Transformador d'àudio

Què és un transformador?

Un transformador és un dispositiu elèctric estàtic que transfereix energia entre dos o més circuits mitjançant la inducció electromagnètica. El transformador pot augmentar o baixar la tensió del senyal. El transformador no té cap connexió directa entre els bobinatges primari i secundari, l'energia elèctrica transferida mitjançant inducció electromagnètica. A causa d'aquesta propietat aïllada entre primària i secundària, el transformador proporciona aïllaments elèctrics entre primària i secundària, la qual cosa significa des de l'entrada i la sortida o viceversa. Hem tractat un article detallat sobre Transformers.

Transformador d'àudio

Un transformador rep un senyal d’entrada sinusoïdal i el converteix en un senyal de sortida. Durant aquest procés de conversió, no hi ha connexions físiques entre aquests dos. Aquesta conversió es produeix realment per les dues o més bobines de filferro de coure aïllades (que es denoten bobinades) envoltades al voltant d’un nucli de ferro magnètic.

Audio Transformer utilitza aquesta propietat d’aïllament i crea aïllament entre els altaveus de sortida o els circuits d’àudio amb el sistema amplificador lateral d’entrada del transformador. En aquest cas, la relació de girs primaris i secundaris fixa a 1: 1. A causa d’això, el transformador no altera el voltatge ni el nivell de corrent. Només crea aïllament entre els amplificadors d’entrada amb el sistema d’altaveus de sortida.

A part del transformador d’aïllament, també hi ha un altre transformador d’àudio, que canviarà el nivell de tensió de sortida en funció del senyal de CA d’entrada. L’altaveu té una càrrega enorme i ha de proporcionar el corrent i el voltatge necessaris per produir una vibració sonora adequada. Un transformador d' àudio amb funció Step-up augmentarà el voltatge o el nivell actual per conduir una càrrega a través d'ell. El mateix passa amb el transformador Stepdown. Converteix el voltatge de major a menor amb l’augment de la sortida de corrent.

El transformador d'àudio també proporciona especificacions de concordança d'impedància. Quan la sortida d'un circuit o dispositiu està connectada directament a l'entrada d'un altre dispositiu, és molt important que la impedància de sortida del dispositiu i la impedància d'entrada del dispositiu coincideixin. Un transformador de concordança d’impedància proporciona aquesta característica i converteix la sortida d’impedància més alta en impedància inferior per accionar un altaveu de baixa impedància o alimentar-lo a un altre dispositiu de baixa impedància.

Funcionament del transformador d'àudio i la seva construcció

Tot i que un transformador d'àudio no té una connexió física entre la seva bobina primària i la secundària, el transformador proporciona una característica bidireccional entre aquests dos bobinats. També podem utilitzar el mateix costat primari que secundari i secundari com primari. En aquest cas, el transformador proporciona pèrdues de senyal en una direcció i guany de senyal en sentit invers o viceversa.

El transformador d’àudio funciona a freqüències entre 20 Hz i 20 kHz. Per tant, el funcionament d’un transformador d’àudio té un rang de freqüència molt més ampli.

Com s’ha comentat anteriorment, el transformador d’àudio utilitza la tècnica d’ equilibri d’impedància. És molt útil per equilibrar amplificadors i càrregues (altaveus i altres) que utilitzen diferents impedàncies d’entrada o sortida per a una aplicació de transferència de potència màxima.

Actualment, la impedància dels altaveus oscil·la entre els 4 i els 16 ohms, normalment hi ha disponibles altaveus de 4 ohms, 8 ohms o 16 ohms, mentre que els amplificadors d’estat sòlid o transistor utilitzen una impedància de sortida de 200 a 300 ohms. Si l'amplificador és de disseny retro, com ara un vell amplificador de vàlvula o tub, el voltatge de sortida arriba de vegades a 300V amb impedància de 3k. Necessitem un transformador que coincideixi amb la impedància que convertirà la impedància alta a baixa impedància i hauria de convertir el voltatge i el corrent a un nivell que accionarà directament un altaveu.

Un transformador pot tenir múltiples bobinatges al costat primari i secundari. La proporció entre bobinatges primaris i secundaris, el nombre de voltes de bobines al costat primari (Np) i un nombre de voltes de bobines a secundari (Ns) s’anomena relació de voltes. Aquesta relació de girs també defineix la relació de tensió primària i secundària, ja que la tensió és directament proporcional als girs de bobinatge primaris i secundaris.

Per tant, N _P / N _S = V _P / V _S

Relació d’impedància del transformador d’àudio

La impedància és el factor més important per als transformadors que coincideixen amb la impedància. Per al transformador de concordança d’impedància, la relació d’impedància entre primària i secundària es pot calcular mitjançant el gir primari i secundari o la tensió de sortida primària i secundària.

Per calcular la relació d’impedància hem de quadrar la relació de girs del transformador o la relació de tensió del transformador.

En l'equació anterior, Z _P és impedància primària i Z _S és impedància secundària. N _P / N _S és la relació de girs del transformador i V _P / V _S és la relació de tensió del transformador. La proporció d’impedància és la proporció de quadrat de voltes o de tensió. Per tant, un transformador amb una relació de volta de 4: 1 o una relació de tensió podria proporcionar una relació d’impedància de 16: 1.

Exemple

Podem calcular alguns valors pràctics en funció de les fórmules indicades anteriorment.

Suposem que s’utilitza un transformador amb una relació de 25: 1 voltes per equilibrar la sortida de l’amplificador de potència amb un altaveu. L’amplificador de potència proporciona una impedància de sortida de 100 ohms, quina seria la impedància nominal dels altaveus necessària per a la màxima transferència de potència?

Solució:

Així, utilitzant el transformador de relació de 25: 1 de torn a través de l’amplificador de potència de 100Ω, podríem conduir eficientment un altaveu alt de 4Ω amb la màxima transferència de potència.

Tipus de transformador d'àudio

Com es va comentar al segment anterior, el transformador d'àudio es pot utilitzar en múltiples aplicacions. Però generalment, tres tipus de transformadors d'àudio s'utilitzen principalment amb finalitats relacionades amb l'àudio.

1. Transformador d'impedància que coincideix
2. Amplifiqueu el transformador d'àudio amb un ampli rang de freqüències que es troba dins de la freqüència sonora.
3. Baixeu el transformador d'àudio amb un ampli rang de freqüències que es troba dins de la freqüència sonora.

També hi ha un altre transformador d'àudio específic, que és útil per a aplicacions d'àudio digital i que normalment funciona en alta freqüència.

Els transformadors també poden tenir diverses preses primàries i secundàries, que proporcionen flexibilitat a l'usuari per canviar els dispositius de sortida sense canviar el costós transformador d'àudio. Per exemple, un transformador pot tenir diverses preses secundàries per connectar diverses càrregues amb impedància de 4 ohms, 8 ohms o fins i tot 16 ohms, però només cal connectar-ne un a la càrrega quan es treballa amb ell. Aquests transformadors solen ser costosos i es poden trobar en sistemes o amplificadors retro musicals.

El transformador pot tenir cossos diferents segons on s’utilitzaria. Un transformador de muntatge de xassís necessita un xassís de suport per suportar el pes voluminós. A més, hi ha transformadors d’àudio muntats en PCB disponibles en diverses formes i mides en funció de les seves especificacions i usos.

Transformador de micròfon

Un transformador de micròfon utilitzat principalment per equilibrar la impedància entre el sistema amplificador i el micròfon. És essencial, ja que hi haurà pèrdua de senyal a causa d’una impedància desequilibrada a l’entrada de l’amplificador i a la sortida del micròfon.

Un transformador de micròfon no redueix els sorolls de l’humor. Un transformador de micròfon necessita un parell trenat amb cables de protecció a terra per connectar-se. El filferro consta de dos conductors que es torcen fortament envoltats per una trena o làmina conductora. Aquest cable redueix eficaçment els sorolls i les interferències de sorolls externs.

Un transformador que té un únic primari i que rep una entrada desequilibrada i que té un secundari central que proporciona una sortida equilibrada, s’anomena transformador Balun. En aquesta configuració, l'amplificador obté un senyal equilibrat perfecte.

Transformador de línia d'àudio de 100V

Hi ha aquests escenaris en què diversos altaveus estan connectats entre si en sistemes de megafonia de llarg abast que estan connectats amb un sistema amplificador únic. El problema arriba quan s’utilitzen cables llargs per connectar la sortida de l’amplificador i l’entrada de l’altaveu. La resistència del cable crea problemes per a la qualitat del senyal i la pèrdua de senyal es produeix amb una amplitud de senyal deficient a través dels altaveus.

A causa d'això, s'utilitzen dos transformadors especials, un és step up i un altre step step. El transformador incremental augmenta la tensió del senyal de sortida d’àudio a 100V. A causa de la fórmula P (W) = V x A, quan s’incrementa una tensió el corrent disminueix per a una potència determinada. La resistència no seria efectiva per al corrent de senyal baix. El senyal es transmetrà perfectament.

A l’altre extrem, a través de cada altaveu, un transformador descendent amb facilitat d’ajust d’impedància, baixa el 100V fins a la tensió dels altaveus i augmenta el corrent. El transformador també coincideix amb la impedància per a la màxima transferència de potència.

Aquest tipus de transformadors d'àudio s'anomena línia de transmissió que coincideix amb el transformador d'àudio. Tenen múltiples connexions tant al costat primari com secundari. En general, les aixetes laterals primàries s’utilitzen per obtenir un nivell de potència adequat, de manera que el guany d’amplificació es pot controlar mitjançant connexions de claus. I el costat secundari té múltiples aixetes que són útils per connectar diferents altaveus d’impedància a diferents altaveus d’impedància segons opció i disponibilitat.

Molts transformadors de línia d’amplificadors professionals moderns ofereixen funcions d’alta potència, així com múltiples configuracions per connectar altaveus en paral·lel o en sèrie.