音頻變壓器在平衡傳輸系統(tǒng)中利用其固有的共模抑制能力，可有效消除地環(huán)路噪聲和外界電磁干擾。共模抑制比（CMRR）是衡量變壓器對(duì)共模信號(hào)抑制能力的關(guān)鍵指標(biāo)。本文介紹音頻變壓器CMRR的測(cè)量電路、頻率依賴性分析以及影響CMRR的主要因素。

一、CMRR的定義

CMRR = 20 log10(A_cm / A_dm)，其中A_cm為共模電壓增益，A_dm為差模電壓增益。通常表示為正值：CMRR (dB) = 20 log10(V_in_cm / V_out_cm) 當(dāng)差模增益歸一化時(shí)。對(duì)于理想變壓器，CMRR為無窮大；實(shí)際變壓器由于繞組不對(duì)稱、寄生電容等，CMRR有限。

二、CMRR的頻率特性

音頻變壓器的CMRR隨頻率變化顯著：

低頻段（<1kHz）：受限于繞組直流電阻不對(duì)稱和磁芯非線性，CMRR約60-80dB。

中頻段（1kHz-10kHz）：最佳性能區(qū)，CMRR可達(dá)80-100dB。

高頻段（>10kHz）：寄生電容效應(yīng)顯現(xiàn)，CMRR以-20dB/dec下降，至20kHz時(shí)可能降至40-60dB。

三、測(cè)量方法

1. 所需儀器

音頻信號(hào)發(fā)生器（20Hz-20kHz，平衡輸出或單端加倒相器）

差分探頭或兩個(gè)單端探頭（用于測(cè)量差模輸出）

音頻分析儀或高精度萬用表（True RMS）

平衡-非平衡轉(zhuǎn)換變壓器（輔助）

2. 測(cè)量電路

共模測(cè)試：將變壓器初級(jí)兩端短接，連接信號(hào)源（共模電壓）。測(cè)量次級(jí)差模輸出（兩端電壓差）。共模增益 = Vout_diff / Vin_cm。

差模測(cè)試：將信號(hào)源以差模方式接入初級(jí)（一端接信號(hào)，另一端接地）。測(cè)量次級(jí)差模輸出。差模增益 = Vout_diff / Vin_dm。

CMRR計(jì)算：CMRR(dB) = 20 log10(Adm / Acm)。

3. 注意事項(xiàng)

信號(hào)源輸出阻抗應(yīng)為600Ω（匹配電話線路標(biāo)準(zhǔn)）。

測(cè)量次級(jí)負(fù)載應(yīng)為變壓器標(biāo)稱負(fù)載（如600Ω）。

使用屏蔽電纜和接地環(huán)，減少外界干擾。

分別測(cè)量左聲道和右聲道（雙聲道變壓器）。

四、影響CMRR的主要因素

五、實(shí)際CMRR測(cè)量示例（Voohu變壓器）

注：測(cè)量條件600Ω源/負(fù)載，次級(jí)無中心抽頭接地。

六、帶寬限制的改善方法

降低寄生電容：采用分段繞組或骨架設(shè)計(jì)，減少初次級(jí)重疊面積。

增加屏蔽：靜電屏蔽層（銅箔）接大地，阻斷電容耦合。

優(yōu)化磁芯：選用寬頻帶磁芯（如非晶）減少高頻損耗。

補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)：在次級(jí)并聯(lián)電容或串接電阻，調(diào)整頻率響應(yīng)平坦度。

七、工程應(yīng)用建議

對(duì)于要求高CMRR的場(chǎng)合（如廣播級(jí)話筒輸入），應(yīng)選用帶靜電屏蔽的坡莫合金變壓器。

若系統(tǒng)已使用平衡驅(qū)動(dòng)（如DRV134），可進(jìn)一步放大變壓器的CMRR性能。

在PCB上，變壓器下方應(yīng)避免鋪地銅，以減少寄生電容。

結(jié)語：音頻變壓器的CMRR是其核心性能指標(biāo)，受繞組對(duì)稱性和寄生電容主導(dǎo)。正確的測(cè)量方法和針對(duì)性優(yōu)化可顯著提升共模抑制能力，滿足專業(yè)音頻和醫(yī)療隔離需求。

審核編輯 黃宇