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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(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(xué)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(jué)得沒(méi)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(lèi)因為喇叭阻抗匹配的問(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，呈現的感抗也越大，對音頻的高頻會(huì )有一定的影響。無(wú)論如何，用音頻信號通過(guò)牛以后，參數指標來(lái)說(shuō)肯定是變差的。
在音響(包括專(zhuān)業(yè)音頻設備)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)原因和膽機用輸出牛一樣，當然阻抗變化的同時(shí)必然伴隨電壓的變化;
2、平衡——非平衡之間的轉換。 曾經(jīng)見(jiàn)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(zhuān)用IC或普通運放做轉換電路，也可以用音頻牛進(jìn)行轉換，以上三種方法都各自有利弊，但我個(gè)人的喜好當然是用音頻牛轉換了，最大的優(yōu)點(diǎn)就是不用供電，信號波形沒(méi)有明顯損失(相對直接舍棄冷端的做法);
3、音頻信號耦合�？梢匀〈娙蓠詈�，因為牛輸出也是不會(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
去年了解了一些專(zhuān)業(yè)的音頻設備，包括一些NEVE、SSL、STUDER這類(lèi)的線(xiàn)路放大還是話(huà)筒放大，雖然核心也是運放或者三極管放大，但萬(wàn)元級以上的話(huà)放普遍用上了輸入牛，有的還用了輸出牛。這些廠(chǎng)家不可能不知道用牛做耦合的指標會(huì )比電容差，但為何還普遍使用?
經(jīng)過(guò)對比其他錄音愛(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。
我的結論就是客觀(guān)來(lái)說(shuō)牛會(huì )讓指標變差，但主觀(guān)會(huì )讓不少(未做實(shí)際調查，當然不會(huì )是100%，所以才叫各有所愛(ài))發(fā)燒友聽(tīng)著(zhù)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(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、電路結構甚至布線(xiàn)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(gè)系列，一是LINE IN-線(xiàn)路輸入牛，二是LINE OUT-線(xiàn)路輸出牛，三是MIC IN-話(huà)筒輸入牛。 下面一一講解：
1、LINE IN線(xiàn)路輸入牛
在JENSEN里又分為“標準”和“高性能”系列，照我看來(lái)，這兩個(gè)系列在參數上，主要是頻響和失真后者要好一些，但這個(gè)“好”也已經(jīng)是小數點(diǎn)后兩位數的差別了，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。
最大的區別，就是“高性能”系列信號衰減十分大，比如JT-6110K-B這個(gè)型號，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)和運放的輸出驅動(dòng)力基本相當了。
這種牛，適合驅動(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�；蛘唑寗�(dòng)多個(gè)輸入端并聯(lián)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(lái)的最大功率會(huì )明顯變小，直觀(guān)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(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(xiàn)路輸出牛
輸出牛就沒(méi)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(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，驅動(dòng)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(chǎng)是推薦用分立運放來(lái)驅動(dòng)的，以至于自己還開(kāi)發(fā)了一個(gè)JE990運放做驅動(dòng)輸出牛專(zhuān)用。
當然用普通運放直推輸出牛也不會(huì )有什么問(wèn)題，從阻抗來(lái)說(shuō)是可以驅動(dòng)的，但實(shí)際聽(tīng)起來(lái)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(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，因此多數話(huà)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(huà)筒輸入牛只有極少數是設計無(wú)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(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17K，因此官方建議此型號的牛適合用在電子管話(huà)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(lèi)型的話(huà)放，輸出阻抗就應該要低一些，與此同時(shí)增益倍數自然就下降了。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、牛的參數解讀和對實(shí)際應用的影響
通常來(lái)說(shuō)，正規廠(chǎng)家的牛，每個(gè)型號都會(huì )有對應的DATASHEET詳細說(shuō)明牛的外形尺寸和參數。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)解讀對于我們DIY來(lái)說(shuō)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(shí)使用的信號頻率和電平)和線(xiàn)路。
這個(gè)輸入阻抗說(shuō)明，前端如果是普通運放或者常見(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(zhù)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)需改變原來(lái)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(lái)電路計劃的放大倍數了，否則很可能做出來(lái)的功放、耳放電位器調到頂，音量也不能滿(mǎn)足。
3、“Magnitude response”則是指牛對20HZ和20KHZ的響應，對于幾個(gè)著(zhù)名品牌的音頻信號牛來(lái)說(shuō)，這個(gè)指標都是很好的，基本不用擔心在人耳的頻段內有問(wèn)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(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”顯示的是初級和次級繞組的直流電阻。
其他關(guān)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(méi)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(gè)在實(shí)際運用中很少看到探討，沒(méi)有經(jīng)驗可取。我個(gè)人運用會(huì )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(dòng)的。
如果使用上述的JT-11P-1HPC這個(gè)型號的輸入牛，前端17K左右是輸入阻抗對DAC來(lái)說(shuō)完全沒(méi)問(wèn)題，輸出3.2K的阻抗，驅動(dòng)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(wú)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(shuō)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(shí)，牛還兼顧了平衡——單端的轉換，而且是無(wú)源轉換，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換方式更科學(xué)合理。
需要說(shuō)明的是，圖中打*號的接地點(diǎn)是平衡輸入口1腳，因為通過(guò)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(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，輸入阻抗為適應多數話(huà)筒的1.5K，輸出阻抗達到37K，這樣的牛驅動(dòng)能力很弱，好在還可以驅動(dòng)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(gè)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(dòng)，輸出阻抗為80歐，可以驅動(dòng)后級，甚至高阻耳機。
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