電子擴(kuò)音機(jī)里面的變壓器有何作用？

　　音頻變壓器在老式電子管收音機(jī)中叫低頻變壓器，限于當(dāng)時(shí)的水平，其頻帶寬度僅100Hz～1000Hz。隨著膽功放的復(fù)出，原材料質(zhì)量的提高，以及制作工藝水平的進(jìn)步，頻帶不斷加寬，般的機(jī)器頻帶在50Hz～15000Hz，優(yōu)質(zhì)機(jī)可達(dá)20Hz～20000Hz的水平，而早年較好的電影院用的還音機(jī)僅在80Hz～12000Hz。

　　音頻變壓器在音響放大器中占有非常重要的位置，并且是整機(jī)中關(guān)鍵的元件。膽機(jī)發(fā)燒友們?yōu)榱酥谱饕恢缓玫囊纛l變壓器，不惜工本，花費(fèi)很大的心血。筆者根據(jù)多年維修制作經(jīng)驗(yàn)，收集了一些資料，奉獻(xiàn)給各位膽友。

　　音頻變壓器一般分為輸入、級間、輸出三個(gè)類型。

　　輸入變壓器：接在信號源和放大器輸入電路之間，這種變壓器必須具有一定的輸入和輸出阻抗，保證信號源和放大器電路相互匹配，并對外界的電磁場干擾有良好的屏蔽和隔離作用，常用于話筒、唱頭、儀表檢測、自動(dòng)控制等領(lǐng)域。

　　級間變壓器：連接電子設(shè)備上級輸出電路至下級輸入電路，主要作用變換信號，保證級間阻抗匹配。常用于廣播電視、音響推動(dòng)級、儀器、儀表變換信號等方面。

　　輸出變壓器：連接電子設(shè)備的輸出電路和負(fù)載，主要起阻抗變換作用。

　　在制作前還應(yīng)當(dāng)了解音頻變壓器的電性能，以及鐵芯材料、尺寸，繞組的結(jié)構(gòu)形式幾個(gè)重要因素。

　　先談音頻變壓器的電性能指標(biāo)：

　　頻帶寬度。頻帶寬度由最高和最低工作頻率來確定，是音頻變壓器的重要參數(shù)，為了保證設(shè)備的性能優(yōu)良，希望頻帶越寬越好，最低頻率取決于變壓器的初級電感，最高頻率取決于變壓器的漏感和分布電容。頻帶越寬，要求變壓器的電感越大，漏感和分布電容越小，這樣將使變壓器的體積增大，結(jié)構(gòu)和制作工藝也更復(fù)雜，而且造價(jià)也隨之升高。故制作時(shí)必須先考慮以上因素，再根據(jù)自己的偏好作出取舍。

　　輸入、輸出阻抗。音頻變壓器的輸入與輸出阻抗必須和線路相匹配，否則將產(chǎn)生反射，引起波形失真。對于輸入變壓器來說，輸入阻抗應(yīng)等于信號源的輸出阻抗。級間音頻變壓器應(yīng)滿足線路輸入阻抗與輸出阻抗的要求，輸出變壓器的輸出阻抗應(yīng)等于喇叭的阻抗。

　　頻率失真。變壓器耦合放大器的頻率特性并不是一條直線，在頻率的低頻段，放大系數(shù)可能偏小一些，而在頻率的高段，由于其漏感和分布電容的諧振作用，放大系數(shù)可能要偏大一些。某一頻率的放大系數(shù)與中心頻率的放大系數(shù)之比稱為相對放大系數(shù)，而相對放大系數(shù)的倒數(shù)稱為頻率失真，一般音頻段內(nèi)大約有±3dB的失真。

　　相位失真。在變壓器耦合放大器中，輸出電壓與輸入電壓之間的相移稱為相位失真，這種相移和頻率的關(guān)系稱為相位特性，音頻變壓器的相移特性一般不超過5％。

　　非線性失真。由于變壓器鐵芯的磁化曲線是非線性的，所以當(dāng)輸入正弦波信號時(shí)，輸出信號變成了非正弦波，產(chǎn)生了非線性失真。鐵芯中的磁感應(yīng)強(qiáng)度越高，信號頻率越低，這種失真就越大，非線性失真用諧波系數(shù)來表示，不同的設(shè)備允許的諧波系數(shù)也互不相同，其中音響放大器的要求較高，諧波系數(shù)只允許在1％～2％。

　　了解了音頻變壓器的類型和電性能后，就可以設(shè)計(jì)制作一只頻帶寬度在20Hz～20000Hz的變壓器了。下面是實(shí)際制作中要考慮的要素。

　　鐵芯材料的選擇：鐵芯價(jià)格較低的有D41、D42、D43、DG41等熱軋電工鋼片，重量較輕的有DQl、DQ2、DQ3、DQ4和DGl、DG2、DG3、DG4等冷軋電工鋼片，各項(xiàng)性能指標(biāo)更好的有高導(dǎo)磁率鐵鎳合金（坡莫合金）1J50、1J79、1J80等，另外，鐵芯片的厚薄，取決于變壓器的最低工作頻率，片越薄，鐵芯損耗（渦流）越小，鐵芯的品質(zhì)因數(shù)越高，頻率對磁導(dǎo)率的影響越小。片厚的規(guī)格有O.5mm－35mm和較好的O.22mm-0.1mm。

　　以上均為書本上的資料，筆者經(jīng)常在成都城徨廟電子市場淘鐵芯，那就全憑眼睛來識別了。好的片子看上去晶粒多片子薄，而且質(zhì)地脆，很容易折斷，斷口曲折，用放大鏡看斷面幾乎全部由晶粒組成，晶粒特別亮，就是大家說的“高硅”片。鐵鎳合金（坡莫合金）片表面無生銹，輕輕擦一下就可發(fā)亮像不銹鋼，有硬磁和軟磁之分。前者適合做輸出變壓器，后者適合做輸入和級間變壓器。另外現(xiàn)在普遍采用的Z系列冷軋片，如Z11等，在舊貨市場上不太容易發(fā)現(xiàn)。較差的片子一般帶深黑色，片子較厚有韌性，彎曲不容易折斷，而且斷口平直，俗稱“黑片”，一般不要用來做音頻變壓器，可用作電源變壓器。好的片子在拆裝時(shí)要小心，不要用力敲打，注意保護(hù)表面的氧化膜層和絕緣漆層，生銹的一定要處理后再用。

　　鐵芯尺寸的選擇。變壓器鐵芯的尺寸一般由功率來確定，可以參考變壓器的簡化公式計(jì)算：S=1.25P（式中：P的單位為伏安，S的單位為平方厘米）。但音頻變壓器由于下限頻率要求電感量較大，為了增加電感又要避免磁飽和現(xiàn)象，應(yīng)將鐵芯選擇大一些，其系數(shù)為1.5～2，磁感應(yīng)強(qiáng)度一般取8000～10000高斯。還要注意一點(diǎn)。老式國標(biāo)鐵芯的外形尺寸，是外形尺寸型號，不是電工鋼片的牌號。有KEI和GEl兩類，KEI型鐵芯俗稱“大窗口”，它可以繞更多的線圈匝數(shù)，這對提高初級電感量非常有利，但是它的漏感也是較大的。如果按普通繞法其漏感就很大。根據(jù)電機(jī)學(xué)原理，在變壓器初次級繞組的磁鏈耦合中，除主要磁通外，還有繞組與繞組間的漏磁通，和繞組與兩旁鐵軛之間的漏磁通，這是兩個(gè)最大的漏感，對頻帶的影響最大，而窗口越大此二值就越大，故必須在繞組的結(jié)構(gòu)上去考慮問題。此鐵芯的尺寸特點(diǎn)是舌寬等于鐵芯窗口的寬度，又等于兩旁鐵軛單邊寬度的2倍。GEl型鐵芯俗稱“小窗口”，是一般常用的鐵芯外形尺寸，其鐵芯中心舌寬與窗口寬度的比例大約是1：0.65.做出來的漏感比大窗口鐵芯要小許多。

　　繞組結(jié)構(gòu)的選擇。初級電感、漏感和分布電容是確定變壓器頻率與相位特性的主要參數(shù)，那么要解決參數(shù)的問題，主要靠制作工藝來保證。一般來說初級電感主要由鐵芯的幾何尺寸、鐵芯的性能和繞組的匝數(shù)來確定，和繞組的結(jié)構(gòu)關(guān)系不大，匝數(shù)越多電感量越大，低頻段的響應(yīng)就越好，但事物是分為二的，匝數(shù)愈多，層數(shù)就多，漏感和分布電容將增大，這就是制作音頻變壓器的最大矛盾了！漏感和分布電容主要由繞組的結(jié)構(gòu)、繞組的幾何形狀來確定，所以低頻段容易做好，而高頻段就比較困難了，應(yīng)重點(diǎn)注意繞組結(jié)構(gòu)。

　　圖1為音頻輸入變壓器的結(jié)構(gòu)，功率為1W以下，可作為話筒、唱頭的輸入匹配或升壓等，主要為分層和分段的方式。

　　圖2、圖3為輸入變壓器，均為推挽輸入方式。分別采用分層和分段方式（圖2），頻帶較寬。圖3的分層方式，但分層較多，分布電容較小，頻帶也比較寬。

　　圖4為推挽輸出變壓器。采用分層繞組，所謂“4夾3”結(jié)構(gòu)，工藝相對簡單，頻帶也較寬，比較實(shí)用，容易制作，造價(jià)較低，效果不錯(cuò)。

　　圖5為推挽輸出變壓器，是發(fā)燒友們常采用的制作結(jié)構(gòu)方式，復(fù)雜一點(diǎn)，但效果很好，頻率帶寬基本覆蓋20—20000Hz±3dB圖6也是推挽輸出變壓器，它主要應(yīng)用在雙C型鐵芯上，如用E型鐵芯，繞制工藝比較難做，并加了負(fù)反饋繞組，制作成功后效果是非常好的。

　　以上各型變壓器的繞組結(jié)構(gòu)形式，僅供大家參考。發(fā)燒友們在制作時(shí)最好邊做邊記錄繞組的順、反繞向，以及各單元組的同名端，待完工連接線時(shí)，可以用一只電池加一只指針式萬用表再復(fù)核一下，按圖連接就可以了，當(dāng)然也可以將框架分離開來分單元繞制，然后可嵌套或上下組合好再插入鐵芯。

　　線材的選擇。首選原國內(nèi)大廠生產(chǎn)的漆包線，質(zhì)量較好，市面上一般不易購到所謂“4N”或“6N”的無氧銅漆包線，可能有些網(wǎng)站上吹過，但筆者沒有買到過和使用過，所以，無發(fā)言權(quán)。至于導(dǎo)線的集膚（趨膚）效應(yīng)問題，主要考慮到頻率最高20kHz，集膚效應(yīng)并不嚴(yán)重。對于漆包線的耐溫系數(shù)考慮并實(shí)驗(yàn)過，一般常用的QZ一2型的漆包線耐溫強(qiáng)度在130℃，QY-1耐溫耐氧漆包線耐溫強(qiáng)度在220℃，絕緣強(qiáng)度極佳，漆膜的質(zhì)地非常好，特別是早年在成都錦江電機(jī)廠門市購得的線一直沒有用完，這些線繞制的變壓器耐溫特別好，銅純度很高且真實(shí)可信，對音色的確有一定的影響，而且不浸漆，只需一層電纜線就可達(dá)到耐壓要求。對目前市面上小廠的漆包線，銅純度較低，質(zhì)量比早年國營大廠的線差很多，這一點(diǎn)望朋友們注意！

　　旋轉(zhuǎn)變壓器的特性是什么？

　　一、旋轉(zhuǎn)變壓器的應(yīng)用

　　由角位移如何計(jì)算直線位移？

　　將旋轉(zhuǎn)變壓器安裝在數(shù)控機(jī)床的絲杠上，當(dāng)θ角從0°變化到360°時(shí)，表示絲杠上的螺母走了一個(gè)導(dǎo)程，就間接地測量了絲杠的直線位移（導(dǎo)程）的大小。

　　要檢測工作臺的絕對位置，需加一臺絕對位置計(jì)數(shù)器，累計(jì)所走的導(dǎo)程數(shù)，折算成位移總長度。

　　二、旋轉(zhuǎn)變壓器的應(yīng)用特點(diǎn)

　　1、一般兩相電機(jī)要求兩相磁場在空間上和時(shí)間上都相差 90°。

　　旋轉(zhuǎn)變壓器的兩相繞組雖然在空間上互相垂直，但在大多數(shù)應(yīng)用場合，總是一次側(cè)一相繞組供電，另一相作為補(bǔ)償繞組，或兩相通以同一時(shí)間相位的電壓；而且二次側(cè)兩相繞組亦相互垂直，兩相繞組彼此之間無電磁耦合。所以在電磁計(jì)算時(shí)，應(yīng)按單相電機(jī)來計(jì)算。

　　2、旋轉(zhuǎn)變壓器通常在接近空載狀態(tài)下工作，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)引起一次側(cè)勵(lì)磁電流有很大的變化，設(shè)計(jì)時(shí)可按定、轉(zhuǎn)子處于最大耦合位置的空載狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算。

　　3、旋轉(zhuǎn)變壓器的負(fù)荷較低，一般不進(jìn)行溫升和機(jī)械計(jì)算，并對損耗計(jì)算進(jìn)行簡化。計(jì)算損耗的目的是求得有功勵(lì)磁電流?？蛰d時(shí)，一次繞組勵(lì)磁電流中的有功分量很小，勵(lì)磁電流很大程度上取決于它的無功分量。為了簡化計(jì)算，常常給無功分量乘以稍大于 1 的電流系數(shù)，求得勵(lì)磁電流。實(shí)驗(yàn)證明，電流系數(shù)隨著沖片材料、機(jī)座號的大小以及加工條件等的不同而不同，一般在 1.001～1.025 之間。

　　4、旋轉(zhuǎn)變壓器的短路輸出阻抗對負(fù)載阻抗的比值越小，輸出電壓的畸變也越小。因此旋轉(zhuǎn)變壓器應(yīng)具有盡可能小的短路輸出阻抗。

　　5、旋轉(zhuǎn)變壓器的主要功用是輸出一個(gè)與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成正弦或余弦函數(shù)關(guān)系的電氣信號。

　　設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)從精度出發(fā)來選擇繞組型式，定、轉(zhuǎn)子齒槽配合，導(dǎo)磁材料及磁通密度等，以保證旋轉(zhuǎn)變壓器氣隙磁場按正弦規(guī)律分布。

　?、僭谛D(zhuǎn)變壓器中常用的繞組型式有兩種，即雙層短距分布繞組和同心式正弦分布繞組。雙層短距分布繞組也能達(dá)到較高的繞組精度并具有良好的工藝性，但是在繞組中還存在一定的諧波磁動(dòng)勢分量，這些諧波磁動(dòng)勢分量的存在會(huì)增大其正余弦函數(shù)誤差，再加上工藝因素所引起的誤差，就使旋轉(zhuǎn)變壓器的精度提高受到一定限制，因此它只適用于精度要求不高或者尺寸較大的旋轉(zhuǎn)變壓器中。正弦繞組是每相繞組在各槽中的導(dǎo)體數(shù)按正弦規(guī)律分布的同心式繞組，作為高精度繞組，它可將各次諧波（齒諧波除外）削弱到相當(dāng)小的程度，從而大大提高旋轉(zhuǎn)變壓器的精度。它通常有兩種分布型式，繞組軸線對準(zhǔn)槽中心線的 I 型繞組和繞組對準(zhǔn)齒中心線的 Ⅱ 型繞組。