輸出牛一樣,當(dāng)然阻抗變化的同時(shí)必然伴隨電壓的變化;
2、平衡——非平衡之間的轉(zhuǎn)換。 曾經(jīng)見(jiàn)到很多人探討怎樣把平衡轉(zhuǎn)單端,或者單端怎樣轉(zhuǎn)平衡,方法有很多,比如可以直接把平衡口的冷端懸空,也可以用專(zhuān)用IC或普通運(yùn)放做轉(zhuǎn)換電路,也可以用音頻牛進(jìn)行轉(zhuǎn)換,以上三種方法都各自有利弊,但我個(gè)人的喜好當(dāng)然是用音頻牛轉(zhuǎn)換了,最大的優(yōu)點(diǎn)就是不用供電,信號(hào)波形沒(méi)有明顯損失(相對(duì)直接舍棄冷端的做法);
3、音頻信號(hào)耦合�?梢匀〈娙蓠詈希�?yàn)榕]敵鲆彩遣粫?huì)有直流的;
4、音染用,使音色更厚實(shí)、高頻更順滑。
二、實(shí)際體驗(yàn)
去年了解了一些專(zhuān)業(yè)的音頻設(shè)備,包括一些NEVE、SSL、STUDER這類(lèi)的線路放大還是話(huà)筒放大,雖然核心也是運(yùn)放或者三極管放大,但萬(wàn)元級(jí)以上的話(huà)放普遍用上了輸入牛,有的還用了輸出牛。這些廠家不可能不知道用牛做耦合的指標(biāo)會(huì)比電容差,但為何還普遍使用?
經(jīng)過(guò)對(duì)比其他錄音愛(ài)好者用不同的版本錄音(比如SSL4000有帶牛輸入和不帶牛輸入的版本),發(fā)現(xiàn)有牛的高頻沒(méi)這么亮,但是感覺(jué)厚度更好,溫暖而有密度感。不帶牛的版本解析度更高,但是聲音偏向單薄。
我的結(jié)論就是客觀來(lái)說(shuō)牛會(huì)讓指標(biāo)變差,但主觀會(huì)讓不少(未做實(shí)際調(diào)查,當(dāng)然不會(huì)是100%,所以才叫各有所愛(ài))發(fā)燒友聽(tīng)著更舒服。
至于HIFI設(shè)備,用牛的例子就數(shù)不勝數(shù)了,比如很久以前樂(lè)林LM3886并聯(lián)的功放MODEL 10,很多發(fā)燒友也仿制過(guò),但這么多仿制的發(fā)燒友作品中,一個(gè)關(guān)鍵的核心卻沒(méi)有仿,就是MODEL 10使用了JENSEN JT-10KB-DPC輸入牛,仿制作品中卻幾乎沒(méi)有人仿了這個(gè)關(guān)鍵部分。難怪說(shuō)零件、電路結(jié)構(gòu)甚至布線都仿了原版,聲音風(fēng)格卻差別很大。
三、關(guān)于JENSEN音頻牛的分類(lèi)和選擇
今年主要玩了一些JENSEN的音頻牛,所以在這里就以這個(gè)品牌的音頻牛分類(lèi)及選擇談?wù)勛约旱目捶�,而其他品牌的音頻牛,分類(lèi)和運(yùn)用是大同小異的。我們看牛的參數(shù),主要有輸入輸出阻抗、頻響、失真度、信號(hào)增益(可能是正可能是負(fù))。
JENSEN牛主要分三個(gè)系列,一是LINE IN-線路輸入牛,二是LINE OUT-線路輸出牛,三是MIC IN-話(huà)筒輸入牛。 下面一一講解:
1、LINE IN線路輸入牛
在JENSEN里又分為“標(biāo)準(zhǔn)”和“高性能”系列,照我看來(lái),這兩個(gè)系列在參數(shù)上,主要是頻響和失真后者要好一些,但這個(gè)“好”也已經(jīng)是小數(shù)點(diǎn)后兩位數(shù)的差別了,或者說(shuō)已經(jīng)超過(guò)人耳的分辨范圍了,而價(jià)格差距一般在30、40美元一個(gè),這個(gè)看需求選用即可。
最大的區(qū)別,就是“高性能”系列信號(hào)衰減十分大,比如JT-6110K-B這個(gè)型號(hào),牛輸出的電平比輸入時(shí)小12dB,換來(lái)的好處就是,輸入阻抗高,輸出阻抗低,低至80歐左右,可以說(shuō)和運(yùn)放的輸出驅(qū)動(dòng)力基本相當(dāng)了。
這種牛,適合驅(qū)動(dòng)輸入阻抗低的放大電路,比如很多功放為了減少噪音,使用的音量電位器只用到10k�;蛘唑�(qū)動(dòng)多個(gè)輸入端并聯(lián)的放大電路。而為了彌補(bǔ)輸入牛衰減的信號(hào),需要在功放的增益上適當(dāng)提高,否則整機(jī)出來(lái)的最大功率會(huì)明顯變小,直觀感受就是音量電位器調(diào)到接近最大音量才足夠。
“標(biāo)準(zhǔn)”系列的JENSEN輸入牛信號(hào)衰減就不大了,一般在3dB左右,甚至無(wú)需在功放增益上特地去修改,也不會(huì)影響正常的使用,但其輸出阻抗較高,一般在幾K的幅度,適配輸入阻抗較高的功放電路。
2、LINE OUT線路輸出牛
輸出牛就沒(méi)那么講究了,大多數(shù)輸出牛都是1:1輸出的,就是電平不變,當(dāng)然這個(gè)是理論值,任何變壓器都會(huì)有損耗,比如JT-123S輸出電平就會(huì)衰減1dB左右,而輸入阻抗是680歐,輸出阻抗是80歐,驅(qū)動(dòng)力和一般運(yùn)放輸出相當(dāng)。
因?yàn)檩敵雠5妮斎胱杩瓜鄬?duì)比較低,通常都在600歐前后,因此JENSEN原廠是推薦用分立運(yùn)放來(lái)驅(qū)動(dòng)的,以至于自己還開(kāi)發(fā)了一個(gè)JE990運(yùn)放做驅(qū)動(dòng)輸出牛專(zhuān)用。
當(dāng)然用普通運(yùn)放直推輸出牛也不會(huì)有什么問(wèn)題,從阻抗來(lái)說(shuō)是可以驅(qū)動(dòng)的,但實(shí)際聽(tīng)起來(lái)用普通運(yùn)放和分立運(yùn)放推音色差別還是比較明顯的,普通運(yùn)放聽(tīng)感較單薄。
3、MIC IN話(huà)筒輸入牛
MIC IN自然主要用途就是在話(huà)筒放大器的輸入上了。常見(jiàn)的專(zhuān)業(yè)錄音話(huà)筒基本都是150~200歐左右的輸出阻抗,而一般推薦話(huà)放的輸入阻抗是10倍的話(huà)筒輸出阻抗,因此多數(shù)話(huà)筒輸入牛的輸入阻抗都設(shè)計(jì)在1.5K。
最大區(qū)別的地方就是增益比,話(huà)筒輸入牛只有極少數(shù)是設(shè)計(jì)無(wú)增益的,多數(shù)型號(hào)都是有增益的,比如JT-150K-E為10倍放大,20dB。輸入牛帶增益目的是為了減少后面放大電路的增益負(fù)擔(dān),放大電路的增益越小,自然電路的指標(biāo)就越好。但是還是那個(gè)道理,牛本身只會(huì)自身?yè)p耗能量,也不可能創(chuàng)造能量,所以1:10的放大代價(jià)就是輸出阻抗高達(dá)17K,因此官方建議此型號(hào)的牛適合用在電子管話(huà)放上,就是因?yàn)榭紤]電子管的輸入阻抗較高,容易匹配。
晶體管類(lèi)型的話(huà)放,輸出阻抗就應(yīng)該要低一些,與此同時(shí)增益倍數(shù)自然就下降了。比如1:8、1:5、1:2的話(huà)筒輸入牛都是常見(jiàn)的。當(dāng)然話(huà)筒輸入牛帶電壓增益的特性也使它們適用于LP唱頭放大。
四、牛的參數(shù)解讀和對(duì)實(shí)際應(yīng)用的影響
通常來(lái)說(shuō),正規(guī)廠家的牛,每個(gè)型號(hào)都會(huì)有對(duì)應(yīng)的DATASHEET詳細(xì)說(shuō)明牛的外形尺寸和參數(shù)。外形就不多說(shuō)了,我們以JENSEN常見(jiàn)的JT-11P-1HPC這個(gè)輸入牛的官方資料做解讀。重點(diǎn)解讀對(duì)于我們DIY來(lái)說(shuō)需要考量的指標(biāo):
1、“Input impedance, Zi”一項(xiàng)是指輸入阻抗,典型值為14.1K,中間是測(cè)試的條件(測(cè)試時(shí)使用的信號(hào)頻率和電平)和線路。
這個(gè)輸入阻抗說(shuō)明,前端如果是普通運(yùn)放或者常見(jiàn)的晶體管輸出電路的話(huà),比如DAC等,是可以輕易驅(qū)動(dòng)這個(gè)牛的。
2、“Voltage gain”則是電壓增益的意思,就是說(shuō)經(jīng)過(guò)這個(gè)牛之后,電平增加了多少,表中典型值是-3dB,意味著經(jīng)過(guò)牛之后,電平會(huì)被衰減3dB。這個(gè)值不是很大,無(wú)需改變?cè)瓉?lái)放大電路的增益倍數(shù)。
有的牛對(duì)信號(hào)衰減達(dá)到12dB以上,這就要注意調(diào)整原來(lái)電路計(jì)劃的放大倍數(shù)了,否則很可能做出來(lái)的功放、耳放電位器調(diào)到頂,音量也不能滿(mǎn)足。
3、“Magnitude response”則是指牛對(duì)20HZ和20KHZ的響應(yīng),對(duì)于幾個(gè)著名品牌的音頻信號(hào)牛來(lái)說(shuō),這個(gè)指標(biāo)都是很好的,基本不用擔(dān)心在人耳的頻段內(nèi)有問(wèn)題。
4、“Distortion (THD)”是指失真度,在1KHZ和20HZ下分別測(cè)試的指標(biāo),通常也是比較高的,足以滿(mǎn)足HIFI要求。
5、“Output impedance, Zo”指的是輸出阻抗,典型值為3.2K。
6、“DC resistances”顯示的是初級(jí)和次級(jí)繞組的直流電阻。
其他關(guān)于電容量、存儲(chǔ)溫度、擊穿電壓等參數(shù),通常使用中較少用到,就不再一一解讀。
解讀完參數(shù),我們?cè)僖杂幂斎肱W鲆慌_(tái)前級(jí)為例。既然用牛輸入,就沒(méi)有必要隔直電容了!
首先確定是牛應(yīng)該在電位器前還是在電位器后,這個(gè)在實(shí)際運(yùn)用中很少看到探討,沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)可取。我個(gè)人運(yùn)用會(huì)放在電位器前面,因?yàn)榕5妮斎胱杩贡确糯箅娐凡糠值停娢黄鞯妮斎胼敵鲎杩褂质亲儎?dòng)的。
如果使用上述的JT-11P-1HPC這個(gè)型號(hào)的輸入牛,前端17K左右是輸入阻抗對(duì)DAC來(lái)說(shuō)完全沒(méi)問(wèn)題,輸出3.2K的阻抗,驅(qū)動(dòng)50K的電位器也綽綽有余,但如果用10K的電位器,則對(duì)牛輸出的負(fù)擔(dān)略重。再參考牛的電平衰減,只有3dB,無(wú)需考慮刻意增加電路的放大倍數(shù)。
作為前級(jí)輸入,通常要設(shè)置2組以上的輸入口,這里為了說(shuō)明,設(shè)計(jì)了一組平衡輸入一組單端輸入的接法,如果需要多組平衡或者多組單端的,可以此接法作為參考:
平衡輸入口時(shí),牛還兼顧了平衡——單端的轉(zhuǎn)換,而且是無(wú)源轉(zhuǎn)換,這點(diǎn)也是用牛的一個(gè)好處,比簡(jiǎn)單將冷端接地的粗暴轉(zhuǎn)換方式更科學(xué)合理。
需要說(shuō)明的是,圖中打*號(hào)的接地點(diǎn)是平衡輸入口1腳,因?yàn)橥ㄟ^(guò)仿真得知,平衡輸入的1腳是否和電路的地相連,對(duì)電路工作無(wú)影響,如果共地造成了環(huán)路噪音,可以不接。而單端的輸入,則是可以完全做到物理連接的隔離,對(duì)提高電路信噪比很有好處。
再以我自己DIY的話(huà)放為例,這里使用了JENSEN JT-115K-E這個(gè)輸入牛,這個(gè)輸入牛的放大比例為10倍,輸入阻抗為適應(yīng)多數(shù)話(huà)筒的1.5K,輸出阻抗達(dá)到37K,這樣的牛驅(qū)動(dòng)能力很弱,好在還可以驅(qū)動(dòng)后面的運(yùn)放。
好處是,自身有了電壓增益,可以在保證整機(jī)增益的情況下,減小運(yùn)放放大部分的增益,對(duì)放大電路的信噪比和失真有利。
最后,作為信號(hào)輸出牛,大體原則和輸入牛一樣,只是輸出牛的阻抗更低,比如這個(gè)JE-123S,輸入阻抗為680歐,多數(shù)運(yùn)放和小功率晶體管電路均可以驅(qū)動(dòng),輸出阻抗為80歐,可以驅(qū)動(dòng)后級(jí),甚至高阻耳機(jī)。
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