Transformator audio

Ce este un Transformer?

Un transformator este un dispozitiv electric static care transferă energie între două sau mai multe circuite prin inducție electromagnetică. Transformatorul poate intensifica sau reduce tensiunea semnalului. Transformatorul nu are nicio legătură directă între înfășurările primare și secundare, energia electrică transferată utilizând inducția electromagnetică. Datorită acestei proprietăți izolate între primar și secundar, transformatorul asigură izolații electrice între primar și secundar, ceea ce înseamnă de la intrare și ieșire sau invers. Am acoperit un articol detaliat despre Transformers.

Transformator audio

Un Transformator primește un semnal de intrare sinusoidal și îl convertește într-un semnal de ieșire. În timpul acestui proces de conversie, nu există conexiuni fizice între aceste două. Această conversie are loc de fapt prin cele două sau mai multe bobine izolate din sârmă de cupru (care sunt denumite înfășurări) înfășurate în jurul unui miez magnetic de fier.

Transformatorul audio folosește această proprietate de izolare și creează izolare între difuzoarele de ieșire sau circuitele audio cu sistemul de amplificare a intrării laterale a transformatorului. În acest caz, înfășurarea primară și secundară se întoarce la 1: 1. Datorită acestui fapt, transformatorul nu modifică nivelul de tensiune sau curent. Creează doar izolare între amplificatoarele de intrare cu sistemul de difuzoare de ieșire.

În afară de transformatorul de izolare, există și un alt transformator audio, care va schimba nivelul de tensiune de ieșire în funcție de semnalul de intrare AC. Difuzorul este o sarcină uriașă și trebuie să furnizeze curentul și tensiunea necesare pentru a produce o vibrație sonoră adecvată. Un transformator audio cu caracteristică Step-up va crește tensiunea sau nivelul curent pentru a conduce o sarcină peste el. La fel se întâmplă și pentru transformatorul Stepdown. Convertește tensiunea de la mai mare la mai mic odată cu ieșirea de curent crescută.

Transformatorul audio oferă, de asemenea, specificații de potrivire a impedanței. Când ieșirea unui circuit sau dispozitiv este conectată direct la intrarea unui alt dispozitiv, este foarte important ca impedanța de ieșire a dispozitivului și impedanța de intrare a dispozitivului să fie potrivite. Un transformator de potrivire a impedanței oferă această caracteristică și convertește ieșirea cu impedanță mai mare în impedanță mai mică pentru a conduce un difuzor cu impedanță redusă sau alimentarea către un alt dispozitiv cu impedanță redusă.

Funcționarea transformatorului audio și construcția acestuia

Deși un transformator audio nu are o legătură fizică între bobina sa primară și secundară, transformatorul oferă o caracteristică bidirecțională între aceste două înfășurări. Putem folosi, de asemenea, aceeași latură primară ca secundară și secundară ca primară. În acest caz, transformatorul asigură pierderea semnalului într-o singură direcție și câștigul semnalului în sens invers sau invers.

Transformatorul audio funcționează la frecvențe cuprinse între 20 Hz și 20 kHz. Deci, funcționarea unui transformator audio are o gamă de frecvențe mult mai largă.

După cum sa discutat mai sus, transformatorul audio utilizează tehnica de echilibrare a impedanței. Este foarte util pentru echilibrarea amplificatoarelor și a sarcinilor (Difuzor și altele) care utilizează impedanțe de intrare sau ieșire diferite pentru aplicații de transfer de putere maximă.

În zilele noastre, impedanțele difuzoarelor variază de la 4 la 16 ohmi, de obicei sunt disponibile difuzoare de 4 ohmi, 8 ohmi sau 16 ohmi, în timp ce amplificatoarele de tip tranzistor sau solid utilizează impedanță de ieșire de 200 - 300 ohmi. Dacă amplificatorul este un design retro, cum ar fi un amplificator vechi cu supapă sau tub, atunci tensiunea de ieșire ajunge uneori la 300V cu impedanță 3k. Avem nevoie de transformator de potrivire a impedanței care va converti impedanța ridicată la impedanță scăzută și ar trebui să convertească tensiunea și curentul la un nivel care va conduce direct un difuzor.

Un transformator poate avea mai multe înfășurări în partea primară și secundară. Raportul dintre înfășurările primare și secundare, numărul de rotații ale bobinelor în partea primară (Np) și un număr de rotații ale bobinelor în secundar (Ns) se numește raportul de rotații. Acest raport de rotații definește, de asemenea, raportul de tensiune primară și secundară, deoarece tensiunea este direct proporțională cu rotațiile de înfășurare primare și secundare.

Deci, N _P / N _S = V _P / V _S

Raportul de impedanță al transformatorului audio

Impedanța este cel mai important factor pentru transformatoarele de potrivire a impedanței. Pentru transformatorul de potrivire a impedanței, raportul de impedanță între primar și secundar poate fi calculat utilizând turația primară și secundară sau tensiunea de ieșire primară și secundară.

Pentru a calcula raportul de impedanță, trebuie să pătrăm raportul transformărilor transformatorului sau raportul de tensiune al transformatorului.

În ecuația de mai sus, Z _P este impedanță primară și Z _S este impedanță secundară. N _P / N _S este raportul de rotații al transformatorului și V _P / V _S este raportul de tensiune al transformatorului. Raportul de impedanță este raportul pătratului de rotații sau raportul de tensiune. Deci, un transformator cu raport de 4: 1 spire sau raport de tensiune ar putea furniza un raport de impedanță de 16: 1.

Exemplu

Putem calcula câteva valori practice în funcție de formulele date mai sus.

Să presupunem că un transformator cu un raport de 25: 1 spire este folosit pentru a echilibra ieșirea amplificatorului de putere cu un difuzor. Amplificatorul de putere oferă o impedanță de ieșire de 100 ohmi, care ar fi impedanța nominală a difuzorului necesară pentru transferul maxim de putere?

Soluţie:

Așadar, folosind transformatorul de raport de 25: 1 pe un amplificator de putere de 100Ω am putea conduce eficient difuzorul cu 4Ω cu transfer maxim de putere.

Tipuri de transformator audio

După cum sa discutat în segmentul de mai sus, transformatorul audio poate fi utilizat în mai multe aplicații. În general, trei tipuri de transformatoare audio sunt utilizate în principal în scopuri audio.

1. Transformator de potrivire a impedanței
2. Intensificați transformatorul audio cu o gamă largă de frecvențe care se încadrează în frecvența sonoră.
3. Reduceți transformatorul audio cu o gamă largă de frecvențe care se încadrează în frecvența sonoră.

Există, de asemenea, un alt transformator audio specific, care este util pentru aplicații audio digitale și, în general, funcționează la frecvență înaltă.

Transformatoarele pot avea, de asemenea, mai multe atingeri primare și secundare, care oferă flexibilitate utilizatorului pentru a schimba dispozitivele de ieșire fără a schimba transformatorul audio costisitor. De exemplu, un transformator poate avea mai multe robinete secundare pentru a conecta sarcini multiple cu impedanță de 4 ohmi, 8 ohmi sau chiar 16 ohmi, dar numai o singură atingere trebuie să fie conectată la sarcină atunci când lucrați cu acesta. Astfel de transformatoare sunt în general costisitoare și pot fi găsite în sisteme muzicale retro sau amplificatoare.

Transformatorul poate avea corpuri diferite în funcție de locul în care ar fi utilizat. Un transformator de montare a șasiului are nevoie de un șasiu de susținere pentru a susține greutatea voluminoasă. De asemenea, există transformatoare audio montate pe PCB disponibile în diferite forme și dimensiuni, în funcție de specificațiile și utilizările lor.

Transformator de microfon

Un transformator de microfon utilizat în principal pentru a echilibra impedanța dintre sistemul de amplificare și microfon. Este esențial, deoarece va exista o pierdere de semnal din cauza impedanței dezechilibrate la intrarea amplificatorului și la ieșirea microfonului.

Un transformator de microfon nu reduce zgomotele Hum. Un transformator de microfon are nevoie de o pereche răsucită cu fire de protecție la sol pentru a se conecta. Firul este format din doi conductori care sunt strâns strânși împreună cu înconjurați de o panglică sau folie conductoare. Acest fir reduce în mod eficient zgomotele și zgomotele externe.

Un transformator care are o singură primară și primește o intrare dezechilibrată și are un secundar central care oferă o ieșire echilibrată, se numește transformator Balun. Într-o astfel de configurație, amplificatorul primește un semnal perfect echilibrat.

Transformator de linie audio 100V de linie

Există astfel de scenarii în care mai multe difuzoare sunt conectate împreună în sisteme de adresare publică cu rază lungă de acțiune care sunt conectate cu un singur sistem de amplificare. Problema apare atunci când sunt utilizate fire lungi pentru a conecta ieșirea amplificatorului și intrarea difuzorului. Rezistența de sârmă creează probleme pentru calitatea semnalului și pierderea semnalului se întâmplă cu amplitudine semnal slab peste difuzoare.

Datorită acestui fapt, sunt utilizate două transformatoare speciale, unul este step up și altul este Step Down. Transformatorul step-up crește tensiunea semnalului de ieșire audio la 100V. Datorită formulei P (W) = V x A, când o tensiune este crescută, curentul scade pentru o putere dată. Rezistența nu ar fi eficientă pentru curentul redus de semnal. Semnalul se va transmite perfect.

La celălalt capăt, peste fiecare difuzor, un transformator descendent cu facilitate de potrivire a impedanței, scade 100V la tensiunea difuzorului și crește curentul. Transformatorul se potrivește și cu impedanța pentru transferul maxim de putere.

Acest tip de transformatoare audio se numește o linie de transmisie care corespunde transformatorului audio. Au conexiuni multiple atât în ​​partea primară, cât și în cea secundară. În general, robinetele laterale primare sunt utilizate pentru un nivel de putere adecvat, astfel câștigul de amplificare poate fi controlat prin conexiuni de robinet. Și partea secundară are mai multe robinete care sunt utile pentru a conecta difuzoare de impedanță diferite la difuzoare de impedanță diferite, în funcție de alegere și disponibilitate.

Multe transformatoare profesionale de linie amplificatoare profesionale oferă capacități ridicate de manipulare a puterii, precum și mai multe configurații pentru conectarea difuzoarelor paralele sau de serie.