Audio transformátor

Čo je to transformátor?

Transformátor je statické elektrické zariadenie, ktoré prenáša energiu medzi dvoma alebo viacerými obvodmi prostredníctvom elektromagnetickej indukcie. Transformátor môže zvyšovať alebo znižovať signálne napätie. Transformátor nemá priame spojenie medzi primárnym a sekundárnym vinutím a elektrická energia sa prenáša pomocou elektromagnetickej indukcie. Vďaka tejto izolovanej vlastnosti medzi primárnym a sekundárnym transformátorom poskytuje elektrické izolácie medzi primárnym a sekundárnym, čo znamená od vstupu a výstupu alebo naopak. Venovali sme podrobný článok o Transformeroch.

Audio transformátor

Transformátor prijíma sínusový vstupný signál a prevádza ho na výstupný signál. Počas tohto procesu premeny medzi nimi nie sú žiadne fyzické spojenia. Táto premena sa skutočne deje dvoma alebo viacerými izolovanými cievkami medeného drôtu (ktoré sa označujú ako vinutia) obalenými okolo magnetického železného jadra.

Audio Transformer využíva túto izolačnú vlastnosť a vytvára izoláciu medzi výstupnými reproduktormi alebo zvukovými obvodmi so systémom zosilňovača na vstupnej strane transformátora. V takom prípade je pomer závitov primárneho a sekundárneho vinutia pevne nastavený na 1: 1. Z tohto dôvodu transformátor nemení hladinu napätia alebo prúdu. Vytvára iba izoláciu medzi vstupnými zosilňovačmi a systémom výstupných reproduktorov.

Okrem izolačného transformátora existuje aj ďalší zvukový transformátor, ktorý zmení úroveň výstupného napätia v závislosti od vstupného striedavého signálu. Reproduktor je veľmi zaťažený a musí produkovať požadovaný prúd a napätie, aby produkoval správne zvukové vibrácie. Audio transformátor s technológiou Step-up funkciu posilní napätie a aktuálnej výšky riadiť zaťaženie cez neho. To isté sa deje aj pri transformátore Stepdown. So zvýšeným prúdovým výstupom prevádza napätie z vyššieho na nižšie.

Audio transformátor tiež poskytuje špecifikácie prispôsobenia impedancie. Keď je výstup jedného obvodu alebo zariadenia priamo pripojený na vstup iného zariadenia, je veľmi dôležité, aby výstupná impedancia zariadenia a vstupná impedancia zariadenia boli navzájom zladené. Transformátor prispôsobujúci impedanciu poskytuje túto funkciu a prevádza výstup vyššej impedancie na nižšiu impedanciu, aby vytvoril reproduktor s nízkou impedanciou alebo napájal iné zariadenie s nízkou impedanciou.

Fungovanie audio transformátora a jeho konštrukcia

Aj keď audio transformátor nemá fyzické spojenie medzi primárnou a sekundárnou cievkou, poskytuje transformátor obojsmernú funkciu medzi týmito dvoma vinutiami. Môžeme tiež použiť rovnakú primárnu stranu ako sekundárne a sekundárne ako primárne. V takom prípade transformátor poskytuje stratu signálu v jednom smere a zisk signálu v opačnom smere alebo naopak.

Audio transformátor pracuje na frekvenciách od 20 Hz do 20 kHz. Prevádzka audio transformátora má teda oveľa širší frekvenčný rozsah.

Ako bolo uvedené vyššie, zvukový transformátor používa techniku vyvažovania impedancie. Je to veľmi užitočné na vyvažovanie zosilňovačov a záťaží (reproduktorov a iných), ktoré používajú inú vstupnú alebo výstupnú impedanciu pre maximálny prenos energie.

V dnešnej dobe sa impedancia reproduktorov pohybuje od 4 do 16 ohmov, zvyčajne sú k dispozícii reproduktory so 4 ohmami, 8 ohmami alebo 16 ohmami, zatiaľ čo tranzistorové alebo polovodičové zosilňovače používajú výstupnú impedanciu 200 - 300 ohmov. Ak má zosilňovač retro dizajn, napríklad starý zosilňovač Valve alebo Tube, potom výstupné napätie niekedy dosahuje 300 V s 3k impedanciou. Potrebujeme transformátor prispôsobenia impedancie, ktorý prevedie vysokú impedanciu na nízku impedanciu a mal by premeniť napätie a prúd na úroveň, ktorá bude priamo riadiť reproduktor.

Transformátor môže mať viac vinutí na primárnej a sekundárnej strane. Pomer medzi primárnym a sekundárnym vinutím, počet závitov cievky na primárnej strane (Np) a počet závitov cievky na sekundárnom vinutí (Ns) sa nazýva pomer závitov. Tento pomer závitov tiež definuje pomer primárneho a sekundárneho napätia, pretože napätie je priamo úmerné závitom primárneho a sekundárneho vinutia.

Takže N _P / N _S = V _P / V _S

Pomer impedancie audio transformátora

Impedancia je najdôležitejším faktorom pre transformátory prispôsobujúce impedanciu. Pre transformátor prispôsobenia impedancie je možné vypočítať pomer impedancie medzi primárnym a sekundárnym použitím primárneho a sekundárneho vinutia alebo primárneho a sekundárneho výstupného napätia.

Na výpočet impedančného pomeru potrebujeme druhú mocninu pomeru závitov transformátora alebo pomeru napätia transformátora.

Vo vyššie uvedenej rovnici je Z _P primárna impedancia a Z _S je sekundárna impedancia. N _P / N _S je pomer závitov transformátora a V _P / V _S je pomer napätia transformátora. Pomer impedancie je štvorcový pomer otáčok alebo pomer napätia. Takže transformátor s pomerom otáčok 4: 1 alebo pomerom napätia môže poskytnúť impedančný pomer 16: 1.

Príklad

Niektoré praktické hodnoty môžeme vypočítať podľa vyššie uvedených vzorcov.

Predpokladajme, že na vyváženie výkonu výkonového zosilňovača s reproduktorom sa použije transformátor s pomerom otáčok 25: 1. Výkonový zosilňovač poskytuje výstupnú impedanciu 100 ohmov, aká by bola nominálna impedancia reproduktora potrebná na maximálny prenos výkonu?

Riešenie:

Takže pomocou transformátora s pomerom otáčok 25: 1 cez 100Ω výkonový zosilňovač by sme mohli efektívne riadiť 4Ω hlasný reproduktor s maximálnym prenosom výkonu.

Typy audio transformátora

Ako je diskutované v predchádzajúcom segmente, audio transformátor je možné použiť vo viacerých aplikáciách. Spravidla sa ale na účely súvisiace so zvukom používajú hlavne tri typy zvukových transformátorov.

1. Transformátor prispôsobujúci impedanciu
2. Zvýšte zvukový transformátor so širokým frekvenčným rozsahom, ktorý je v rámci počuteľnej frekvencie.
3. Znížte zvukový transformátor so širokým frekvenčným rozsahom, ktorý je v rámci počuteľnej frekvencie.

K dispozícii je aj ďalší špecifický zvukový transformátor, ktorý je vhodný pre digitálne zvukové aplikácie a ktorý zvyčajne pracuje na vysokých frekvenciách.

Transformátory môžu mať aj viac primárnych a sekundárnych odbočiek, ktoré poskytujú používateľovi flexibilitu pri zmene výstupných zariadení bez zmeny nákladného zvukového transformátora. Napríklad transformátor A môže mať viac sekundárnych odbočiek na pripojenie viacerých záťaží s impedanciou 4 ohmy, 8 ohmov alebo dokonca 16 ohmov, ale pri práci s nimi musí byť k záťaži pripojený iba jeden odbočka. Takéto transformátory sú všeobecne nákladné a nájdete ich v retro hudobných systémoch alebo zosilňovačoch.

Transformátor môže mať rôzne telieska podľa toho, kde by sa použil. Montáž do rámu transformátor potrebuje podporný podvozok pre podporu objemné hmotnosti. K dispozícii sú tiež zvukové transformátory namontované na DPS v rôznych tvaroch a veľkostiach v závislosti od ich špecifikácií a použitia.

Transformátor mikrofónu

Mikrofónový transformátor sa používa hlavne na vyváženie impedancie medzi zosilňovačom a mikrofónom. Je to nevyhnutné, pretože dôjde k strate signálu v dôsledku nevyváženej impedancie na vstupe zosilňovača a výstupe mikrofónu.

Mikrofónový transformátor neznižuje šumy Hum. Mikrofónový transformátor vyžaduje na pripojenie krútený pár s uzemňovacími vodičmi. Drôt pozostáva z dvoch vodičov, ktoré sú navzájom pevne skrútené a obklopené vodivým opletením alebo fóliou. Tento vodič účinne redukuje bzučanie a rušenie vonkajším hlukom.

Transformátor, ktorý má jediný primárny obvod a prijíma nesymetrický vstup, a má stredový sekundárny závit, ktorý poskytuje vyvážený výstup, sa nazýva Balunov transformátor. V takejto konfigurácii získa zosilňovač perfektne vyvážený signál.

100V riadkový transformátor zvukovej jednotky

Existujú také scenáre, keď je viac reproduktorov prepojených v systémoch miestneho rozhlasu s veľkým dosahom, ktoré sú spojené s jedným zosilňovačom. Problém nastáva, keď sa na pripojenie výstupu zosilňovača a vstupu reproduktora používajú dlhé vodiče. Odporový drôt vytvára problémy pre kvalitu signálu a strata signálu sa stane so zlou amplitúdy signálu cez reproduktory.

Z tohto dôvodu sa používajú dva špeciálne transformátory, jeden je zosilnený a druhý je znížený. Krokový transformátor zvyšuje napätie výstupného zvukového signálu na 100 V. Vzhľadom na vzorec P (W) = V x A, keď sa zvýši napätie, prúd pre daný výkon klesá. Odpor by nebol efektívny pre nízky prúd signálu. Signál sa bude vysielať perfektne.

Na druhom konci, cez každý reproduktor, transformátor znižovania napätia s impedančným prispôsobením, znižuje napätie 100 V na napätie reproduktora a zvyšuje prúd. Transformátor tiež zodpovedá impedancii pre maximálny prenos energie.

Tento typ audio transformátorov sa nazýva zvukový transformátor zodpovedajúci prenosovému vedeniu. Majú viac pripojení na primárnej aj sekundárnej strane. Všeobecne sa pre vhodnú úroveň výkonu používajú odbočky na primárnej strane, takže zosilnenie zosilnenia sa dá ovládať pripojením odbočky. A sekundárna strana má niekoľko odbočiek, ktoré sú užitočné na pripojenie rôznych impedančných reproduktorov k rôznym impedančným reproduktorom podľa výberu a dostupnosti.

Mnoho moderných linkových transformátorov profesionálneho zosilňovača poskytuje vysoké možnosti ovládania výkonu a tiež viac konfigurácií na vzájomné pripojenie paralelných alebo sériových reproduktorov.