Ljudtransformator

Vad är en transformator?

En transformator är en statisk elektrisk enhet som överför energi mellan två eller flera kretsar genom elektromagnetisk induktion. Transformatorn kan öka eller spärra signalspänningen. Transformatorn har ingen direkt koppling mellan primär- och sekundärlindningarna, den elektriska energin överförs med elektromagnetisk induktion. På grund av denna isolerade egenskap mellan primär och sekundär tillhandahåller transformatorn elektriska isoleringar mellan primär och sekundär, vilket betyder från ingång och utgång eller vice versa. Vi har täckt detaljerad artikel om transformatorer.

Ljudtransformator

En transformator tar emot en sinusformad insignal och konverterar den till en utsignal. Under denna omvandlingsprocess finns det inga fysiska kopplingar mellan dessa två. Denna omvandling sker faktiskt av de två eller flera isolerade koppartrådsspolarna (som betecknas lindningar) lindade runt en magnetisk järnkärna.

Audio Transformer använder denna isoleringsegenskap och skapar isolering mellan utgångshögtalarna eller ljudkretsarna med transformatorns ingångssidesförstärkarsystem. I ett sådant fall är det primära och sekundära lindningsvarvtalet fast till 1: 1. På grund av detta ändrar inte transformatorn spänningen eller strömnivån. Det skapar bara isolering mellan ingångsförstärkarna med utgångshögtalarsystemet.

Förutom isoleringstransformatorn finns det också en annan ljudtransformator som kommer att ändra utspänningsnivån beroende på ingångens växelsignal. Högtalaren har en enorm belastning och måste ge den erforderliga strömmen och spänningen över den för att producera korrekt ljudvibration. En ljudtransformator med Step-up-funktion kommer att öka spänningen eller strömnivån för att driva en belastning över den. Samma sak händer också för Stepdown-transformatorn. Den omvandlar spänningen från högre till lägre med den ökade strömutgången.

Ljudtransformatorn tillhandahåller också specifikationer för impedansmatchning. När utgången från en krets eller enhet är direkt ansluten till ingången till en annan enhet är det mycket viktigt att enhetens utgångsimpedans och enhetens ingångsimpedans matchas. En impedansmatchningstransformator tillhandahåller denna funktion och omvandlar högre impedansutgång till lägre impedans för att driva en lågimpedanshögtalare eller matning till en annan lågimpedansanordning.

Arbeta med Audio Transformer och dess konstruktion

Även om en ljustransformator inte har någon fysisk koppling mellan sin primära och sekundära spole, ger transformatorn dubbelriktad funktion mellan dessa två lindningar. Vi kan också använda samma primära sida som sekundär och sekundär som primär. I sådant fall tillhandahåller transformatorn signalförlust i en riktning och signalförstärkning i omvänd riktning eller vice versa.

Ljudtransformatorn fungerar vid frekvenser mellan 20 Hz och 20 kHz. Så, driften av en ljudtransformator har mycket bredare frekvensområde.

Som diskuterats ovan använder ljudtransformatorn impedansbalanseringsteknik. Det är mycket användbart för balansering av förstärkare och belastningar (högtalare och annat) som använder olika ingångs- eller utgångsimpedanser för maximal effektöverföringsapplikation.

I moderna dagar varierar högtalarimpedanser från 4 till 16 ohm, vanligtvis finns 4 ohm, 8 ohm eller 16 ohm högtalare medan transistor- eller halvledarförstärkare använder 200 - 300 ohm utgångsimpedans. Om förstärkaren är retrodesign, som en gammal ventil eller rörförstärkare, når utspänningen ibland 300V med 3k-impedans. Vi behöver impedansmatchningstransformator som kommer att konvertera hög impedans till låg impedans och bör konvertera spänningen och strömmen till en nivå som direkt driver en högtalare.

En transformator kan ha flera lindningar i den primära och sekundära sidan. Förhållandet mellan primär- och sekundärlindningar, antalet spolvarv på primärsidan (Np) och ett antal spiralvarv i sekundär (Ns) kallas varvtalet. Detta svängningsförhållande definierar också det primära och sekundära spänningsförhållandet eftersom spänningen är direkt proportionell mot de primära och sekundära lindningsvarvningarna.

Så, N _P / N _S = V _P / V _S

Impedansförhållande för ljudtransformator

Impedans är den viktigaste faktorn för impedansmatchningstransformatorer. För impedansmatchningstransformator kan impedansförhållandet mellan primär och sekundär beräknas med den primära och sekundära svängen eller den primära och sekundära utspänningen.

För att beräkna impedansförhållandet måste vi kvadratera förhållandet mellan transformatorns varv eller transformatorns spänningsförhållande.

I ekvationen ovan, Z _P är primär impedans och Z _S är sekundär impedans. N _P / N _S är transformatorns varvförhållande och V _P / V _S är transformatorns spänningsförhållande. Impedansförhållandet är kvadraten på varvtal eller spänningsförhållande. Så, en transformator med 4: 1 varvförhållande eller spänningsförhållande kan ge 16: 1 impedansförhållande.

Exempel

Vi kan beräkna några praktiska värden beroende på formlerna ovan.

Anta att en transformator med ett 25: 1 varv-förhållande används för att balansera effektförstärkarens utgång med en högtalare. Effektförstärkaren ger 100 ohm utgångsimpedans, vad skulle den nominella högtalarimpedansen behöva för maximal effektöverföring?

Lösning:

Så med 25: 1 varvets förhållandestransformator över 100Ω effektförstärkare kunde vi effektivt köra 4Ω högtalare med maximal effektöverföring.

Typer av ljudtransformator

Som diskuterats i ovanstående segment kan Audio-transformatorn användas i flera applikationer. Men i allmänhet används tre typer av ljudtransformatorer främst för ljudrelaterade ändamål.

1. Impedansmatchning Transformer
2. Steg upp Audio Transformer med ett brett frekvensområde som ligger inom den hörbara frekvensen.
3. Avstäng Audio Transformer med ett brett frekvensområde som ligger inom den hörbara frekvensen.

Det finns en annan specifik ljudtransformator som också är användbar för digitala ljudapplikationer och i allmänhet fungerar högfrekvent.

Transformatorer kan också ha flera primära och sekundära kranar, vilket ger användaren flexibilitet att byta utdataenheter utan att ändra den dyra ljudtransformatorn. Till exempel kan en transformator ha flera sekundära kranar för att ansluta flera belastningar med 4 ohm, 8 ohm eller till och med 16 ohm impedans men bara en kran behöver anslutas till lasten när man arbetar med den. Sådana transformatorer är i allmänhet dyra och kan hittas i retromusikaliska system eller förstärkare.

Transformatorn kan ha olika kroppar beroende på var den skulle användas. En chassimonteringstransformator behöver ett stödjande chassi för att bära den skrymmande vikten. Dessutom finns det PCB-monterade ljudtransformatorer tillgängliga i olika former och storlekar beroende på deras specifikationer och användningsområden.

Mikrofontransformator

En mikrofontransformator används främst för att balansera impedansen mellan förstärkarsystemet och mikrofonen. Det är viktigt eftersom det kommer att bli signalförlust på grund av obalanserad impedans på förstärkarens ingång och mikrofonutgången.

En mikrofontransformator minskar inte brus. En mikrofontransformator behöver ett tvinnat par med jordavskärmningsledningar för att ansluta. Tråden består av två ledare som är tvinnade tätt tillsammans och omgiven av en ledande fläta eller folie. Denna tråd minskar effektivt brummande ljud och yttre störningar.

En transformator som har en enda primär och tar emot obalanserad ingång, och som har en mittuttaget sekundär som ger en balanserad utgång, kallas Balun Transformer. I en sådan konfiguration får förstärkaren en perfekt balanserad signal.

100V Line Audio Drive Transformator

Det finns sådana scenarier där flera högtalare är anslutna i långväga allmänna adressystem som är anslutna till ett enda förstärkarsystem. Problemet uppstår när långa ledningar används för att ansluta förstärkarutgången och högtalaringången. Den trådmotstånd skapar problem för signalkvalitet och signalförlusten som händer med dålig signalamplitud över högtalarna.

På grund av detta används två speciella transformatorer, en är steg upp och en annan är Step Down. Stegtransformatorn ökar ljudsignalspänningen till 100V. På grund av formeln P (W) = V x A, när en spänning ökas minskar strömmen för en given effekt. Motståndet skulle inte vara effektivt för låg signalström. Signalen kommer att sändas perfekt.

I andra änden, över varje högtalare, en nedtransformator med impedansmatchning, stiger 100V ner till högtalarspänningen och ökar strömmen. Transformatorn matchar också impedansen för maximal kraftöverföring.

Denna typ av ljudtransformatorer kallas en överföringslinje som matchar ljudtransformator. De har flera anslutningar på både primär och sekundär sida. I allmänhet används primära sidokranar för lämplig effektnivå, varför förstärkningsförstärkningen kan styras av krananslutningar. Och sekundärsidan har flera kranar som är användbara för att ansluta olika impedanshögtalare till olika impedanshögtalare enligt val och tillgänglighet.

Många moderna professionella förstärkare har höga effekthanteringsfunktioner och flera konfigurationer för att ansluta högtalare parallellt eller i serie.