Transformator audio

Co to jest transformator?

Transformator to statyczne urządzenie elektryczne, które przenosi energię między dwoma lub więcej obwodami poprzez indukcję elektromagnetyczną. Transformator może podwyższyć lub obniżyć napięcie sygnału. Transformator nie ma bezpośredniego połączenia między uzwojeniem pierwotnym i wtórnym, energia elektryczna jest przekazywana za pomocą indukcji elektromagnetycznej. Ze względu na tę właściwość izolowania między pierwotnym a wtórnym transformator zapewnia izolację elektryczną między pierwotnym a wtórnym, czyli od wejścia i wyjścia lub odwrotnie. Omówiliśmy szczegółowy artykuł na temat Transformers.

Transformator audio

Transformator odbiera sinusoidalny sygnał wejściowy i przekształca go w sygnał wyjściowy. Podczas tego procesu konwersji nie ma fizycznych połączeń między tymi dwoma. Ta konwersja faktycznie zachodzi przez dwie lub więcej izolowanych cewek z drutu miedzianego (które są określane jako uzwojenia) owiniętych wokół magnetycznego rdzenia żelaznego.

Audio Transformer wykorzystuje tę właściwość izolacji i tworzy izolację między głośnikami wyjściowymi lub obwodem audio z systemem wzmacniacza po stronie wejściowej transformatora. W takim przypadku stosunek zwojów uzwojenia pierwotnego i wtórnego jest ustalony na 1: 1. Dzięki temu transformator nie zmienia napięcia ani prądu. Tworzy jedynie izolację między wzmacniaczami wejściowymi a systemem głośników wyjściowych.

Oprócz transformatora izolacyjnego istnieje również inny transformator audio, który będzie zmieniać poziom napięcia wyjściowego w zależności od wejściowego sygnału AC. Głośnik jest ogromnym obciążeniem i musi zapewnić wymagany prąd i napięcie, aby wytworzyć odpowiednią wibrację dźwięku. Audio transformator z funkcją Step-up zwiększy napięcia lub aktualny poziom jazdy obciążenie w poprzek. To samo dzieje się z transformatorem Stepdown. Konwertuje napięcie z wyższego na niższe ze zwiększonym prądem wyjściowym.

Transformator audio zapewnia również specyfikacje dopasowania impedancji. Gdy wyjście jednego obwodu lub urządzenia jest bezpośrednio podłączone do wejścia innego urządzenia, bardzo ważne jest, aby impedancja wyjściowa urządzenia i impedancja wejściowa urządzenia były dopasowane. Transformator dopasowujący impedancję zapewnia tę funkcję i przekształca wyjście o wyższej impedancji na niższą impedancję, aby napędzać głośnik o niskiej impedancji lub zasilać inne urządzenie o niskiej impedancji.

Działanie transformatora audio i jego budowa

Chociaż transformator audio nie ma fizycznego połączenia między cewką pierwotną i wtórną, transformator zapewnia funkcję dwukierunkową między tymi dwoma uzwojeniami. Możemy również użyć tej samej strony pierwotnej jako wtórnej i wtórnej jako pierwotnej. W takim przypadku transformator zapewnia tłumienie sygnału w jednym kierunku i wzmocnienie sygnału w kierunku wstecznym lub odwrotnie.

Transformator audio działa w zakresie częstotliwości od 20 Hz do 20 kHz. Tak więc działanie transformatora audio ma znacznie szerszy zakres częstotliwości.

Jak omówiono powyżej, transformator audio wykorzystuje technikę równoważenia impedancji. Jest to bardzo przydatne do równoważenia wzmacniaczy i obciążeń (głośników i innych), które używają różnych impedancji wejściowych lub wyjściowych w celu uzyskania maksymalnego transferu mocy.

Współcześnie impedancje głośników mieszczą się w zakresie od 4 do 16 omów, zwykle dostępne są głośniki 4, 8 lub 16 omów, podczas gdy wzmacniacze tranzystorowe lub półprzewodnikowe wykorzystują impedancję wyjściową 200-300 omów. Jeśli wzmacniacz jest w stylu retro, takim jak stary wzmacniacz Valve lub Tube, to napięcie wyjściowe czasami osiąga 300 V przy impedancji 3k. Potrzebujemy transformatora dopasowującego impedancję, który przekształci wysoką impedancję w niską impedancję i powinien przekształcić napięcie i prąd do poziomu, który będzie bezpośrednio napędzał głośnik.

Transformator może mieć wiele uzwojeń po stronie pierwotnej i wtórnej. Stosunek między uzwojeniami pierwotnymi i wtórnymi, liczbę zwojów cewek po stronie pierwotnej (Np) i liczbę zwojów cewki po stronie wtórnej (Ns) nazywa się stosunkiem zwojów. Ten współczynnik zwojów definiuje również stosunek napięcia pierwotnego i wtórnego, ponieważ napięcie jest wprost proporcjonalne do zwojów uzwojenia pierwotnego i wtórnego.

Zatem N _P / N _S = V _P / V _S

Współczynnik impedancji transformatora audio

Impedancja jest najważniejszym czynnikiem dla transformatorów dopasowujących impedancję. W przypadku transformatora dopasowującego impedancję stosunek impedancji między pierwotnym a wtórnym można obliczyć przy użyciu pierwotnego i wtórnego zwoju lub pierwotnego i wtórnego napięcia wyjściowego.

Aby obliczyć współczynnik impedancji, musimy podnieść do kwadratu współczynnik zwojów transformatora lub współczynnik napięcia transformatora.

W powyższym równaniu Z _P jest impedancją pierwotną, a Z _S jest impedancją wtórną. N _P / N _S to współczynnik zwojów transformatora, a V _P / V _S to stosunek napięcia transformatora. Współczynnik impedancji to kwadrat zwojów lub współczynnik napięcia. Tak więc transformator ze współczynnikiem zwojów 4: 1 lub współczynnikiem napięcia może zapewnić stosunek impedancji 16: 1.

Przykład

Możemy obliczyć kilka praktycznych wartości w zależności od podanych powyżej wzorów.

Załóżmy, że transformator o współczynniku zwojów 25: 1 jest używany do zrównoważenia wyjścia wzmacniacza mocy z głośnikiem. Wzmacniacz mocy zapewnia impedancję wyjściową 100 omów, jaka byłaby nominalna impedancja głośnika potrzebna do maksymalnego przeniesienia mocy?

Rozwiązanie:

Tak więc, używając transformatora o współczynniku skrętu 25: 1 do wzmacniacza mocy 100 Ω, mogliśmy wydajnie sterować głośnikiem 4 Ω z maksymalnym przenoszeniem mocy.

Rodzaje transformatorów audio

Jak omówiono w powyższym segmencie, transformator audio może być używany w wielu zastosowaniach. Ale generalnie trzy typy transformatorów audio są używane głównie do celów związanych z dźwiękiem.

1. Transformator dopasowujący impedancję
2. Step up Audio Transformer z szerokim zakresem częstotliwości mieszczącym się w zakresie słyszalnej częstotliwości.
3. Zmniejszanie częstotliwości transformatora audio z szerokim zakresem częstotliwości mieszczącym się w zakresie częstotliwości słyszalnej.

Dostępny jest również inny transformator audio, który jest przydatny w cyfrowych zastosowaniach audio i generalnie działa z wysoką częstotliwością.

Transformatory mogą również mieć wiele odczepów pierwotnych i wtórnych, które zapewniają użytkownikowi elastyczność przy zmianie urządzeń wyjściowych bez konieczności zmiany kosztownego transformatora audio. Na przykład transformator może mieć wiele odczepów wtórnych do podłączenia wielu obciążeń o impedancji 4 Ω, 8 Ω lub nawet 16 Ω, ale tylko jeden zaczep musi być podłączony do obciążenia podczas pracy z nim. Takie transformatory są generalnie kosztowne i można je znaleźć w retro systemach muzycznych lub wzmacniaczach.

Transformator może mieć różne korpusy w zależności od tego, gdzie będzie używany. MOCOWANA transformator wymaga obudowę nośną, aby utrzymać ciężar objętościowy. Istnieją również transformatory audio montowane na PCB, dostępne w różnych kształtach i rozmiarach, w zależności od ich specyfikacji i zastosowań.

Transformator mikrofonowy

Transformator mikrofonowy używany głównie do równoważenia impedancji między układem wzmacniacza a mikrofonem. Jest to istotne, ponieważ wystąpi utrata sygnału z powodu niezrównoważonej impedancji na wejściu wzmacniacza i wyjściu mikrofonu.

Transformator mikrofonowy nie redukuje szumów. Transformator mikrofonowy wymaga do podłączenia skrętki z przewodami uziemiającymi. Drut składa się z dwóch ściśle skręconych przewodników otoczonych przewodzącym oplotem lub folią. Drut ten skutecznie redukuje brzęczenie i zewnętrzne zakłócenia dźwiękowe.

Transformator, który ma pojedynczy obwód pierwotny i odbiera niesymetryczne wejście oraz ma środkowo odczepiane wtórne, które zapewnia zbalansowane wyjście, nazywa się transformatorem Balun. W takiej konfiguracji wzmacniacz dostaje idealnie zbalansowany sygnał.

Transformator 100V Line Audio Drive

Istnieją takie scenariusze, w których wiele głośników jest połączonych ze sobą w systemy nagłośnieniowe dalekiego zasięgu, które są połączone jednym systemem wzmacniającym. Problem pojawia się, gdy do połączenia wyjścia wzmacniacza i wejścia głośnikowego używane są długie przewody. Opór drutu stwarza problemy dla jakości sygnału i utrata sygnału dzieje się ze złym amplitudy sygnału całej głośników.

Z tego powodu używane są dwa specjalne transformatory, jeden podwyższający, a drugi obniżający. Transformator podwyższający podwyższa napięcie wyjściowego sygnału audio do 100 V. Ze względu na wzór P (W) = V x A, gdy napięcie wzrasta, prąd maleje dla danej mocy. Rezystancja nie byłaby skuteczna dla niskiego prądu sygnału. Sygnał będzie transmitowany doskonale.

Z drugiej strony, na każdym głośniku, transformator obniżający napięcie z funkcją dopasowania impedancji, obniża napięcie o 100 V do napięcia głośnika i zwiększa prąd. Transformator dopasowuje również impedancję, aby zapewnić maksymalny transfer mocy.

Ten typ transformatorów audio nazywany jest transformatorem audio dopasowującym linię transmisyjną. Mają wiele połączeń po stronie pierwotnej i wtórnej. Ogólnie rzecz biorąc, główne odgałęźniki boczne są używane do odpowiedniego poziomu mocy, dlatego wzmocnienie wzmocnienia można kontrolować za pomocą połączeń odczepów. Druga strona ma wiele zaczepów, które są przydatne do podłączenia różnych głośników impedancyjnych do głośników o różnej impedancji, zgodnie z wyborem i dostępnością.

Wiele nowoczesnych transformatorów liniowych do profesjonalnych wzmacniaczy zapewnia wysoką moc, a także wiele konfiguracji do łączenia równoległych lub szeregowych głośników ze sobą.