音頻變壓器的應用分析

時間：2023-03-30 13:22:42 音響師我要投稿

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音頻變壓器的應用分析

　　音頻變壓器是工作在音頻范圍的變壓器，又稱低頻變壓器。工作頻率范圍一般從 10～20000Hz。常用于變換電壓或變換負載的阻抗。下面是由小編為大家分享音頻變壓器的應用分析，歡迎大家參考學習。

　　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，但一直覺得沒什么意義，因為再好的牛，各項參數也不如電容，更不如直通，除非是膽機這類因為喇叭阻抗匹配的問題不得不用，平時可以用電容耦合的為什么要用牛。

　　從原理來說，音頻變壓器和普通電源變壓器沒什么兩樣，而且作為電感來說，電流頻率越高，呈現的感抗也越大，對音頻的高頻會有一定的影響。無論如何，用音頻信號通過牛以后，參數指標來說肯定是變差的。

　　在音響(包括專業音頻設備)上使用音頻牛，我想到的理由有以下幾個：

　　1、阻抗和電壓變換，這個原因和膽機用輸出牛一樣，當然阻抗變化的同時必然伴隨電壓的變化;

　　2、平衡——非平衡之間的轉換。曾經見到很多人探討怎樣把平衡轉單端，或者單端怎樣轉平衡，方法有很多，比如可以直接把平衡口的冷端懸空，也可以用專用IC或普通運放做轉換電路，也可以用音頻牛進行轉換，以上三種方法都各自有利弊，但我個人的喜好當然是用音頻牛轉換了，最大的優點就是不用供電，信號波形沒有明顯損失(相對直接舍棄冷端的做法);

　　3、音頻信號耦合。可以取代電容耦合，因為牛輸出也是不會有直流的;

　　4、音染用，使音色更厚實、高頻更順滑。

　　二、實際體驗

　　去年了解了一些專業的音頻設備，包括一些NEVE、SSL、STUDER這類的線路放大還是話筒放大，雖然核心也是運放或者三極管放大，但萬元級以上的話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會比電容差，但為何還普遍使用?

　　經過對比其他錄音愛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)，發現有牛的高頻沒這么亮，但是感覺厚度更好，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。

　　我的結論就是客觀來說牛會讓指標變差，但主觀會讓不少(未做實際調查，當然不會是100%，所以才叫各有所愛)發燒友聽著更舒服。

　　至于HIFI設備，用牛的例子就數不勝數了，比如很久以前樂林LM3886并聯的功放MODEL 10，很多發燒友也仿制過，但這么多仿制的發燒友作品中，一個關鍵的核心卻沒有仿，就是MODEL 10使用了JENSEN JT-10KB-DPC輸入牛，仿制作品中卻幾乎沒有人仿了這個關鍵部分。難怪說零件、電路結構甚至布線都仿了原版，聲音風格卻差別很大。

　　三、關于JENSEN音頻牛的分類和選擇

　　今年主要玩了一些JENSEN的音頻牛，所以在這里就以這個品牌的音頻牛分類及選擇談談自己的看法，而其他品牌的音頻牛，分類和運用是大同小異的。我們看牛的參數，主要有輸入輸出阻抗、頻響、失真度、信號增益(可能是正可能是負)。

　　JENSEN牛主要分三個系列，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“標準”和“高性能”系列，照我看來，這兩個系列在參數上，主要是頻響和失真后者要好一些，但這個“好”也已經是小數點后兩位數的差別了，或者說已經超過人耳的分辨范圍了，而價格差距一般在30、40美元一個，這個看需求選用即可。

　　最大的區別，就是“高性能”系列信號衰減十分大，比如JT-6110K-B這個型號，牛輸出的電平比輸入時小12dB，換來的好處就是，輸入阻抗高，輸出阻抗低，低至80歐左右，可以說和運放的輸出驅動力基本相當了。

　　這種牛，適合驅動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。或者驅動多個輸入端并聯的放大電路。而為了彌補輸入牛衰減的信號，需要在功放的增益上適當提高，否則整機出來的最大功率會明顯變小，直觀感受就是音量電位器調到接近最大音量才足夠。

　　“標準”系列的JENSEN輸入牛信號衰減就不大了，一般在3dB左右，甚至無需在功放增益上特地去修改，也不會影響正常的使用，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

　　輸出牛就沒那么講究了，大多數輸出牛都是1：1輸出的，就是電平不變，當然這個是理論值，任何變壓器都會有損耗，比如JT-123S輸出電平就會衰減1dB左右，而輸入阻抗是680歐，輸出阻抗是80歐，驅動力和一般運放輸出相當。

　　因為輸出牛的輸入阻抗相對比較低，通常都在600歐前后，因此JENSEN原廠是推薦用分立運放來驅動的，以至于自己還開發了一個JE990運放做驅動輸出牛專用。

　　當然用普通運放直推輸出牛也不會有什么問題，從阻抗來說是可以驅動的，但實際聽起來用普通運放和分立運放推音色差別還是比較明顯的，普通運放聽感較單薄。

　　3、MIC IN話筒輸入牛

　　MIC IN自然主要用途就是在話筒放大器的輸入上了。常見的專業錄音話筒基本都是150~200歐左右的輸出阻抗，而一般推薦話放的輸入阻抗是10倍的話筒輸出阻抗，因此多數話筒輸入牛的輸入阻抗都設計在1.5K。

　　最大區別的地方就是增益比，話筒輸入牛只有極少數是設計無增益的，多數型號都是有增益的，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擔，放大電路的增益越小，自然電路的指標就越好。但是還是那個道理，牛本身只會自身損耗能量，也不可能創造能量，所以1：10的放大代價就是輸出阻抗高達17K，因此官方建議此型號的牛適合用在電子管話放上，就是因為考慮電子管的輸入阻抗較高，容易匹配。

　　晶體管類型的話放，輸出阻抗就應該要低一些，與此同時增益倍數自然就下降了。比如1:8、1:5、1:2的話筒輸入牛都是常見的。當然話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、牛的參數解讀和對實際應用的影響

　　通常來說，正規廠家的牛，每個型號都會有對應的DATASHEET詳細說明牛的外形尺寸和參數。外形就不多說了，我們以JENSEN常見的JT-11P-1HPC這個輸入牛的官方資料做解讀。重點解讀對于我們DIY來說需要考量的指標：

　　1、“Input impedance, Zi”一項是指輸入阻抗，典型值為14.1K，中間是測試的條件(測試時使用的信號頻率和電平)和線路。

　　這個輸入阻抗說明，前端如果是普通運放或者常見的晶體管輸出電路的話，比如DAC等，是可以輕易驅動這個牛的。

　　2、“Voltage gain”則是電壓增益的意思，就是說經過這個牛之后，電平增加了多少，表中典型值是-3dB，意味著經過牛之后，電平會被衰減3dB。這個值不是很大，無需改變原來放大電路的增益倍數。

　　有的牛對信號衰減達到12dB以上，這就要注意調整原來電路計劃的放大倍數了，否則很可能做出來的功放、耳放電位器調到頂，音量也不能滿足。

　　3、“Magnitude response”則是指牛對20HZ和20KHZ的響應，對于幾個著名品牌的音頻信號牛來說，這個指標都是很好的，基本不用擔心在人耳的頻段內有問題。

　　4、“Distortion (THD)”是指失真度，在1KHZ和20HZ下分別測試的指標，通常也是比較高的，足以滿足HIFI要求。

　　5、“Output impedance, Zo”指的是輸出阻抗，典型值為3.2K。

　　6、“DC resistances”顯示的是初級和次級繞組的直流電阻。

　　其他關于電容量、存儲溫度、擊穿電壓等參數，通常使用中較少用到，就不再一一解讀。

　　解讀完參數，我們再以用輸入牛做一臺前級為例。既然用牛輸入，就沒有必要隔直電容了!

　　首先確定是牛應該在電位器前還是在電位器后，這個在實際運用中很少看到探討，沒有經驗可取。我個人運用會放在電位器前面，因為牛的輸入阻抗比放大電路部分低，而電位器的輸入輸出阻抗又是變動的。

　　如果使用上述的JT-11P-1HPC這個型號的輸入牛，前端17K左右是輸入阻抗對DAC來說完全沒問題，輸出3.2K的阻抗，驅動50K的電位器也綽綽有余，但如果用10K的電位器，則對牛輸出的負擔略重。再參考牛的電平衰減，只有3dB，無需考慮刻意增加電路的放大倍數。

　　作為前級輸入，通常要設置2組以上的輸入口，這里為了說明，設計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，牛還兼顧了平衡——單端的轉換，而且是無源轉換，這點也是用牛的一個好處，比簡單將冷端接地的粗暴轉換方式更科學合理。

　　需要說明的是，圖中打*號的接地點是平衡輸入口1腳，因為通過仿真得知，平衡輸入的1腳是否和電路的地相連，對電路工作無影響，如果共地造成了環路噪音，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，對提高電路信噪比很有好處。

　　再以我自己DIY的話放為例，這里使用了JENSEN JT-115K-E這個輸入牛，這個輸入牛的放大比例為10倍，輸入阻抗為適應多數話筒的1.5K，輸出阻抗達到37K，這樣的牛驅動能力很弱，好在還可以驅動后面的運放。

　　好處是，自身有了電壓增益，可以在保證整機增益的情況下，減小運放放大部分的增益，對放大電路的信噪比和失真有利。

　　最后，作為信號輸出牛，大體原則和輸入牛一樣，只是輸出牛的阻抗更低，比如這個JE-123S，輸入阻抗為680歐，多數運放和小功率晶體管電路均可以驅動，輸出阻抗為80歐，可以驅動后級，甚至高阻耳機。

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