輸出牛是膽機(jī)的咽喉,其內(nèi)在品質(zhì)的優(yōu)劣直接影響著整機(jī)的重放質(zhì)量。由于輸出牛的專業(yè)性較強(qiáng),加之考慮廠家的利益,故很少有刊物作高保真輸出牛的介紹。發(fā)燒友在評(píng)論某某膽機(jī)之輸出牛時(shí)僅以外表或者品牌效應(yīng)點(diǎn)評(píng),甚至僅以個(gè)人聽感為依據(jù),缺乏對(duì)輸出牛的定性的認(rèn)識(shí)(雖然變壓器所涉及的技術(shù)并不深,但一支高保真輸出牛并非人人都能作得好的)。另外各膽機(jī)生產(chǎn)廠所生產(chǎn)的輸出牛可以說各具特色,各有千秋。對(duì)于稱得上“Hi-Fi”級(jí)(嚴(yán)格地講膽機(jī)的輸出牛無法算Hi-Fi)的輸出牛,一個(gè)廠家一個(gè)“味”,甚至一個(gè)批次一種音色。
當(dāng)然在這“云云眾生”眾多的膽機(jī)中,也不乏有那不夠Hi-Fi甚至失真較大,頻率響應(yīng)較窄的輸出!盀E竽充數(shù)”。而我們業(yè)余發(fā)燒友又無“孫悟空”那“火眼金睛”,來識(shí)破那些“笨牛”。本來不夠Hi-Fi的“牛”,卻奉為上品,那可就殘了。這里筆者給大家談一談膽機(jī)的輸出牛及其業(yè)余測試方法,讓大家對(duì)“牛”有一個(gè)定性的了解和認(rèn)識(shí),也讓輸出牛不在那么“牛氣”。
一顆理想的Hi-FI輸出牛要求其:
1.初級(jí)電感(pri-inductor)為無窮大(infinite),以應(yīng)付很低的低頻信號(hào);
2.漏感(leakage)為零,分布電感(distributedinductance)、電容(distributedcapacitance)為零,以便高保真的傳輸現(xiàn)代音樂的超高頻信號(hào);
3.不產(chǎn)生各種形式的串聯(lián)或并聯(lián)諧振(resonance),以免使音頻信號(hào)發(fā)生畸變(distortion);
4.不產(chǎn)生任何非線性(nonlineardistortion)或相位延遲失真(phase-delaydistortion)。
從變壓器的原理上講,現(xiàn)今無論何種形式的變壓器均無法同時(shí)滿足以上條件的。首先說變壓器要用鐵心(core)做導(dǎo)磁媒體,其非線性失真一般很大。再有若需諾大的初級(jí)電感(pri-inductor),其漏感(leakage)、分布電感、電容亦隨之加大。滿足了第1項(xiàng),就要損失第2項(xiàng),互為矛盾。且較大的初級(jí)電感又可使相位失真加大,動(dòng)態(tài)范圍(dynamicrenge)減小。
看到這里發(fā)燒友可能要問,照你的“!保ㄖ嚕┱,膽機(jī)就不能算Hi-Fi音響了?你是不是一個(gè)“恨膽狂”,然也,相反我是卻個(gè)膽機(jī)迷,且快至如醉如癡之地步。常言道“愛之深,則之切”。本人對(duì)膽機(jī)并非盲目的崇拜,而是從其優(yōu)點(diǎn)中找出可以改進(jìn)的不足,無法改進(jìn)的不足之處,才認(rèn)為是“殘缺的美”。一只寬頻響(freguencyresponse)的輸出牛,要求在滿足高頻的情況下,盡量增加初級(jí)電感,以使頻響曲線向低端延伸。亦或在滿足低頻的情況下,盡量減小分布電容(distributedcapacitance)及漏感(leakageinductance)以使高頻更靚。但兩者總是互為矛盾,故頻響不可能很寬,F(xiàn)今的輸出牛大多采用高質(zhì)量的鐵心,特殊的線材及復(fù)雜的繞制工藝,已使頻響寬度達(dá)到10Hz~20KHz±1.5dB(有的甚至更寬)。根據(jù)現(xiàn)代“音樂頻譜曲線”看,已能滿足各種音樂信號(hào)的傳輸了。
不過榮幸的是,由于輸出牛不可能傳輸更高的高頻信號(hào)(即便能傳輸過去,相位也已延遲了很多,加之人耳的掩蔽效應(yīng)也就不能感覺到),可將一些高頻干擾如CD、DVD等數(shù)位音源本身固有的數(shù)位干擾“拒之門外”。
這就是用有輸出牛的功放(膽機(jī)或石機(jī)),重播CD、VCD、DVD音樂要比石機(jī)“好聽”許多(顯得不那么刺耳)。故有些名廠的石機(jī)也采用“!弊鲚敵鋈鏜cIntosh(麥景圖)。有些中低檔膽機(jī)之輸出牛,干脆就只照顧低頻,高頻到那里一概不管。此類膽機(jī)雖有充實(shí)的低頻但高頻暗淡,久聽會(huì)感覺“悶”得難受(如今發(fā)燒友的耳朵已修煉的挑剔的很),F(xiàn)今的音箱好象在暗中為膽機(jī)彌補(bǔ)這“高頻不足”,把音箱的高頻做的較靚,甚至用高靈敏的號(hào)角單元,那種“不足”也就不顯得那么突出了.
一支寬頻響的Hi-Fi輸出牛,其電感漏感(leakageinductance)比(LL)很大(即較大的電感(inductor),極小的漏感)。故通常用電感漏感比(LL)來衡量一個(gè)輸出牛的優(yōu)劣。下面我給大家談?wù)剬?duì)輸出牛具體的要求:
初級(jí)電感(pri-inductor)LL=K·(Ra-r1)/2πfmin其中:Ra是放大器的最佳負(fù)載阻抗(optimumplateload),r1是輸出牛的初級(jí)直流電阻。K是一個(gè)系數(shù),當(dāng)
要求頻響曲線不均勻度為-3dB,或允許初級(jí)阻抗變化30%時(shí),K=1;當(dāng)要求-1dB或允許阻抗變化10%時(shí),K=2;要求-0.5dB或允許阻抗變化5%時(shí),K=3;fmin:所要求之最低頻率。
初級(jí)漏感(pri-leakageinductance)Ls
Ls=K·Ra-r1/2πfmax
其中:fmax系所要求之最高頻率,當(dāng)允許初級(jí)阻抗變化30%時(shí),K=0.8;允許變化10%時(shí),K=0.5。
輸出牛直流電阻
單端(single-ended)輸出牛,初級(jí)電阻r1=0.5·Ra(1-η);次級(jí)電阻r2=r1(N2/N1)
推挽(push-pull)輸出牛
初級(jí)電阻r1=0.414·Ra-a(1-η)
次級(jí)電阻r2=0.586·Ra-a(1-η)(N2/N1)
其中:Ra系單端放大器(single-ended)最佳負(fù)載阻抗(optimumplateload);Ra-a系推挽放大器(push-pull)最佳負(fù)載阻抗;η為變壓器的效率(efficiency),一般取0.75~0.9,功率越小η取值越低。
輸出牛直流電阻不宜過大,否則將影響瞬態(tài)(transient)、解析力及動(dòng)態(tài)范圍(dynamicrange)。
由于變壓器中存在電抗(reactance)成分,其感抗(inductivereactance)隨頻率的變化而變化,使得其輸入阻抗(inputimpedance)亦隨之變化,一般中頻段呈一定值不變。而低頻段,隨頻率的降低而急速下降,高頻段又隨頻率的上升而升高。當(dāng)阻抗偏離放大器的最佳負(fù)載阻抗(optimumplateload)較多時(shí),放大器將產(chǎn)生嚴(yán)重的波形失真,且輸出功率亦下降。故一般要求變壓器的輸入阻抗(inputimpedance)變化<30%。
另外,由于變壓器本身存在有分布電感(distributedinductance)及分布電容(distributedcapacitance),其相互作用將產(chǎn)生串聯(lián)或并聯(lián)諧振(resonance)。發(fā)生諧振時(shí),其輸入阻抗(inputimpedance)趨向于零或無窮大(infinite)。且無論是串聯(lián)或并聯(lián)諧振,其輸出電壓都可能出現(xiàn)峰值,使頻響曲線變差。為控制變壓器在諧振(resonance)時(shí)輸入阻抗的變化程度,保證平坦的幅頻特性,應(yīng)控制住變壓器回路的Q值(這里Q值的含義是,感抗(inductivereactance)或容抗(capacitivereactance)與回路電阻之比。Q值越大,其阻抗的變化程度也越大),
選擇合適的電感(pri-inductor)漏感、內(nèi)阻及分布電容值。另外,變壓器初級(jí)電感的大小還與信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍(dynamicrange)有關(guān)聯(lián),當(dāng)信號(hào)幅度(amplitude)與響度(loudness)變化時(shí),意味著鐵心中的磁感應(yīng)強(qiáng)度(inductiondensity)和磁導(dǎo)率(permeance)在變化。因而初級(jí)自感量也將隨著信號(hào)幅度(amplitude)的變化而變化,當(dāng)信號(hào)幅度(amplitude)較大時(shí),很大的初級(jí)電感,引起波形失真加大。而信號(hào)幅度較小時(shí),鐵心的磁導(dǎo)率(permeance)變小,自感量變小,將影響頻率響應(yīng)特性(freguencyresponse)。
再者,從減小相移失真(phase-delaydistortion)的角度考慮,輸出牛亦不能只為照顧低頻而過分的加大初級(jí)電感(pri-inductor)。由于鐵心的磁飽和(magneticsaturation)程度與頻率成反比,在低頻段,鐵心有可能工作在B-H曲線的飽和區(qū),此時(shí),因磁化電流(magnetizingcurrent)的波形已嚴(yán)重失真,呈尖頂狀,致使輸出電壓的波形也產(chǎn)生失真。輸出牛鐵心的磁感應(yīng)強(qiáng)度(inductiondensity)越高,失真亦越大(這就是為何用EI型鐵心做輸出牛,要比其他形式的如R型,C型及環(huán)型鐵心還好,且EI鐵心最好不用超高導(dǎo)磁率,帶紋向的硅鋼片)。
當(dāng)輸出牛中有直流磁化時(shí)(如單端輸出牛,或推挽牛因兩管電流相差較多,或兩組繞組圈數(shù)不對(duì)稱時(shí)),失真就更為嚴(yán)重。為減小波形失真,常用的辦法是在鐵心(core)中墊入空氣隙(airgap)SS(cm)=1.3×10I·N1I:磁化電流;N1:圈數(shù)根據(jù)計(jì)算,若推挽輸出牛兩管電流電流相差5mA以上(或者初級(jí)兩臂圈數(shù)相差5%以上)時(shí),就要留有氣隙了(或者不將鐵心插的過緊)。