Voohu：音频变压器的共模抑制比（CMRR）测量方法与带宽限制因素

音频变压器在平衡传输系统中利用其固有的共模抑制能力，可有效消除地环路噪声和外界电磁干扰。共模抑制比（CMRR）是衡量变压器对共模信号抑制能力的关键指标。本文介绍音频变压器CMRR的测量电路、频率依赖性分析以及影响CMRR的主要因素。

一、CMRR的定义

CMRR = 20 log10(A_cm / A_dm)，其中A_cm为共模电压增益，A_dm为差模电压增益。通常表示为正值：CMRR (dB) = 20 log10(V_in_cm / V_out_cm) 当差模增益归一化时。对于理想变压器，CMRR为无穷大；实际变压器由于绕组不对称、寄生电容等，CMRR有限。

二、CMRR的频率特性

音频变压器的CMRR随频率变化显著：

低频段（<1kHz）：受限于绕组直流电阻不对称和磁芯非线性，CMRR约60-80dB。

中频段（1kHz-10kHz）：最佳性能区，CMRR可达80-100dB。

高频段（>10kHz）：寄生电容效应显现，CMRR以-20dB/dec下降，至20kHz时可能降至40-60dB。

三、测量方法

1. 所需仪器

音频信号发生器（20Hz-20kHz，平衡输出或单端加倒相器）

差分探头或两个单端探头（用于测量差模输出）

音频分析仪或高精度万用表（True RMS）

平衡-非平衡转换变压器（辅助）

2. 测量电路

共模测试：将变压器初级两端短接，连接信号源（共模电压）。测量次级差模输出（两端电压差）。共模增益 = Vout_diff / Vin_cm。

差模测试：将信号源以差模方式接入初级（一端接信号，另一端接地）。测量次级差模输出。差模增益 = Vout_diff / Vin_dm。

CMRR计算：CMRR(dB) = 20 log10(Adm / Acm)。

3. 注意事项

信号源输出阻抗应为600Ω（匹配电话线路标准）。

测量次级负载应为变压器标称负载（如600Ω）。

使用屏蔽电缆和接地环，减少外界干扰。

分别测量左声道和右声道（双声道变压器）。

四、影响CMRR的主要因素

因素	影响机理	改善措施
绕组不对称	匝数偏差、绕法不对称导致磁通不等	双线并绕，精确控制匝数
分布电容	初级与次级之间电容耦合共模信号	增加静电屏蔽层并接地
磁芯材料	磁导率非线性引起奇次谐波	选用高μi、低剩磁材料（坡莫合金）
工艺一致性	层间绝缘厚度、绕线张力	自动化绕制，严格控制

五、实际CMRR测量示例（Voohu变压器）

型号	阻抗	CMRR@60Hz(dB)	CMRR@1kHz(dB)	CMRR@20kHz(dB)
WHTT4006	600:600	72	88	52
WHTT4V150	600:600	78	94	58
WHTT4101	600:600	68	82	48
WHTT6010	600:316	74	90	54

注：测量条件600Ω源/负载，次级无中心抽头接地。

六、带宽限制的改善方法

降低寄生电容：采用分段绕组或骨架设计，减少初次级重叠面积。

增加屏蔽：静电屏蔽层（铜箔）接大地，阻断电容耦合。

优化磁芯：选用宽频带磁芯（如非晶）减少高频损耗。

补偿网络：在次级并联电容或串接电阻，调整频率响应平坦度。

七、工程应用建议

对于要求高CMRR的场合（如广播级话筒输入），应选用带静电屏蔽的坡莫合金变压器。

若系统已使用平衡驱动（如DRV134），可进一步放大变压器的CMRR性能。

在PCB上，变压器下方应避免铺地铜，以减少寄生电容。

结语：音频变压器的CMRR是其核心性能指标，受绕组对称性和寄生电容主导。正确的测量方法和针对性优化可显著提升共模抑制能力，满足专业音频和医疗隔离需求。

审核编辑 黄宇