原廠理論精粹／Audio Note，變壓器製作哲學/林及人編譯

Pan · 发表于 2008-2-20 15:09:33

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原厂理论精粹／林及人编译
Audio Note，变压器制作哲学

【看图片】Audio Note公司持续提供套件给DIY族自行制作扩大机，图中为深受消费者喜爱的Kit One成品。

【看图片】Kit One成品内部图。

本文为Audio Note老板Peter Qvortrup与Andrew Grove为配合本刊第158期特别企划「变压器理论与制作」，特地撰文简述该公司变压器的制作理论。Audio Note的高质量音响专用变压器享誉多年，读者可将此篇来自原厂设计者之大作视为先前「特别企划」之延伸阅读。本文已获Audio Note公司授权翻译刊登。

真空管为一种高压、低电流的装置，是故无法直接驱动低阻抗的扬声器。虽然无输出变压器放大电路设计（Output-Trans former-Less, OTL）的真空管扩大机偶而出现在市场上，但经常必须并联多部器材并提供大量负回授方可使其正常工作，但并不能达到令人满意的结果。无输出变压器设计的扩大机为了适应非常低的阻抗匹配，而导致低效率，偌大的功率消耗在真空管上，因此输出到扬声器里的就极为有限。因此，匹配真空管放大与低阻抗扬声器的唯一方法，就加上一个变压器。

有时候变压器会被视为是扩大机施展手脚的一个屏障，然而在某个程度上它的确是如此。虽然变压器在频宽上有所限制，但只要我们在设计过程中使用正确且合适的素材（就像是待会我们即将讨论的内容），像这种理论上的限制，对于应付音乐讯号的频宽早已绰绰有余了，而绝大部分的问题是与扩大机所使用的负回授息息相关。有限的频宽（已超出人耳听闻范围之数值）与伴随着的相位飘移会导致扩大机的不稳定，相继而来的可能强烈高频震荡，更是扩大机表现的强力杀手。

设计
在Audio Note的设计过程中，我们耗费了相当多的研究心血，将理论性推论与实际实验结果两相结合，成功地将变压器频宽大幅扩展。在某些设计上，我们利用多达五条的Wires同时绞绕在线圈上，利用这种技术可让频宽拓展至5Hz-200KHz，以期适用于单端300B扩大机上。在频宽拓展之后，可使真空管扩大机获得一致性的阻抗负载，以将失真降低，并使得音乐中所有的高频泛音及瞬变得以正确重现。

我们发现，变压器内的用料对声音质量与测量值有着重大的影响。然而在过去一切以成本与使用方便为优先的年代里，这个部分一直是被忽略的。

就理论上来说，内层的绝缘与一次线圈到二次线圈间的绝缘就好比是介电质在分布电容（Distributed Capacitor）上所扮演的角色，也因为如此，我们发现介电物质的特性，往往与变压器的电子反应与声音表现息息相关。电子的数量可被当成介电常数，同时也会影响到介电吸收与分布电容的大小，当然也会导致磁滞现象所引起的失真。真空当然是理想的选择，原因是低介电常数及无电子吸收的问题，但同时真空这种状态，也只能在实验室那样的条件下才能制造出来，因此，「真空」并不符合实际上的应用。为此，我们转而尝试了各种人造塑料绝缘物质，最后发现，变压器中最好的绝缘材质乃是一种特殊的纸。纸是天然物质，也有变形偏差的问题，但较易产生自然的声音，以Audio Note而言，我们一概以耳朵来决定所使用的材料。

线材
线绕变压器上的线材选用是非常重要的一环，Audio Note是第一家使用最好的材质－银线，来制造变压器的公司。为何银线的效果卓著？在理论上还不是非常清楚，但绝对不是传导效果佳这么简单的解释就可带过的。
有一派的说法是强大的交流电场与磁场会与绞线材质互相作用，另一派理论则是考虑到铜质纯度对结晶状态的影响（也就是与氧含量相关），因此有可能会因材质表面氧化而受到影响。我们所使用的材料因物理特性不同，表面所产生的化学反应与整个金属中的化学变化并不相同，举例而言，表面的原子直接暴露在空气中，当然与被包在里面大不相同，因此当金属被外力拉撑而形成线状时，表面原子会迅速接触到空气分子（特别是氧与氮），即使在这个时候我们迅速地将它镀上薄膜，也无法百分之百避免污染的形成。过了一阵子后，表面会产生一层氮及硫化物。银与铜有类似的化学反应，但不全然相同。由于氧化铜并不是一种很好的导体，相对的氧化银却是一个良导体，我们可将它用于开关的接头与电池之中。工业上这样的过程最好是在氩气的环境中进行，将线身抽出还来不及与空气产生化学反应的瞬间，立即将线身包覆以确保线材表面的高纯度。

铁心
变压器的铁心与效能息息相关。我们的标准变压器所使用的铁心，是质量佳的硅铜；但在最高等级的变压器上，我们使用了又贵又好的镍铜。3%的硅铜为世上广为使用，主要的产地是中国、美国、日本、俄罗斯及英国。而Audio Note经济型变压器则是采用M6钢铁，每层0.35mm厚。这种材质以不停滚动的方式使其冷却，同时也让分子得以顺利延展，紧接着以敲打方式制成薄片状。这种制作方式往往会让磁通在「E」的背面反向而行，进而导致效率降低。虽然M6钢具有低磁滞现象、良好磁通性（大约为10,000）及高饱和磁通密度（大约2T或20,000高斯），但问题在于不佳的原子指向性，会在我们在将IE型钢片换成C-Core形式时发生。

铁片经由滚冷却后，卷成圆形并且加以切割，磁力线会沿着铁接方向前进，恰好可提升效率。但当我们使用C-core形式，并将材质换成M0或者HiB的硅钢时，我们的着眼点在于它们拥有较低的损耗和比M6更高的磁导率（HiB的磁导率甚至可高达40,000或是更多）。HiB铜与M6最大的不同在于其分子结构不同，且只有日本及美国才有生产，在我们最佳变压器的铁心是使用二种不同形式的Radiometal心，以组成C-core。Radiometal的成份含有36%的镍钢，而Superradiometal则具有48%的镍铜合金，具备与HiB铜相似的高导磁，低磁通饱合密度至1.6T或者16,000高斯。Radiometal与一般硅铜相比具有较低的磁滞现象，且对微弱讯号的敏感度高。如果你先听过使用硅钢铁心的产品，再换至Radiometal铁心，相信您可以轻易察觉到音乐肌里刻划更深刻、低电平分辨率提升的好处，高频部分则更加清晰，其差距可以用自然光与人造光间的区别加以阐述。

历史简介
传统的变压器设计者依旧使用自1940年代，也就是二次世界大战以后的技术来做绞绕的计算，此种技术可达致标准M6型C-core的最佳效果。著名的公司有如Patridge、Savage、Parmeco及Gardners皆在1950及1960年代有相当好的产品问世。1950年Radiometal问世时，这些公司无一了解此新材质可有最佳磁偶效应，因此并未让这样的新材质全面运用。就算是40年后的今天，也只有Audio Note这家公司锲而不舍地在变压器上尝试新的设计与高导磁合金铁蕊的利用。在声学上的测试设计，经费无数的金钱皆在所不惜，才能达到数十年前根本梦想不到的境界。

单端变压器（The Single-Ended Transformer）单端变压器有一个重点－空气间隙。为了达致铁芯能在B-H区线的正确区间内工作是必须的。一般人所尝试过不过是纸类与塑料类的隔离物，Audio Note在实验中发现金属的隔离片可以降低失真及改善声音质量－如果使用正确的材质及应用在正确的方法。

总结而言，变压器制造可以喻为美食，要煮出一道佳肴材料必须慎选，并正确的烹调之。随着新材料的进步，Audio Note必要跟随时代而进步，正确为您烹调美食。■

[ 本帖最后由 Pan 于 2008-2-20 15:11 编辑 ]