Audio transformátor

Co je to transformátor?

Transformátor je statické elektrické zařízení, které přenáší energii mezi dvěma nebo více obvody elektromagnetickou indukcí. Transformátor může zvyšovat nebo snižovat signální napětí. Transformátor nemá žádné přímé spojení mezi primárním a sekundárním vinutím a elektrická energie se přenáší pomocí elektromagnetické indukce. Kvůli této izolované vlastnosti mezi primárním a sekundárním poskytuje transformátor elektrické izolace mezi primárním a sekundárním, což znamená od vstupu a výstupu nebo naopak. Podrobili jsme podrobný článek o Transformers.

Audio transformátor

Transformátor přijímá sinusový vstupní signál a převádí jej na výstupní signál. Během tohoto procesu převodu mezi těmito dvěma nejsou žádná fyzická spojení. K této přeměně dochází ve skutečnosti dvěma nebo více izolovanými cívkami měděného drátu (které se označují jako vinutí) omotané kolem magnetického železného jádra.

Audio Transformer využívá tuto izolační vlastnost a vytváří izolaci mezi výstupními reproduktory nebo zvukovými obvody se systémem zesilovače na vstupní straně transformátoru. V takovém případě je poměr závitů primárního a sekundárního vinutí nastaven na 1: 1. Z tohoto důvodu transformátor nemění úroveň napětí nebo proudu. Vytváří pouze izolaci mezi vstupními zesilovači se systémem výstupních reproduktorů.

Kromě oddělovacího transformátoru existuje také další audio transformátor, který mění úroveň výstupního napětí v závislosti na vstupním střídavém signálu. Reproduktor je velkou zátěží a potřebuje zajistit požadovaný proud a napětí, aby produkoval správné zvukové vibrace. Audio transformátor s technologií Step-up funkci posílí napětí nebo aktuální úrovně řídit zatížení přes něj. Totéž se děje i u transformátoru Stepdown. Převádí napětí z vyššího na nižší se zvýšeným proudovým výstupem.

Audio transformátor také poskytuje specifikace přizpůsobení impedance. Když je výstup jednoho obvodu nebo zařízení přímo připojen ke vstupu jiného zařízení, je velmi důležité, aby byla výstupní impedance zařízení a vstupní impedance zařízení vzájemně sladěny. Tuto funkci poskytuje transformátor přizpůsobení impedance a převádí vyšší impedanční výstup na nižší impedanci, aby mohl řídit reproduktor s nízkou impedancí nebo napájet jiné zařízení s nízkou impedancí.

Práce s audio transformátorem a jeho konstrukce

Ačkoli audio transformátor nemá fyzické spojení mezi primární a sekundární cívkou, poskytuje transformátor obousměrný prvek mezi těmito dvěma vinutími. Můžeme také použít stejnou primární stranu jako sekundární a sekundární jako primární. V takovém případě transformátor zajišťuje ztrátu signálu v jednom směru a zisk signálu v opačném směru nebo naopak.

Audio transformátor pracuje na frekvencích mezi 20 Hz až 20 kHz. Provoz audio transformátoru má tedy mnohem širší frekvenční rozsah.

Jak je uvedeno výše, zvukový transformátor používá techniku vyvažování impedance. Je velmi užitečné pro vyvažování zesilovačů a zátěží (reproduktorů a jiných), které používají různé vstupní nebo výstupní impedance pro maximální přenos energie.

V moderní době se impedance reproduktorů pohybuje od 4 do 16 ohmů, obvykle jsou k dispozici reproduktory 4 ohmy, 8 ohmy nebo 16 ohmy, zatímco tranzistorové nebo polovodičové zesilovače používají výstupní impedanci 200 - 300 ohmů. Pokud má zesilovač retro design, například starý zesilovač Valve nebo Tube, pak výstupní napětí někdy dosahuje 300 V s 3k impedancí. Potřebujeme transformátor přizpůsobení impedance, který převede vysokou impedanci na nízkou impedanci a měl by převést napětí a proud na úroveň, která bude přímo řídit reproduktor.

Transformátor může mít více vinutí na primární a sekundární straně. Poměr mezi primárním a sekundárním vinutím, počet závitů cívek na primární straně (Np) a počet závitů cívek v sekundárním (Ns) se nazývá poměr závitů. Tento poměr závitů také definuje poměr primárního a sekundárního napětí, protože napětí je přímo úměrné závitům primárního a sekundárního vinutí.

Takže N _P / N _S = V _P / V _S

Poměr impedance audio transformátoru

Impedance je nejdůležitějším faktorem pro transformátory přizpůsobení impedance. Pro transformátor přizpůsobení impedance lze vypočítat poměr impedance mezi primárním a sekundárním použitím primárního a sekundárního vinutí nebo primárního a sekundárního výstupního napětí.

Pro výpočet poměru impedance potřebujeme druhou mocninu poměru otáček transformátoru nebo poměru napětí transformátoru.

Ve výše uvedené rovnici je Z _P primární impedance a Z _S je sekundární impedance. N _P / N _S je poměr otáček transformátoru a V _P / V _S je poměr napětí transformátoru. Poměr impedance je poměr čtverců otáček nebo poměr napětí. Takže transformátor s poměrem otáček 4: 1 nebo poměrem napětí by mohl poskytnout poměr impedance 16: 1.

Příklad

Některé praktické hodnoty můžeme vypočítat podle výše uvedených vzorců.

Předpokládejme, že k vyvážení výkonu výkonového zesilovače reproduktorem je použit transformátor s poměrem otáček 25: 1. Výkonový zesilovač poskytuje výstupní impedanci 100 ohmů, jaká by byla nominální impedance reproduktoru potřebná pro maximální přenos výkonu?

Řešení:

Takže pomocí transformátoru s poměrem otáček 25: 1 přes 100Ω výkonový zesilovač jsme mohli efektivně řídit 4Ω hlasitý reproduktor s maximálním přenosem výkonu.

Typy audio transformátoru

Jak je uvedeno výše, audio transformátor lze použít ve více aplikacích. Obecně se ale pro účely související se zvukem používají hlavně tři typy zvukových transformátorů.

1. Transformátor odpovídající impedanci
2. Zvyšte zvukový transformátor s širokým frekvenčním rozsahem, který je ve slyšitelné frekvenci.
3. Odstraňte zvukový transformátor s širokým frekvenčním rozsahem, který je v rámci slyšitelné frekvence.

K dispozici je také další specifický zvukový transformátor, který je užitečný pro digitální zvukové aplikace a obecně pracuje na vysoké frekvenci.

Transformátory mohou mít také několik primárních a sekundárních odboček, které uživateli poskytují flexibilitu pro změnu výstupních zařízení bez změny nákladného zvukového transformátoru. Například transformátor A může mít několik sekundárních odboček pro připojení více zátěží s impedancí 4 ohmy, 8 ohmů nebo dokonce 16 ohmů, ale při práci s nimi musí být k zátěži připojeno pouze jedno odbočení. Takové transformátory jsou obecně nákladné a lze je najít v retro hudebních systémech nebo zesilovačích.

Transformátor může mít různá těla podle toho, kde by byl použit. Montáž do rámu transformátor potřebuje podpůrný podvozek pro podporu objemné hmotnosti. K dispozici jsou také zvukové transformátory namontované na PCB v různých tvarech a velikostech v závislosti na jejich specifikacích a použití.

Transformátor mikrofonu

Mikrofonní transformátor se používá hlavně k vyvážení impedance mezi zesilovačem a mikrofonem. Je to nezbytné, protože dojde ke ztrátě signálu v důsledku nevyvážené impedance na vstupu zesilovače a výstupu mikrofonu.

Mikrofonní transformátor nesnižuje šumy Hum. Mikrofonní transformátor potřebuje pro připojení kroucenou dvojici s vodiči stínění uzemnění. Drát se skládá ze dvou vodičů, které jsou pevně stočeny a obklopeny vodivým opletením nebo fólií. Tento vodič účinně omezuje hučení a rušení vnějším hlukem.

Transformátor, který má jeden primární a přijímá nevyvážený vstup a má středový sekundární závit, který poskytuje vyvážený výstup, se nazývá Balunův transformátor. V takové konfiguraci získá zesilovač perfektně vyvážený signál.

100V Line Audio Drive Transformer

Existují takové scénáře, kdy je více reproduktorů propojeno v systémech veřejného ozvučení s dlouhým dosahem, které jsou spojeny s jediným zesilovačem. Problém nastává, když se k připojení výstupu zesilovače a vstupu reproduktoru použijí dlouhé vodiče. Odporový drát vytváří problémy pro kvalitu signálu a ztráta signálu se stane se špatnou amplitudy signálu přes reproduktory.

Z tohoto důvodu se používají dva speciální transformátory, jeden je krokový a druhý je krokový. Krokový transformátor zvyšuje napětí výstupního zvukového signálu na 100 V. Kvůli vzorci P (W) = V x A, když je napětí zvýšeno, proud klesá pro daný výkon. Odpor by nebyl účinný pro nízký proud signálu. Signál bude vysílat perfektně.

Na druhém konci, přes každý reproduktor, transformátor sestupného proudu s možností přizpůsobení impedance, snižuje napětí 100 V na napětí reproduktoru a zvyšuje proud. Transformátor také odpovídá impedanci pro maximální přenos energie.

Tento typ audio transformátorů se nazývá audio transformátor odpovídající přenosové lince. Mají více připojení na primární i sekundární straně. Obecně se pro vhodnou úroveň výkonu používají primární boční odbočky, takže zesílení zesílení lze ovládat připojením odboček. A sekundární strana má několik odboček, které jsou užitečné pro připojení různých impedančních reproduktorů k různým impedančním reproduktorům podle výběru a dostupnosti.

Mnoho moderních linkových transformátorů profesionálního zesilovače poskytuje vysokou schopnost manipulace s výkonem i více konfigurací pro připojení paralelních nebo sériových reproduktorů dohromady.