胆机,是一套音响系统中重要的一份子,不仅要真实的还原“声音”,更要重现音乐的情感,能听到、感受到空谷之音、行云流水。。。做一部好的、喜欢的功放/胆机,就像盖一座房子,根基首先扎牢,房子布局、房间规划需要合理~这是先天、先决条件。每个人都是这样想的,可并不一定认识到重要性。或者不知道这“根基”是什么。认为有电路图,有元件甚至补品元件就可以。“虽有妙音,若无妙指,终不能发”。或者认为先天不足后天弥补,通过胡泥、装修、粉饰也能得到满意的效果。但整体格局已无法改变,再怎么装修也只能在原来的基础、框架内。我这里想要说明一点的是,音响,是一套完整的系统,任何元件、电路都需要以表现最好的声音为目的。不以结婚为目的的搞对象都是耍流氓,不以再现自然音乐为目的的音响都不是好音响,不以再现自然音乐为目的的元件都不是好元件。
电感(扼流圈)
音响用的电感主要用于电源滤波,基本要求除了电感值外,还有额定电流(Rated Current)、饱和电流(Saturation Current)、直流电阻(DC Resistance)、漏磁干扰(MFL Magnetic flux
leakage)、耐压(Voltage Withstand),当然外观也很重要。直流电阻、电感量(50/100Hz测试)可以直观测试,额定电流尤其是饱和电流就不好简单测试了。
电感线圈的额定电流,不仅关乎所用线径粗细,还跟铁芯缝隙有关。如果用线较细,直流电阻增大,连续使用线包发热。假如铁芯缝隙不够,在通过额定电流时,因铁芯饱和,其电感量会迅速下降。铁芯饱和以后,并不一定会发热(因为电感量下降,感抗降低。曾经有的胆机所配电感,铁芯无缝隙,这样的电感,顶多当个降压电阻用,电路中是否有电感,基本没关系),但在额定电流下工作时,滤波效果变差。好在我们很多客户在选择电感时,都留出了一定余量,比如,300B合并单端,屏流按照60-80mAx2取,正规用200mA电感足矣,但很多客户选购300mA以上的,问题也就不大了。
一般电感用于Π型滤波,对电感的要求相对较低,假如用于倒L滤波,也就是整流管后面不用第一级电容,直接用电感,然后才是滤波电容。这样的电路对电感品质要求较高,不合格的电感用上去会发热、震动。假如您的电源纹波大,交流哼声大,可以检查一下这个电感的性能。
有一种电感是负载电感,用于屏极或阴极负载,包括栅漏电感(也就是功率管输入栅极对地电感)。严格意义上讲,都不能简单的拿滤波电感代替,因为寄生电容(Parasitic Capacitance)较大对高频的损失较多,甚至对高频来说相当于短路。电感负载的性能要求,与输出变压器相同,请往下看。
一般情况下电感值可以简单的用电感表测试,这里给出一个用50Hz交流电测试电路,可以测试不同交流电压下的大概电感量(无叠加直流电流通过)。假如用信号发生器提供VL,那么还可以计算在不同频率下的电感量(只是一般万用表测试出电压值,在大于1kHz时不准确)。此电路同样适用于测试输出牛,在低频状态下的电感量。顺便说一句,如下测试电路,也可以用于电容的测量。
如果您感兴趣,可以自己DIY一个简易的电感测试台,这样就可以测试电感包括变压器的的各项指标:额定电流、饱和电流、电感、饱和后的电感量。下图是一位日本朋友用555 IC的简单电路,配合示波器测试。注意外接电源需要加一开关,仅仅为电容充电用。(对此有任何的问题,欢迎联系,本人性格喜欢与技术人员交流沟通)
对于滤波电感,一般要求,同样的电感量的条件下,直流电阻最好小一些,不仅压降小,低内阻也是好电源应有的特性。曾遇到这样一个现象:有个客户用的是CD型电感,找我再制作个相同的电感:10H200mA。我按照电感的特性和要求,给这位客户制作了一只。客户拿到后首先对我所做的电感做了否定,什么情况?请看下图:“电感一”是客户原有的样子,我给客户做的是“电感二”的样子,客户说样子太丑,而且说我少绕了一半的线,因为直流电阻小了一半,电感量相同。。。您如何看呢?这里说明一下:“电感一”的形状,因为磁路长度较长,同样的电感需要较多的圈数,再加上线径细一点,直流电阻大一倍也有可能,但是这跟少绕了一半的圈数扯不上关系,因为电感量相同。“电感二”的样子,可以在同样的电感、电流的参数下,因为磁路长度短,直流电阻降低很多。我给客户做了解释,客户怀疑的上机试用,结果可想而知的比之前有一定的提升。
对于电感线圈的绕制,有人强调层间垫纸平绕,优点是整洁美观。当然这个绕制也很容易,就算刚学绕线圈的学员,也可轻松绕整齐、做的漂亮。不过漂亮只是一方面,电感的性能也很重要。过分讲究外观效果,那些纸、那些因为“美”而付出的代价,是要增大一定的体积的。假如体积还小巧,那么请考虑下电感的性能。
音频牛:包括输入牛、推动牛、输出牛
音响系统所用的输入牛、推动牛、输出牛,其主要的功用是电路的阻抗转换。作为这些牛本身的参数,就是阻抗、电流、电感、电容、铁芯、形状等,有些参数的设计跟电感相似,比如铁芯形状、体积、单端牛的缝隙、线径等,需要按照规定选择。输出牛市场非常混乱,无统一标准。同样的阻抗、功率,体积重量相差几倍。其实,按照电源变压器的计算公式,频率f改用20Hz或30Hz大致即可~这只是最基本的设计输出牛的必备条件。可以说很多输出牛都没有按照这个规定设计制作,很多牛场只是仿制他人数据,可能都不会计算输出牛功率、体积甚至阻抗、线径,只知道仿制他人变压器。更有甚至连电源变压器如何正确计算都不会,最基本的电源变压器、电感都做不好,何谈做好输出牛?合抱之木,生于毫末;九层之台,起于累土。就算是同样设计的输出牛参数,经验丰富的老师傅做的变压器,一定程度上会比经验不足的员工做出来效果要好(高素质源于细节)。“聪明的”小徒弟可以通过偷机取巧甚至“歪门邪道”,做出“指标很好的”输出牛,但不能给人好的听音感受。导致有人说高频好的变压器,听感不好,其实这是错误的。原因有:
一、输出牛体积较小。相对而言,输出牛体积越小高频特性越好,因为分布电容小。要知道,低频向下延伸1Hz,高频可能下降5kHz甚至更多。比如有颗输出牛频响是30Hz-50kHz -1dB,如果把低频降低到29Hz -1dB,此时高频可能降至45kHz。舍低频,顾高频,投入少、见效好。广播级的标准是20Hz~20kHz而不是50Hz-50kHz是有一定道理的,而今人只认为高频越高越好(可能是理论上输出牛的高频不容易做好,认为谁做好高频谁就是“英雄”)。小体积因为用线较细,直流电阻较大,在路损失较大,动态受到压缩。同时,由于铁芯面积小,低频无法保障,实际听感中、低频较差。
二、输出牛体积也不小,但直流电阻较大,这是因为线包实际绕线宽度较窄。其优点是分布电容小,则高频好。这样也只能用较细的线径绕制,以便容纳相同的圈数,或者减少圈数。假如减小圈数,会导致电感量小,对于单端输出牛,可以减小铁芯缝隙增加电感量。这样虽然静态测试电感量不小,但实际上机通过额定直流电流后,铁芯趋于饱和,电感量直线下降,最终表现就是中、低频听感变差。
三、以“歪门邪道”的非正常方式“得到”某种意义上的高指标。什么鬼?输出牛也有“美白剂”、“红心鸡蛋”、“罂粟壳”、“三聚氰胺”一样的现象?这里您先听我说一个故事:记得十几二十年前自己开始制作输出牛的时候,反复做实验,想要改进300B单端输出牛的性能。有一次绕好了的线包,插好铁芯,然后上电路测试,结果非常惊喜:之前测试结果多在50kHz左右 -1dB,这次竟达到了90多kHz -1dB!按住自己激动的心情,反问自己为什么会这样子?检查测试仪、300B电路工作状态,一切都正常。再拿之前的变压器来测试,也跟之前结果一样,说明测试没问题,这次绕制的变压器指标这么好?!好心情驱使我不想去吃饭,又按照相同的材料工艺制作了一只,马上上机测试,结果又回到之前的状态。再回头测试上一只变压器,结果还是90多kHz -1dB。纳闷之余,我先把这两只不同输出牛分别接左右声道上机试听,结果很明显的感受到声音的不同:高频好的那边,高频净亮,细节刻画入微,声音显得轻,中低频较薄。通过左右对调输出牛反复对比试听,这种感觉变得更加明显。
于是决定拆解这只有问题的输出牛,查找具体原因。边拆边做记录,拆到最后并没有发现什么不同,只是疑似有几圈线圈短路。次级线圈短路?首先是初级电感很小才对,记得当时测试电感时,并没有太明显的不对,大约是15H(1kHz频率下测试)左右,正常情况下大约20H左右。因为是做实验,铁芯缝隙并没有认真对待,所以电感量小一些,并没有引起太大注意。但这跟高频延伸有关?再次重绕一只,把疑似短路的部分单独引出,以便实验短路以后的变化。后被证实,次级部分线圈短路后,频响曲线平坦上升,高频延伸了很多,达到了从未有过的90多kHz -1dB。再实验了几次,短路圈数多少、线径粗细甚至短路位置不同,对高频延伸的程度也不同,当然对低频的影响也不同。后来仔细分析,原理应该是这样:次级部分线圈短路,降低了初级分布电容,改善了谐振频率,导致高频延伸很多。对于低频而言,次级是不能短路的,比如电源变压器,次级绕组短路可能会烧毁,尤其是短路线圈的线径越粗、圈数较多,短路电流会越大。但轻微的短路、线径较细,短路电流较小时,只是导致有温升,不会烧毁变压器甚至不烧保险。电源变压器工作在低频50Hz,是连续的工作在低频状态,这些短路会被轻易发现。输出变压器则不同,用于音乐信号并非连续的,输出牛次级有轻微短路,从测试指标上看,高频会提升很多。电感低可以用高导磁铁芯、增加圈数来弥补,以使指标(仅仅是指标)达到要求(而且有多少人关注低频呢?只关注高端到了哪里)。但只要有短路,无论电感做到多少,都会影响低频效果。虽然在小信号输出时测试指标好,但大功率输出时失真较大,且动态受到压缩,声音单薄、味淡,只要一对比就很容易听的出来(不对比有的人可能会认为很清新)。庄子齐物论认为物有两种:人造物与自然物,假如人造物能够达到“自然而然、天人合一”的状态,可视为自然物。那些硬性创造,为了物而物的只能是物,“物物而不物于物”。
专业搞技术的人,大脑思维方式就是1+1=2的基本逻辑。有问题和好产品是不能划等号的。夫唯病病,是以不病。这种次级短路的输出牛,本人的大脑首先划归为“有问题”、“不能用”,无论指标有多迷人。科学的本质是正确的方法,伪科学的性质是无论用什么方法,只求看上去“科学”。现在想想看,只要绕制输出牛,都难免会遇到我一样的现象。假如“聪明人”就故意利用这个现象,制作所谓宽频响输出牛,似乎也顺理成章。大道甚夷,而民好径。分析目前市面上的输出牛,通过这种“歪门邪道”而“成名”的输出牛大师,肯定会有,而且。。。事出反常必有妖。对于做胆机是用来听的,而不只为了做指标的发烧友,不妨多听、多对比一下自己手头的元件。辨之在指,审之在听。
那么业余情况下,用简单的仪表,是否可以测试输出牛的好坏呢?回答是肯定的,也很简单:下面举例假设一颗标称30W,3.5k:4-8Ω的输出牛,无论标称低频是30Hz还是多少,最起码50Hz连续使用是不应该有任何问题的,在50Hz测试不过关更不要说30Hz/20Hz了,绝对是有问题。按照基本公式计算(公式需要用到开方计算,一般安卓手机自带的计算器,都有开方功能,默认没有的话点右上角选科学计算器。苹果手机默认界面没有开方,要选科学计算器,或微信小程序搜实体计算器,也可以用浏览器搜索在线计算器都很方便):
初级电压U1=√PR1=(30W/3500)开方=324V AC,电流I1=324V/3500Ω=0.09A;
次级电压U2=√PR2=(30W/8Ω)开方=15.49V AC,电流I2=15.49V/8Ω=1.936A。
变比=√R1/R2=(3500/8)开方=20.91(这里为了简单说明问题,没有考虑效率,实际变比要小)
手头如果能找到这两种交流电压的任何一种都可以测试,电压值接近就行,电流应该大于等于要求值(电压、电流值也可以通过串并联的方式得到)。比如手头有324V左右交流电压,实际电压上下有一些偏差都没所谓。把它接在被测输出牛的初级两端,然后测试次级8欧姆端电压在15.5V左右,因为考虑到变压器效率,输出电压可能会有一点偏差,这不用管它。然后接上负载电阻,功率需要选大一些,避免发热严重,一般要选8欧姆、50W以上的无感电阻。假如手头有15V左右的交流电压,也可以接在输出牛的次级8欧姆端,初级需要接50W以上、3.5k的负载电阻,效果是一样的。首先空载测试初级电压是否在324V左右,然后接上3.5k假负载,测试带载后电压降低多少,如果下降较多,那么输出牛所用线径比较细。这样连续通电半小时以上,假如是设计低频30Hz的输出变压器,连续工作不应该有任何发热,如果在50Hz发热严重,基本上低频没有任何保障。况且这方法是在初级没有叠加直流电流、只是交流的测试,无论单端或推挽牛都一样,对输出牛不会造成任何伤害(当然不合格的输出牛有可能出现问题)。如果通电几分钟发热严重,那么估计输出牛次级是有短路现象(这就是为了指标而做的指标牛,不能算是合格的音频输出牛),听感就不要指望有好的低频表现了。
按照正确的方法绕制输出牛,当然还是要合理的拓宽整体频宽,让输出牛表现出更好、更自然的音乐。不能绝对讲高频好了低频就不好。总之,输出牛是胆机的咽喉,主要目的是再现音乐。之所以市场上会出现红心鸡蛋、三聚氰胺等现象,都是为了表面上
“讨好”消费者。比如加工食品使用较多的“罂粟壳”,让消费者喜欢且上瘾。这些添加剂都是国家命令禁止的,商家知道是违法行为都会注明“零添加”、“零防腐剂”。。。但音响并没有什么文件明令禁止,全靠自己耳朵收货。在当今的环境下,最好还是修炼自己的耳朵,有选择的闭上自己的眼睛(师旷熏目而聪耳、乐盲被律,志感丝篁)。有的人“义正言辞”的标榜自己的输出牛高频如何如何。。。我宁愿相信这只是不知、不明、不会听,也不愿相信是故意欺骗。服文彩,带利剑,厌饮食(饮食:日常之一日三餐)。。。是谓盗夸(盗夸:欺世盗名,夸夸其谈之辈),非道也。
此方法还可以测试整个放大器的低频表现:输出端接上假负载,功率最好大于胆机实际输出功率的3倍以上,防止过热被烧毁,比如300B单端,按照实际输出8W计算,负载电阻最好是30W以上的无感电阻,可以选择并联方式获得,比如用两个15W16Ω并联,或三个10W24Ω并联。在放大器的输入端输入1V左右的50Hz交流信号(用电源变压器次级,通过电阻分压获得),调整音量电位器,使得8欧姆输出端有8V交流电压,这样连续工作一会,看输出牛、功率器件是否温升较高,如果输出牛次级有短路,几分钟线包就会发烫。其实这种方法在煲机、煲管的时候也会用到,不需担心。这也是一面照妖镜,电路各元件是否够级别、是否安全,就全部暴露出来。300B管子也不用担心,正品管屏耗有40W,在这个输出8W的电路中实际屏耗大约24W左右,假如这个状态管子承受不了,那么这管子质量也值得考虑。其他电路元件,自己看着办吧。一台合格的胆机,用50Hz信号如果不能连续工作几分钟,那么我觉得需要重新审视一下。
未完待续
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