走向超值而極緻的 HI-FI電腦訊源（連載）

[bchsieh]

這個級間變壓是訂做的嗎? 要找到頻寬足夠的變壓似乎相當不容易

Lundahl和Jensen的都很好，只是貴翻了... XD
在台灣訂做的話可以找Look-T羅師傅，可惜chenken168小陳兄不做變壓器了，不然品質也是非常好。

而小弟因為是實驗性質，在試過一些小型音頻變壓器之後，發現管機材料工坊的MISC3-127鎳鋼變壓器品質不錯。
連結在此：http://tubeaudio.netfirms.com/topmiscx2.htm
一顆80元，買10顆每顆70元。小弟前後共買了一百多顆.....

為什麼要買那麼多顆? 原因有四：
1. 每一顆的測值差很大.. 為了要配對不得不買多
2. 鎳鋼容易磁飽和，這變壓器體積又超級小，所以小弟實測低頻要到20Hz不失真，電壓只能加到+/-1Vpp。
為了要能吃夠大的電壓低頻又不失真，就要多顆串聯。
3. 這是1:1的級間變壓器，小弟為了要測試到底什麼圈數比最適合，所以每個聲道都要用好幾顆來串並聯組合成各種圈數比來測試。
4. 小弟是全平衡線路，所以變壓器數量又要再加倍，需要配對成功的數量也要再加倍。

您的CS3310正負電壓是如何交換化的呢?使用兩台交換式並聯嗎?
小弟只剩這邊還沒交換化

以前是用兩台明緯交換式"串聯"，但因為是全平衡電路，所以是四台。
然後再加上CS3310的MCU電源，所有總共五台，然後箱子就裝不下了.. XXD
現在只用兩台明緯加上TPS5430正負電源轉換。
小弟用的是下面這塊板子：
HTB1OFRPdKSSBuNjy0Flq6zBpVXag.jpg

[bchsieh]

有網兄寫悄給小弟詢問220V使用隔離變壓器的問題。

小弟多想了一下之後，決定收回前幾天說220V可使用110V的接法的這種說法。
為了安全起見，如果各位網兄家中的電壓是220V，請使用原廠認可的220V接法。
按照原廠說明的220V接法，二次側的兩組110V就必須串聯成一組220V。

接好線路之後，測試時請在一次側接上有過載保護開關的延長線或是快融保險絲，
二次側先不要接上器材，請接上電壓表。
通電之後如果保護開關跳開或是保險絲燒斷，
又或者是電壓表出現0V或其他非預期中的電壓，請立刻斷電，重新檢查線路接法。
切記，安全第一。

另外有關隔離變壓器買幾顆、要怎麼接、放在哪裡等等問題，以下是小弟的想法：

1. 買一顆來試試：請把所有使用交換式電源的器材都接上，而使用傳統變壓器的器材不要接。
2. 買兩顆：
2a - 一顆接所有交換式電源器材，另一顆接除了後級以外的所有傳統變壓器器材。
2b - 兩顆串聯之後接所有交換式電源器材。
3. 買三顆：
3a - 2a接法 + 後級。
3b - 2b接法 ＋ 除了後級以外的所有傳統電源器材。

4顆以上，就請各位自行按照上述方式排列組合試試看。

[bchsieh]

[恕刪]
我在youtube上看到有音響廠家把環形變壓器，兩個背靠背組裝起來，可以更完美的讓兩者的電磁場互相抵銷。
https://www.youtube.com/watch?v=0sr1ekmSUOo
[恕刪]

既然前面有稍微討論到環形變壓器的漏磁，讓小弟想起兩年前對RTX6001音頻測試儀的一系列測試心得，
其中有一部分就是針對RTX6001內部的環形變壓器的漏磁所做的測試，趁這個機會跟各位分享一下。

RTX6001的靈敏度開到最大的時候，可以低到-172dBV/sqrt(Hz)，也就是約為3nV/sqrt(Hz)，所以一點點的感染都會非常明顯。

RTX6001的內部照片如下：
P1040557.jpg
在圖片的右上角可以看到一個環形變壓器，出線口朝向電路板的濾波電容方向，而且出線口朝上。

這是原廠組裝的設定，在靈敏度開到最大檔位時，其底噪(用REW測量)如下圖：
RTX6001_44.1khz_-20dbv_noise_R.jpg
可以看到除了有60Hz的成分以外，還有60Hz的奇次諧波，
如180Hz、300Hz、420Hz、540Hz、660Hz、780Hz、900Hz、甚至連第17次諧波1020Hz都跟60Hz的強度差不多。
其實偶次諧波也應該存在，只是由於是全平衡電路，所以所有的偶次諧波失真都會被抑制。
在這裡要跟各位強調的是，RTX6001裡面用了多階的穩壓濾波，在電源處理上非常用心。
那麼為什麼仍然可以量得到這些電源雜訊呢？

接下來小弟做了一些小實驗。
第一步，把環形變壓器轉個方向，讓出線口朝向背板，而非電路板。測試結果如下圖：
trans_rotate_-20dBV_noise_R.jpg
可以發現60Hz的成分已經幾乎看不到了，而奇次諧波也多多少少都有降低。
光從這一步，就可以知道環形變壓器的出線口才是漏磁最大的地方。

小弟一不做二不休，不但把環形變壓器的出線口轉往背板，還將整個環形變壓器上下顛倒安裝，讓出線口剛好抵著機器的底板。
測試結果如下：
trans_rotate_reverse_-20dBV_noise_R.jpg
結果改善的幅度更大，所有的諧波被大大地壓低。
如此更證明了，環形變壓器的出線口的漏磁，才是60Hz和其奇次諧波干擾的最大來源。

最後，小弟直接做了一條延長線，把環形變壓器整個外移。
測量結果如下：
44.1KHz_ext_trans_noise_L_-20dBV.jpg
結果是完全無任何60Hz和諧波成分的乾淨單純底噪。

另外再附上一張使用ARTA測量(訊號強度有校正過)的底噪：
RTX6001_PSD_BAL_-20dBV-2.jpg
可以看到RTX6001的底噪為-172dBV/sqrt(Hz)，也就是約為3nV/sqrt(Hz) @ 1KHz。
而目前最強悍的AudioPrecision型號是APx555，底噪為<6.2nV/sqrt(Hz) @ 1KHz。

所以，有在DIY的網兄，如果使用環形變壓器，又不是電源分離的設計的話，
請注意環形變壓器的出線口方向...

[tetsuka]

小弟想要請教一下bchsieh兄關於環形變壓器的出線口磁漏的相關問題。

如果現有器材內部有使用環形變壓器的話，是否可以使用小弟之前提過的
日立金屬ファインメットシート來把環形變壓器包覆起來減少磁漏?

https://www.arcs-shop.com/product/32

另外如果使用日立金屬ファインメットシート將環形變壓器包覆起來會不會有其他的副作用? 謝謝

[bchsieh]

小弟想要請教一下bchsieh兄關於環形變壓器的出線口磁漏的相關問題。

如果現有器材內部有使用環形變壓器的話，是否可以使用小弟之前提過的
日立金屬ファインメットシート來把環形變壓器包覆起來減少磁漏?

https://www.arcs-shop.com/product/32

另外如果使用日立金屬ファインメットシート將環形變壓器包覆起來會不會有其他的副作用? 謝謝

tetsuka兄您好，

把變壓器包起來的第一個明顯副作用就是散熱會比較差。
下圖是2018/01/15用熱顯像儀拍攝RTX6001變壓器的照片，當天的室內溫度約為攝氏20度左右：
FLIR1010.jpg
可以看到變壓器的溫度約攝氏35度，所以溫升約15度。
如果把它包起來，溫升一定會更多，再加上夏天如果沒開冷氣，變壓器的溫度很可能會超過50度，
會讓變壓器的壽命大幅度簡短。

小弟也有對RTX6001的變壓器做一些簡單的屏蔽實驗。
屏蔽的材料是用鋁箔先包一層，外面再用一個2系列(有鐵磁性，隔磁效果比3系列好)的不鏽鋼鋼杯罩住，
還特別注意把出線口多包幾層鋁箔。測試結果如下：
先看原廠無改圖：
RTX6001_44.1khz_-20dbv_noise_R.jpg

隔離後的結果：
RTX6001_44.1khz_-20dbv_noise_trans_shield_R.jpg

很明顯的，60Hz消失了，但是奇次諧波的強度不但沒有明顯降低，第7、15、17次諧波還升高了，
甚至連原本看不到的21和23次諧波都冒了出來。

至於為什麼會這樣，小弟有一些想法，但目前還沒找到太多的資料可以證實，所以就先不說了。
但至少這是實測屏蔽後的確有可能會發生的情形。

當然日立金屬的這個屏蔽吸收材，吸收和屏蔽電磁波的效果一定遠遠優於鋁箔加上不鏽鋼。
但會不會也發生類似的問題，很抱歉小弟並無法確定。

同場加映... 既然談到了屏蔽，就分享一下機殼對室內空間中無所不在的60Hz電磁輻射的屏蔽效果。
這是上一篇曾經貼過的，把變壓器倒過來裝並把出線口轉向背板的結果：
trans_rotate_reverse_-20dBV_noise_R.jpg

而這是同上圖，但是把機殼上蓋打開後的結果：
open_cover_-20dBV_R.jpg

上蓋一打開，無所不在的60Hz電磁輻射就大幅度感染了電路訊號。

[tetsuka]

非常感謝bchsieh兄這麼詳盡的解說。

看過bchsieh兄的說明之後，小弟對於日立金屬隔離紙要如何使用在內建環形變壓器的器材大概有個底了。
目前小弟的想法是打算將隔離紙裁剪為適當大小後，將隔離紙阻隔在環形變壓器跟電路板之間。
這樣子一來比較不會影響到環形變壓器的散熱之外，應該將環形變壓器的磁漏對電路板的影響也能夠減弱才是。


P.S:
在此另外提一下關於小弟的Ian's FIFO DAC交貨期可能必須延後1到2個星期左右。因為我在仔細觀察上次日本職人
提供的DAC組裝照片後，發現有些部分線路功能跟我預期的不太一樣。昨天我跟日本職人討論後有部分電路板需要
變更位置並重新配線，也因此DAC的交貨日期也就需要跟著延後了。

[henry1266]

小弟也有對RTX6001的變壓器做一些簡單的屏蔽實驗。屏蔽的材料是用鋁箔先包一層，外面再用一個2系列(有鐵磁性，隔磁效果比3系列好)的不鏽鋼鋼杯罩住，

bchsieh兄的實驗是屏蔽有接地的情況嗎?

目前小弟的想法是打算將隔離紙裁剪為適當大小後，將隔離紙阻隔在環形變壓器跟電路板之間。
這樣子一來比較不會影響到環形變壓器的散熱之外，應該將環形變壓器的磁漏對電路板的影響也能夠減弱才是。

小弟之前有想過幫變壓器加個μ合金的隔離板,類似tetsuka的想法,屏蔽浮地跟下地效果是不是會有差?
下地是直接下實地就能起作用,還是必須跟機器gnd接一起才行?

[bchsieh]

bchsieh兄的實驗是屏蔽有接地的情況嗎?
小弟之前有想過幫變壓器加個μ合金的隔離板,類似tetsuka的想法,屏蔽浮地跟下地效果是不是會有差?
下地是直接下實地就能起作用,還是必須跟機器gnd接一起才行?

henry1266兄您好，小弟的實驗中，鋁箔沒接地，外面用保鮮膜包住，再蓋上不鏽鋼杯。
不鏽鋼杯直接接觸機殼，所以有接地。

一般來說，屏蔽低頻電磁場是不需要接地的，但是如果有接地，連帶有靜電屏蔽效果。
所以接地還是有好處的。
不管是下實地也好，接機器的GND都可以。

另外，要屏蔽低頻電磁場並不容易，把電場和磁場分開考慮比較能夠有好的效果。
高磁導率的材料，如tetsuka兄所使用的日立金屬隔離紙，或是您提的μ合金，對磁場屏蔽的效果很好。
另外如果能夠加一層鋁板或是銅板，又可以另外加強電場的屏蔽。
這就是為什麼小弟要使用鋁箔和不鏽鋼來做屏蔽實驗的原因。

[henry1266]

一般來說，屏蔽低頻電磁場是不需要接地的，但是如果有接地，連帶有靜電屏蔽效果。

感謝bchsieh兄提醒,小弟忘了磁場與接地無關

而這是同上圖，但是把機殼上蓋打開後的結果：
open_cover_-20dBV_R.jpg


上蓋一打開，無所不在的60Hz電磁輻射就大幅度感染了電路訊號。

這就奇怪了,為何60Hz電磁輻射會被鋁板隔離了呢?理論上要使用導磁材料才能有效果?

[bchsieh]

這就奇怪了,為何60Hz電磁輻射會被鋁板隔離了呢?理論上要使用導磁材料才能有效果?

哈哈，果然之前學的和看的東西全忘光了，把剛剛寫錯的全改一改...

重新寫過..

小弟有收藏一張圖十分有用，分享給您。
取自 https://www.sealingdevices.com/docum...0Chomerics.pdf
shielding_effect.jpg

從圖中可以看到，磁場在鐵材質內部傳遞的時候，被吸收的能量大於銅。
但是當電磁輻射碰到空氣/金屬邊界，以及另外一側的金屬/空氣邊界時會反射回來，此時反射所消耗的能量是銅大於鐵。
基本上銅和鋁在此的特性差不多。

又因為低頻電磁輻射的波長很長，如果無法有強力引導磁力線進材質的能力，磁力線可以輕易繞射過去。
所以才會說銅鋁很難擋住低頻電磁輻射。
但如果做成密閉的盒子，就不會有這個問題。
想要穿透銅鋁盒子的低頻輻射，會在空氣/金屬和金屬/空氣這兩個界面反射而損失大量的能量。

小弟另外收藏的一篇文章：
標題是 Analysis of Shielding Effectiveness in the Electric Field and Magnetic Field and Plane Wave for Infinite Sheet Metals
作者是 Surendra Loya 和 Habibullakhan 兩個印度人。
期刊名字是 International Journal of Electromagnetics and Applications 2016, 6(2): 31-41
裡面比較了鋁、μ合金、和超級合金(磁導率最高)在無限大面積的情況下(也就是密閉金屬盒)屏蔽各種頻率電場和磁場的效果。

這是電場的總衰減率vs.頻率的圖。總衰減包括了吸收損失和反射損失。
E-loss.jpg

而這是磁場的總衰減率vs.頻率圖。
B-loss.jpg

其中藍線是超級合金、綠線是鋁、而紅線是μ合金。
可以看得出來，在音頻範圍內，鋁的屏蔽效果仍然是贏過其他兩者。