Audio-transformator

Wat is een transformator?

Een transformator is een statisch elektrisch apparaat dat energie overbrengt tussen twee of meer circuits door middel van elektromagnetische inductie. De transformator kan Stap of Stap af signaalspanning. De transformator heeft geen directe verbinding tussen de primaire en secundaire wikkelingen, de elektrische energie wordt overgedragen via elektromagnetische inductie. Vanwege deze geïsoleerde eigenschap tussen primair en secundair, biedt de transformator elektrische isolatie tussen primair en secundair, dat wil zeggen vanaf de ingang en uitgang of vice versa. We hebben een gedetailleerd artikel over Transformers behandeld.

Audio-transformator

Een transformator ontvangt een sinusvormig ingangssignaal en zet dit om in een uitgangssignaal. Tijdens dit conversieproces zijn er geen fysieke verbindingen tussen deze twee. Deze omzetting gebeurt eigenlijk door de twee of meer geïsoleerde koperdraadspoelen (die worden aangeduid als wikkelingen) die rond een magnetische ijzeren kern zijn gewikkeld.

Audio Transformer gebruikt deze isolatie-eigenschap en creëert isolatie tussen de uitgangsluidsprekers of audiocircuits met het ingangszijversterkersysteem van de transformator. In dat geval is de verhouding tussen primaire en secundaire wikkelingen vastgezet op 1: 1. Hierdoor verandert de transformator het spannings- of stroomniveau niet. Het creëert alleen isolatie tussen de ingangsversterkers met het uitgangsluidsprekersysteem.

Behalve de scheidingstransformator is er ook nog een andere audiotransformator, die het uitgangsspanningsniveau zal veranderen afhankelijk van het ingangssignaal. De luidspreker is een enorme belasting en moet de vereiste stroom en spanning leveren om de juiste geluidstrillingen te produceren. Een audiotransformator met Step-up-functie verhoogt het voltage of het stroomniveau om er een belasting overheen te sturen. Hetzelfde gebeurt ook voor de Stepdown-transformator. Het converteert de spanning van hoger naar lager met de verhoogde stroomoutput.

De audiotransformator biedt ook specificaties voor impedantie-aanpassing. Wanneer de uitgang van een circuit of apparaat rechtstreeks is verbonden met de ingang van een ander apparaat, is het erg belangrijk dat de uitgangsimpedantie van het apparaat en de ingangsimpedantie van het apparaat overeenkomen. Een impedantie-aanpassingstransformator biedt deze functie en converteert een uitvoer met een hogere impedantie naar een lagere impedantie om een ​​luidspreker met lage impedantie aan te sturen of naar een ander apparaat met lage impedantie te voeden.

Werking van Audio Transformer en zijn constructie

Hoewel een audiotransformator geen fysieke verbinding heeft tussen zijn primaire en secundaire spoel, biedt de transformator een bidirectionele functie tussen deze twee wikkelingen. We kunnen ook dezelfde primaire kant gebruiken als secundair en secundair als primair. In dat geval levert de transformator signaalverlies in één richting en signaalversterking in omgekeerde richting of vice versa.

De audiotransformator werkt op frequenties tussen 20 Hz en 20 kHz. De werking van een audiotransformator heeft dus een veel groter frequentiebereik.

Zoals hierboven besproken, maakt de audiotransformator gebruik van impedantiebalanceringstechniek. Het is erg handig voor het balanceren van versterkers en belastingen (luidspreker en andere) die verschillende ingangs- of uitgangsimpedanties gebruiken voor maximale krachtoverdracht.

Tegenwoordig varieert de impedantie van luidsprekers van 4 tot 16 ohm, typisch 4 ohm, 8 ohm of 16 ohm luidsprekers zijn beschikbaar, terwijl transistor- of solid-state versterkers 200-300 ohm uitgangsimpedantie gebruiken. Als de versterker een retro-ontwerp is, zoals een oude buizen- of buizenversterker, dan bereikt de uitgangsspanning soms 300V met een impedantie van 3k. We hebben een impedantie-aanpassingstransformator nodig die de hoge impedantie omzet in lage impedantie en de spanning en stroom moet omzetten naar een niveau dat rechtstreeks een luidspreker aanstuurt.

Een transformator kan meerdere wikkelingen hebben aan de primaire en secundaire zijde. De verhouding tussen primaire en secundaire wikkelingen, wordt het aantal spoelen windingen in de primaire zijde (Np) en een aantal spoelwindingen secundair (Ns) genoemd wikkelverhouding. Deze windingsverhouding bepaalt ook de primaire en secundaire spanningsverhouding, aangezien de spanning recht evenredig is met de primaire en secundaire wikkelingen.

Dus N _P / N _S = V _P / V _S

Audio Transformer Impedantie Ratio

Impedantie is de belangrijkste factor voor impedantie-aanpassingstransformatoren. Voor impedantie-aanpassingstransformator kan de impedantieverhouding tussen primair en secundair worden berekend met behulp van de primaire en secundaire wikkeling of de primaire en secundaire uitgangsspanning.

Om de impedantieverhouding te berekenen, moeten we de transformatoromwentelingsverhouding of de transformatorspanningsverhouding kwadrateren.

In de bovenstaande vergelijking is Z _{P de} primaire impedantie en Z _S is de secundaire impedantie. N _P / N _S is de windingsverhouding van de transformator en V _P / V _S is de spanningsverhouding van de transformator. Impedantieverhouding is het kwadraat van de windingsverhouding of spanningsverhouding. Dus een transformator met een 4: 1 windingsverhouding of spanningsverhouding kan een impedantieverhouding van 16: 1 bieden.

Voorbeeld

We kunnen enkele praktische waarden berekenen afhankelijk van de bovenstaande formules.

Stel dat een transformator met een verhouding van 25: 1 omwentelingen wordt gebruikt om de uitgang van de eindversterker in evenwicht te brengen met een luidspreker. De eindversterker levert een uitgangsimpedantie van 100 ohm, wat is de nominale luidsprekerimpedantie die nodig is voor maximale krachtoverdracht?

Oplossing:

Dus door de transformator van 25: 1 omwentelingen over de 100Ω eindversterker te gebruiken, konden we efficiënt een 4Ω luidspreker aansturen met maximale krachtoverdracht.

Soorten audiotransformator

Zoals besproken in het bovenstaande segment, kan de audiotransformator in meerdere toepassingen worden gebruikt. Maar over het algemeen worden drie soorten audiotransformatoren voornamelijk gebruikt voor audiogerelateerde doeleinden.

1. Impedantie-aanpassing Transformer
2. Voer de audiotransformator op met een breed frequentiebereik dat binnen de hoorbare frequentie valt.
3. Verlaag de audiotransformator met een breed frequentiebereik dat binnen de hoorbare frequentie valt.

Er is ook een andere specifieke audiotransformator beschikbaar, die handig is voor digitale audiotoepassingen en die over het algemeen werkt met een hoge frequentie.

Transformatoren kunnen ook meerdere primaire en secundaire aftakkingen hebben, wat de gebruiker flexibiliteit biedt om de uitvoerapparaten te veranderen zonder de dure audiotransformator te hoeven veranderen. Een transformator kan bijvoorbeeld meerdere secundaire aftakkingen hebben om meerdere belastingen met een impedantie van 4 ohm, 8 ohm of zelfs 16 ohm aan te sluiten, maar er hoeft slechts één tik op de belasting te worden aangesloten om ermee te werken. Dergelijke transformatoren zijn over het algemeen duur en zijn te vinden in retro muzieksystemen of versterkers.

De transformator kan verschillende lichamen hebben, afhankelijk van waar deze wordt gebruikt. Een op het chassis gemonteerde transformator heeft een ondersteunend chassis nodig om het omvangrijke gewicht te dragen. Er zijn ook op PCB gemonteerde audiotransformatoren verkrijgbaar in verschillende vormen en maten, afhankelijk van hun specificaties en gebruik.

Microfoon transformator

Een microfoontransformator die voornamelijk wordt gebruikt om de impedantie tussen het versterkersysteem en de microfoon te balanceren. Het is essentieel omdat er signaalverlies optreedt als gevolg van een ongebalanceerde impedantie op de versterkeringang en microfoonuitgang.

Een microfoontransformator vermindert bromgeluiden niet. Een microfoontransformator heeft een getwist paar met aardingsafschermingsdraden nodig om verbinding te maken. De draad bestaat uit twee geleiders die strak in elkaar zijn gedraaid en omgeven zijn door een geleidende vlecht of folie. Deze draad vermindert effectief bromgeluiden en externe ruisinterferenties.

Een transformator die een enkele primaire heeft en een ongebalanceerde input ontvangt, en een in het midden afgetakte secundaire heeft die een gebalanceerde output levert, wordt Balun Transformer genoemd. In een dergelijke configuratie krijgt de versterker een perfect gebalanceerd signaal.

100V lijnaudio-aandrijftransformator

Er zijn dergelijke scenario's waarbij meerdere luidsprekers met elkaar zijn verbonden in omroepsystemen met een groot bereik die zijn verbonden met een enkel versterkersysteem. Het probleem doet zich voor wanneer lange draden worden gebruikt om de versterkeruitgang en de luidsprekeringang aan te sluiten. De draadweerstand veroorzaakt problemen met de signaalkwaliteit en het signaalverlies treedt op bij een slechte signaalamplitude over de luidsprekers.

Hierdoor worden twee speciale transformatoren gebruikt, de ene is step up en de andere is step down. De step-up transformator verhoogt de spanning van het audio-uitgangssignaal tot 100V. Vanwege de formule P (W) = V x A, wanneer een spanning wordt verhoogd, neemt de stroom af voor een bepaald vermogen. De weerstand zou niet effectief zijn voor de lage signaalstroom. Het signaal wordt perfect verzonden.

Aan het andere uiteinde, tegenover elke luidspreker, een step-down transformator met impedantie-aanpassingsfaciliteit, verlaagt de 100V naar de luidsprekerspanning en verhoogt de stroom. De Transformer past ook de impedantie aan voor maximale krachtoverdracht.

Dit type audiotransformatoren wordt een audiotransformator voor transmissielijnen genoemd. Ze hebben meerdere verbindingen aan zowel primaire als secundaire zijde. Over het algemeen worden primaire zijtaps gebruikt voor een geschikt vermogensniveau, zodat de versterkingsversterking kan worden geregeld door tapaansluitingen. En de secundaire zijde heeft meerdere aftakkingen die handig zijn om luidsprekers met verschillende impedantie aan te sluiten op luidsprekers met verschillende impedanties, afhankelijk van de keuze en beschikbaarheid.

Veel moderne lijntransformatoren voor professionele versterkers bieden een hoog vermogen, evenals meerdere configuraties om parallel of serieel luidsprekers met elkaar te verbinden.