输出变压器是扩音机功率放大级和负载之间相互连接的重要部件，它的主要作用是使负载阻抗和功率放大管的最佳负载阻抗相匹配，以得到在允许的失真度情况下的最大输出功率。在这篇文章中，我们对推挽式功率放大电路所使用的输出变压器的设计作一简要介绍。
输出变压器属于非线性元件，在工作过程中会引起信号的失真，其中最主要的是频率失真和非线性失真。
1．频率失真：一般放大器的理想频率响应曲线如图5所示。在曲线的中间部分，放大量基本保持不变，用K\(_{o}\)来表示；在曲线两端，即高频端和低频端，放大量显著下降。当频率f等于fD或f\(_{G}\)时，放大量降低到额定值，我们用KD和K\(_{G}\)代表对应于fD和f\(_{G}\)的放大量。当f＜fD和f＞f\(_{G}\)时，放大量降低到额定值以下。fD称为低频截止频率，f\(_{G}\)称为高频截止频率。
频率特性曲线中段的放大量K\(_{o}\)，与截止频率时的放大量KD或K\(_{G}\)之比，称为频率失真系数，用字母M来表示。即
式中M\(_{D}\)称为低频频率失真系数；MG称为高频频率失真系数。
变压器的频率失真是由线圈的电感和分布电容所引起的。在低频时，主要受初级线圈电感的影响，初级线圈电感量越大，失真越小；在高频时，主要受漏电感和分布电容的影响，漏电感和分布电容越小，失真越小。
为了使低频频率失真不超过一定值，初级线圈电感量不得小于一定值。这是设计输出变压器时应着重考虑的一个问题。
同样，为了使高频频率失真不超过一定值，变压器漏电感和分布电容不得大于一定值。通常情况下，设计正确和绕制良好的音频输出变压器的漏电感和分布电容都是符合要求的。因此，在简易设计时可不加考虑。
2．非线性失真：输出变压器的非线性失真主要是由于铁心材料磁化曲线的非直线性所引起的。它随着铁心中磁通密度的增加而加大，而随着信号频率的提高而减小。为了减小非线性失真，铁心中的实际磁通密度值不能象设计电源变压器那样取得很大。一般情况下不应超过6000高斯。质量较好的铁心（如D\(_{42}\)～D44、D\(_{31}\)0～D340等）或对非线性失真要求不严时，可取到8000高斯。
输出变压器的设计步骤
1．确定变压器初级最小电感量：初级最小电感量可由下式算出：
L\(_{1}\)=Raa2πF\(_{D}\)\(\sqrt{M}\)D\(^{2}\)-1（亨利）……（2.2）
式中R\(_{aa}\)为推挽功率放大管屏至屏最佳负载阻抗，单位为欧姆，具体数值可参考表2.1。fD为低频截止频率，单位为赫兹。M\(_{D}\)为低频频率失真系数。
将公式2.2简化，可写成：
L\(_{1}\)=\(\frac{1}{2π}\)\(\sqrt{M}\)D\(^{2}\)-1·R\(_{aa}\);fD
=α·\(\frac{R}{_{aa}}\)fD（亨利）……（2.3）
式中α=\(\frac{1}{2π}\)\(\sqrt{M}\)\(_{D}\)\(^{2}\)-1。
通常情况下，频率失真系数用分贝表示，如果应用公式（2.3）计算，应加以换算，而不能将分贝值直接代入。换算关系可参考表2.2。
表2.2
分贝 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5
M\(_{D}\) 1.50 1.41 1.33 1.26 1.19 1.12 1.06
α 0.14 0.16 0.18 0.21 0.24 0.32 0.45
质量要求较高的输出变压器，M\(_{D}\)值应在1.26（即2分贝）以下。一般要求的输出变压器，MD值可放宽到1.50（即3.5分贝）以下。
2．确定铁心型号和规格：输出变压器所需铁心最小截面积可由下式近似地求出：
S′\(_{c}\)=\(\frac{12.5}{η}\)\(\sqrt{P}\)sc;f\(_{D}\)（厘米）\(^{2}\)……（2.4）
式中：P\(_{sc}\)为变压器的输出功率，单位为瓦特；η为变压器的效率，其数值的确定仍可参考表1.1（见本刊1978年第8期）。
公式2.4适用于一般硅钢片制成的铁心，当使用质量很差的旧有铁心片时，式中的系数可取15或更大一些。
根据计算所得铁心最小截面积S′\(_{c}\)，可从变压器常用铁心片规格表中，找到相应型号、规格的铁心，便可查出实际铁心截面积Sc。当然，S\(_{c}\)应大于或至少等于S′c。
3．确定初级圈数：当铁心片型号确定后，磁路长度l\(_{c}\)便可从规格表中查出。这时，初级圈数为：
N\(_{1}\)=（400～500）\(\sqrt{L}\)1·l\(_{c}\)Sc（匝）……（2.5）
公式2.5中系数选取的原则是：一般情况下取400～450左右；当铁心片质量不好或窗口面积足够大时，可选取450～500左右。
4．检查最大磁通密度：利用公式
B\(_{M}\)=\(\frac{10}{^{5}}\)\(\sqrt{f}\)DP\(_{sc}\);Sc·l\(_{c}\)（高斯）……（2.6）
可近似计算出铁心中最大磁通密度值。为了使非线性失真不超过允许值，B\(_{M}\)不应大于6000～8000高斯。
5．确定圈数比，计算次级圈数：圈数比可利用下述公式进行计算：
n=\(\frac{\sqrt{R}}{_{fz}}\)η·Raa……（2.7）
式中R\(_{fz}\)为输出变压器负载阻抗。这时，次级线圈圈数为：
N\(_{2}\)=n·N1……（2.8）
6.确定各绕组导线直径和型号：输出变压器初级绕组中通过的电流，不但有功率放大管屏流中的直流成分，同时还有音频信号电流的交流成分。
通过每半个初级绕组的直流成分的最大值为：
I\(_{-}\)=Iam/2……（2.9）
通过初级绕组的交流电流成分为：
I\(_{～}\)=\(\sqrt{P}\)scη·R\(_{aa}\)……（2.10）
所以，通过初级绕组的总电流为：
I\(_{1}\)=\(\sqrt{I}\)-\(^{2}\)+I\(_{～}\)2
=\(\sqrt{（}\)\(\frac{I}{_{am}}\)2）\(^{2}\)+Psc;η·R\(_{aa}\)……（2.11）
在简易设计情况下，一般可用下面近似公式进行计算
I\(_{1}\)≈Iam（毫安）……（2.12）。
次级绕组中只有音频电流，所以
I\(_{2}\)＝\(\sqrt{P}\)scR\(_{fz}\)（安培）……（2.13）
这时，初、次级绕组导线直径分别为：
式中I\(_{am}\)为推挽放大管屏流最大值，单位为毫安。
公式2.14适用于电流密度为2.5安／毫米\(^{2}\)的情况；公式2.15适用于电流密度为3安／毫米2的情况。根据计算结果，可从漆包线规格表中选择适当型号、规格的导线。
7．验算并列出变压器绕制规格表：可参照电源变压器简易设计的有关内容进行初步核算和最后验算。
设计举例
现在我们以150瓦（参见美多A—150型）扩音机输出变压器为例，进行设计和计算。
从表2.1可知，用四只FU—7电子管作甲乙\(_{2}\)类并联推挽放大，当屏压为600伏，帘栅压为300伏，栅压为-30伏，最大屏极电流为400毫安，屏至得最佳负载阻抗为3330欧姆时，最大输出功率可达150瓦。
1．确定初级最小电感量：当频率失真在80～8000赫范围内不超过±2分贝时，根据公式2.3和表2.2，可求出初级最小电感量为：L\(_{1}\)=αRaaF\(_{D}\)=0.21×3330;80≈8.74亨利
2．确定铁心型号、规格：从表1.1中查出，当变压器功率为150瓦时，效率η可取0.85。这时铁心最小截面积为：S′\(_{c}\)=\(\frac{12.5}{η}\)\(\sqrt{P}\)sc;f\(_{D}\)=12.50.85×150;80≈20厘米\(^{2}\)。
查铁心规格表，选取GEIB35×70铁心，则实际截面积为S\(_{c}\)=22.3厘米\(^{2}\)。经过计算我们还可以看到，当低频截止频率fD选为100赫时，铁心可选取35×60型；当f\(_{D}\)选为150赫时，铁心可选取35×52型。
3．确定初级圈数：根据公式2.3可求得
N\(_{1}\)=450\(\sqrt{L}\)1·l\(_{c}\)Sc=4508.47×20;22.3≈1260匝。
4．检查最大磁通密度：根据公式2.6可知
B\(_{M}\)=\(\frac{10}{^{5}}\)\(\sqrt{F}\)D·P\(_{sc}\);Sc·l\(_{c}\)=105\(\sqrt{8}\)0·150;22.3×20≈6500高斯，满足要求。
5．确定圈数比，计算次级圈数：由于次级线圈为抽头式结构，有0—监听—100—150—200—250欧姆等六个引出线头，分别用0、1、2、3、4、5六个数字来标志（见图6），在计算各抽头之间的圈数时，就应先分别求出各个圈数比的数值。根据公式2.7可得：
n\(_{0}\)2=\(\sqrt{R}\)fz02ηR\(_{aa}\)=100;0.85×3330≈0.19；
n\(_{0}\)3=\(\sqrt{R}\)fz03ηR\(_{aa}\)=150;0.85×3330≈0.23；
n\(_{0}\)4=\(\sqrt{R}\)fz04ηR\(_{aa}\)=200;0.85×3330≈0.27；
n\(_{0}\)5=\(\sqrt{R}\)fz05ηR\(_{aa}\)=250;0.85×3330≈0.30。
这时，次级各抽头与“0”端之间的圈数分别为：N\(_{0}\)2=n02·N\(_{1}\)＝0.19×1260≈240匝；N03=n\(_{0}\)3· N1＝0.23×1260≈290匝；N\(_{0}\)4＝n04·N\(_{1}\)＝0.27×1260≈340匝；N05＝n\(_{0}\)5·N1＝0.30×1260≈378匝。监听引出线头从“0”端开始，有2圈即可，即N\(_{0}\)1＝2匝。
6．确定各绕组导线直径及型号：为了减小漏电感和分布电容，在绕制时，把次组分成两个相同的绕组并联使用，而将初级绕组夹在中间。因此，每个次级绕组的输出功率应为总输出功率的一半。即P′\(_{sc}\)=Psc2=150;2=75瓦。根据公式2.14可求得：
为了绕制方便，次级除N\(_{0}\)2绕组外，其余各抽头之间的线圈都用同一种规格漆包线绕制。查高强度漆包线规格表（见本刊1976年第1、2期）可得：d1=0.47毫米；d′\(_{1}\)=0.53毫米；S1=0.17毫米\(^{2}\)；d\(_{0}\)2=0.67毫米；d′02=0.75毫米；S\(_{0}\)2=0.35毫米2；d03=0.6毫米；d′\(_{0}\)3=0.67毫米；S03=0.28毫米\(^{2}\)。
7．验算并列出变压器绕制规格表：线包排列结构图见图6。其它各项验算可参考第八、九期电源变压器简易设计有关内容进行。（李龙）