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Hi-Fi輸出牛的測(cè)量知識(shí)

發(fā)布時(shí)間:2010-05-25

中心議題:
  • Hi-Fi輸出牛的測(cè)量要素
解決方案:
  • 電感(inductor)
  • 漏感(leakageinductance)
  • 自諧振(resonance)頻率
  • 頻率響應(yīng)(freguencyresponse)
我們來(lái)談?wù)勅绾卧跇I(yè)余條件對(duì)輸出牛進(jìn)行測(cè)量。所用的工具有:數(shù)字電壓表、電流表、普通電感表,還有0~100KHz信號(hào)發(fā)生器(signalgenerator),為觀察波形失真情況,最好還要有示波器(oscilloscope)、失真儀(distortionmeter)等(如在測(cè)量頻響寬度時(shí),在高頻段有時(shí)測(cè)得輸出值也不小,但波形卻已出現(xiàn)失真)。不過(guò)我們可以通過(guò)其他測(cè)量方法來(lái)得知在重要的20Hz~20KHz范圍內(nèi)是否良好。

筆者推薦的信號(hào)發(fā)生器(signalgenerator)是典型的XD-1,二手價(jià)僅人民幣300元左右;示波器(oscilloscope)也是最常用的雙蹤示波器SR-8,二手價(jià)僅千余元人民幣。此兩件必用的儀器的價(jià)位較低,業(yè)余發(fā)燒友很容易擁有,且完全可以滿足測(cè)試要求,非常實(shí)用(當(dāng)然閣下若擁有其他高檔的儀器則更好)。輸出牛在正規(guī)廠家一般均是用專用綜合測(cè)試儀來(lái)測(cè)得,有些數(shù)據(jù)對(duì)發(fā)燒友來(lái)講,并無(wú)多大意義,用這里簡(jiǎn)單的測(cè)試方法,即可測(cè)出輸出牛的幾項(xiàng)實(shí)用參數(shù),且相差不多,很具使用價(jià)值。

1:電感(inductor)

單端(single-ended)輸出牛由于存在嚴(yán)重的直流磁化,故在測(cè)量時(shí)須加入與實(shí)際工作電路相近的直流電流。如圖1,其中電源變壓器(宜用大功率的)提供交、直流兩種電壓,在被測(cè)輸出牛的初級(jí)同時(shí)通過(guò)交、直流兩種成分(模擬單端牛實(shí)際的工作狀態(tài))。R系無(wú)感電阻(noniductive),(交流電流表難找,現(xiàn)用電阻降壓法取代交流表)用以顯示回路直流電流的大小。分別測(cè)量R上的交流電壓值UR、及輸出牛初級(jí)交流分量UL,然后按下式計(jì)算初級(jí)電感
L=U2•R/2πf•U1

注意,以上三表均不能用普通指針式萬(wàn)用表,以免交、直流分量相互干擾,使測(cè)試不準(zhǔn)確(以下均同)。

推挽(push-pull)輸出牛,由于不存在直流磁化(或僅有少許的磁化)。可用圖的測(cè)試電路,給輸出牛的某一臂加入0~15mA的可調(diào)直流電流(若你的電路兩管電流完全相等,可不加直流)。其中:R≤0.05(2πfL),然后按下式求得:
L=R√(U/UR)-(1+r/R)/2πf,式中U為交流輸入電壓,UR系R上的電壓,r為輸出牛的初級(jí)(pri)內(nèi)阻。

2、漏感(leakageinductance)

一般輸出牛的漏感僅幾毫亨~幾十毫亨,其值可用普通電感表或萬(wàn)用表測(cè)得(一般測(cè)試頻率為1KHz、100Hz),此不祥述。

3、自諧振(resonance)頻率

無(wú)論是串聯(lián)或并聯(lián)諧振,最好不要落在音頻范圍內(nèi),以免破壞聽感。一般,出現(xiàn)在幾十KHz,有的可能在10KHz以內(nèi)。業(yè)余情況下可按圖3測(cè)量。其中,R系無(wú)感電阻(noniductive),其值越小越好,但須能保證電壓表有合適的電壓顯示。信號(hào)源輸出固定的電壓,然后調(diào)節(jié)信號(hào)源的輸出頻率,當(dāng)電壓表出現(xiàn)最小讀數(shù)時(shí),查看信號(hào)源的頻率,此頻率即為并聯(lián)自諧振頻率;當(dāng)電壓表出現(xiàn)最大讀數(shù)時(shí)的頻率,即為串聯(lián)自諧振頻率。

4、頻率響應(yīng)(freguencyresponse)

推挽(push-pull)輸出牛的測(cè)試電路如圖,其中R值等于初級(jí)阻抗的一半,RL等于輸出阻抗。先在將信號(hào)源的輸出電壓調(diào)至最大(最好將電壓升至輸出牛工作所需電壓),并記錄。然后調(diào)節(jié)輸出頻率,分別記錄下低頻、中頻(1KHz)及高頻時(shí)RL上的電壓UR低、UR中、UR高,再按下式計(jì)算:
低頻響應(yīng)值(dB)=20lgUR低/UR中;
高頻響應(yīng)值(dB)=20lgUR高/UR中。
R1匹配電阻。其阻值為變壓器初級(jí)阻抗與信號(hào)源輸出阻抗之差的值(用無(wú)感電阻)
RL為變壓器次級(jí)被測(cè)端的阻抗值(用無(wú)感電阻)
C1為隔直流電容,用30uf以上的無(wú)極性電容
C2為變壓器輸出匹配電容,一般用0.5uf

測(cè)試:

測(cè)試電壓,指變初級(jí)端信號(hào)電壓4V(RMS)激磁電流DC,按被變壓器初級(jí)最大電流值的1/10值

單端(single-ended)輸出牛,由于單端牛中有直流磁化作用,故測(cè)試電路中需加入直流電流成分。不過(guò)高頻段僅與漏感及分布電容有關(guān),為方便測(cè)試,在測(cè)高頻段頻響時(shí),可不加直流成分。圖5中R等于被測(cè)輸出牛的輸入阻抗(inputimpedance)。調(diào)節(jié)W使電流表A指示到輸出牛實(shí)際工作電流值,C1為隔直電容,其測(cè)試方法及計(jì)算公式與推挽(push-pull)牛相同。

5、輸入阻抗(inputimpedance)

輸入阻抗受初級(jí)電感、漏感(leakageinductance)及分布電容(distributedcapacitance)等的影響,在高及低頻段呈現(xiàn)出不規(guī)則的阻抗變化,有時(shí)誤差達(dá)30-50%。推挽(push-pull)牛的測(cè)試如圖6,在不同頻率段分別測(cè)量輸出牛初級(jí)的電壓UL,然后按下式計(jì)算:

輸入阻抗(inputimpedance)Z=RaUL/UaUa:Ra上的電壓;單端(single-ended)牛的測(cè)試同樣要加入直流電流,按圖7測(cè)試。調(diào)節(jié)W使A指示到正常工作電流。其余測(cè)試方法及計(jì)算與推挽(push-pull)牛相同。

6、分布電容(distributedcapacitance)的測(cè)量

分布電容是由變壓器本身的結(jié)構(gòu),繞制工藝及材料等因素所形成。初級(jí)分布電容的測(cè)量電路見圖8,調(diào)節(jié)信號(hào)源的輸出電壓至最大(最好能升至工作所需電壓),然后改變輸出頻率。當(dāng)輸出電壓指示最大時(shí),表明電路產(chǎn)生諧振,此時(shí)的頻率為f(KHz)。然后按下式計(jì)算:

初級(jí)分布電容(pridistributedcapacitance)

C(pF)=25.3×10/2πfLs式中Ls系初級(jí)漏感(mH)。
次級(jí)分布電容(secdistributedcapacitance)的測(cè)量見圖9,調(diào)節(jié)信號(hào)源的頻率,當(dāng)電壓表指示為最大時(shí),即表明產(chǎn)生串聯(lián)諧振,此時(shí)的頻率為f(KHz)。次級(jí)分布電容C(pF)=25.3×10/2πfLsLs為次級(jí)漏感(mH)。初、次級(jí)間分布電容(pri-secdistributedcapacitance)的測(cè)量,可按圖10進(jìn)行測(cè)試,將信號(hào)源的頻率調(diào)為15KHz,輸出電壓為17.9v。然后直接讀取電壓表的讀數(shù),按10mV/pF計(jì)算即可。

對(duì)于輸出牛的耐壓及其他參數(shù)的測(cè)量,讀者可參閱其他報(bào)刊,此不復(fù)述。

以上測(cè)試僅是在輸出牛不工作或模擬理想的工作狀態(tài)下測(cè)得的,且是用純電阻做負(fù)載(load)。實(shí)際電路中的揚(yáng)聲器是一個(gè)電抗(reactance)元件,加之分頻器的影響,往往使測(cè)試結(jié)果面目全非。但這種通用的測(cè)試方法仍具一定的說(shuō)服力。以上幾項(xiàng)測(cè)完后,可再讓輸出牛在機(jī)工作狀態(tài)及半輸出功率或滿輸出功率狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)試,此時(shí)主要對(duì)頻響寬度及波形失真等幾項(xiàng)參數(shù)測(cè)試即可。在小功率狀態(tài)下測(cè)得的數(shù)據(jù)與前面的測(cè)試結(jié)果出入不大,而輸出功率越大其結(jié)果越差,有時(shí)相差較多,但一般廠家均不依滿功率時(shí)的測(cè)試數(shù)據(jù)為依據(jù)。

通過(guò)以上對(duì)輸出牛的自行測(cè)試,可讓業(yè)余發(fā)燒友心中有個(gè)“底數(shù)”,對(duì)所聆聽之膽機(jī)的品質(zhì)有個(gè)物理上的衡量。其音質(zhì)音色如何,當(dāng)然還與其他因素有關(guān),但也是仁者見仁,智者見智之事。有人喜歡暖色,有人偏愛清秀。但若連以上測(cè)試結(jié)果不太好的輸出牛,無(wú)論電路如何復(fù)雜,肯定也不會(huì)有靚音的表現(xiàn)(除非閣下的耳朵有問題)。經(jīng)過(guò)以上的測(cè)試,閣下可以根據(jù)指標(biāo)的不足或優(yōu)點(diǎn),合理的搭配周邊器材(如前級(jí)、揚(yáng)聲器)及線材,讓閣下的功放達(dá)至最好的表現(xiàn),或在品評(píng)一部膽機(jī)時(shí)“胸有成竹”。另外,還可以使一些中小型膽機(jī)廠,對(duì)自己所用的輸出牛有所了解,有所改進(jìn),使膽機(jī)市場(chǎng)步入健康發(fā)展的軌道。
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