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音頻變壓器阻抗匹配及案例

模擬對(duì)話 ? 來源:陳年麗 ? 2019-06-24 17:45 ? 次閱讀
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音頻變壓器設(shè)計(jì)用于音頻放大器應(yīng)用,用于放大器和揚(yáng)聲器的耦合和阻抗匹配

以及升壓(增加)或降低(降低)信號(hào)電壓,變形金剛還有一個(gè)非常有用的屬性,隔離。由于它們的初級(jí)和次級(jí)繞組之間沒有直接的電氣連接,變壓器在其輸入和輸出電路之間提供完全的電氣隔離,并且這種隔離特性也可用于放大器和揚(yáng)聲器之間。

我們?cè)诖丝吹疥P(guān)于變壓器的部分,變壓器是一種電氣設(shè)備,它允許正弦輸入信號(hào)(例如音頻信號(hào)或電壓)產(chǎn)生輸出信號(hào)或電壓,而輸入側(cè)和輸出側(cè)之間沒有物理連接。這種耦合是通過在軟磁鐵芯上纏繞兩根(或多根)絕緣銅線的線圈(稱為繞組)來實(shí)現(xiàn)的。

當(dāng)AC信號(hào)施加到初級(jí)輸入繞組時(shí),由于軟鐵芯的感應(yīng)耦合,在輸出次級(jí)繞組上出現(xiàn)相應(yīng)的AC信號(hào)。輸入和輸出線圈之間的匝數(shù)比在通過變壓器時(shí)提供所施加信號(hào)的增加或減少。

然后,音頻變壓器可被視為升壓或步進(jìn) - 向下型,但不是被纏繞以產(chǎn)生特定的電壓輸出,音頻變壓器主要設(shè)計(jì)用于阻抗匹配。此外,匝數(shù)比為1:1的變壓器不會(huì)改變電壓或電流水平,而是將初級(jí)電路與次級(jí)側(cè)隔離。這種類型的變壓器通常稱為隔離變壓器。

變壓器不是智能設(shè)備,但可以用作雙向設(shè)備,使正常的初級(jí)輸入繞組可以成為輸出繞組和正常的次級(jí)輸出繞組由于這種雙向性質(zhì),變壓器在一個(gè)方向上使用時(shí)可以提供信號(hào)增益,在反向使用時(shí)可以提供信號(hào)丟失,以幫助匹配不同設(shè)備之間的信號(hào)或電壓電平。

另請(qǐng)注意單個(gè)變壓器可以具有多個(gè)初級(jí)或次級(jí)繞組,并且這些繞組也可以沿其長(zhǎng)度具有多個(gè)電連接或“抽頭”。多抽頭音頻變壓器的優(yōu)勢(shì)在于它們提供不同的電阻抗以及不同的增益或損耗比,使其可用于放大器和揚(yáng)聲器負(fù)載的阻抗匹配。

顧名思義,音頻變壓器設(shè)計(jì)用于在頻率的音頻頻段內(nèi)工作,因此可以在輸入級(jí)(麥克風(fēng)),輸出級(jí)(揚(yáng)聲器),級(jí)間耦合以及放大器的阻抗匹配中具有應(yīng)用。在所有情況下,都需要考慮頻率響應(yīng),主要和次要阻抗以及功率容量。

音頻和阻抗匹配變壓器在設(shè)計(jì)上與低頻電壓和電力變壓器類似,但它們?cè)诟鼘挼念l率范圍。例如,20Hz至20kHz的語音范圍。音頻變壓器還可以在其一個(gè)或多個(gè)繞組中傳導(dǎo)DC,用于數(shù)字音頻應(yīng)用以及高頻變換電壓和電流水平。

音頻變壓器阻抗匹配

音頻變壓器的主要應(yīng)用是阻抗匹配。音頻變壓器非常適合平衡具有不同輸入/輸出阻抗的放大器和負(fù)載,以實(shí)現(xiàn)最大功率傳輸。

例如,典型的揚(yáng)聲器阻抗范圍為4至16歐姆,而阻抗為晶體管放大器的輸出級(jí)可以是幾百歐姆。一個(gè)典型的例子是LT700音頻變壓器,它可以用在放大器的輸出級(jí)來驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。

對(duì)于變壓器,我們知道初級(jí)繞組上的線圈匝數(shù)(N P )與次級(jí)繞組上的線圈匝數(shù)之比(N S )被稱為“匝數(shù)比”。由于在兩個(gè)繞組的每個(gè)單個(gè)線圈匝內(nèi)感應(yīng)出相同的電壓量,因此初級(jí)到次級(jí)電壓比(V P / V S )將是相同的值作為匝數(shù)比。

阻抗匹配音頻變壓器總是通過其匝數(shù)比的平方給出從一個(gè)繞組到另一個(gè)繞組的阻抗比值。也就是說,它們的阻抗比等于其匝數(shù)比的平方以及它的初級(jí)到次級(jí)電壓比的平方,如圖所示。

音頻變壓器阻抗比

其中Z P 是初級(jí)繞組阻抗,Z S 是次級(jí)繞組阻抗,(N P / N S )是變壓器匝數(shù)比,(V P / V S )是變壓器電壓比例如,阻抗匹配音頻變壓器的匝數(shù)比(或電壓比)為2:1,阻抗比為4:1。

音頻變壓器示例No1

阻抗比為15:1的音頻變壓器用于匹配功率放大器的輸出與揚(yáng)聲器。如果放大器的輸出阻抗為120Ω。計(jì)算最大功率傳輸所需的揚(yáng)聲器的標(biāo)稱阻抗。

然后功率放大器可以有效地驅(qū)動(dòng)8歐姆揚(yáng)聲器。

音頻100V線路變壓器

另一種非常常見的阻抗匹配應(yīng)用是100伏線路變壓器,用于通過公共廣播天文系統(tǒng)傳輸音樂和語音。這些類型的天花板揚(yáng)聲器系統(tǒng)使用距離功率放大器一定距離的多個(gè)揚(yáng)聲器。

通過使用線路隔離變壓器,可以將任意數(shù)量的低阻抗揚(yáng)聲器連接在一起,使它們能夠正確加載放大器提供放大器(源)和揚(yáng)聲器(負(fù)載)之間的阻抗匹配,以實(shí)現(xiàn)最大功率傳輸。

通過揚(yáng)聲器電纜的信號(hào)功率損耗與電流的平方成正比(P = I 對(duì)于給定的電纜電阻,用于公共廣播(PA)或tannoy系統(tǒng)的放大器的輸出電壓使用100伏峰值的標(biāo)準(zhǔn)和恒定電壓輸出電平(70.7伏有效值)。

例如,驅(qū)動(dòng)8歐姆揚(yáng)聲器的200瓦放大器提供5安培的電流,而使用100伏全功率線路的200瓦放大器僅提供2安培,允許使用更小規(guī)格的電纜。但請(qǐng)注意,當(dāng)驅(qū)動(dòng)線路的功率放大器以全額定功率運(yùn)行時(shí),此100伏特僅存在于線路上,否則會(huì)降低功率(較低的音量)和線路電壓。

因此對(duì)于100V( 70.7V rms)線路揚(yáng)聲器系統(tǒng),線路變壓器將音頻輸出信號(hào)電壓提升至100伏,以便給定功率輸出的傳輸線電流相對(duì)較低,從而減少信號(hào)損耗,允許使用更小直徑或規(guī)格的電纜。 / p>

由于典型揚(yáng)聲器的阻抗通常較低,因此如圖所示,連接到100V線路的每個(gè)揚(yáng)聲器使用阻抗匹配降壓變壓器(通常稱為線路到音圈變壓器)。

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100V傳輸線變壓器

>

這里放大器使用升壓變壓器來提供對(duì)于給定的功率輸出,在減小的電流下恒定的100伏傳輸線電壓。揚(yáng)聲器并聯(lián)連接在一起,每個(gè)揚(yáng)聲器都有自己的阻抗匹配降壓變壓器,以降低次級(jí)電壓并增加電流,從而使100V線路與揚(yáng)聲器的低阻抗相匹配。

優(yōu)點(diǎn)使用這種類型的音頻傳輸線的是,即使具有不同的阻抗和功率處理能力,許多單獨(dú)的揚(yáng)聲器,天朗或其他這樣的聲音致動(dòng)器也可以連接到單個(gè)線路。例如,5瓦時(shí)為4歐姆,20瓦時(shí)為8歐姆。

通常,傳輸線匹配變壓器有多個(gè)連接,稱為分接點(diǎn)初級(jí)繞組允許為每個(gè)單獨(dú)的揚(yáng)聲器選擇合適的功率電平(以及音量)。此外,次級(jí)繞組具有類似的分接點(diǎn),提供不同的阻抗以匹配連接的揚(yáng)聲器。

在這個(gè)簡(jiǎn)單的例子中,100V線對(duì)揚(yáng)聲器變壓器可以驅(qū)動(dòng)4,8或16歐姆揚(yáng)聲器在次級(jí)側(cè)負(fù)載,其初級(jí)側(cè)的放大器額定功率為4,8和16瓦,具體取決于所選的分接點(diǎn)。實(shí)際上,PA系統(tǒng)線路變壓器可以選擇串聯(lián)和并聯(lián)揚(yáng)聲器負(fù)載的任意組合,功率處理能力高達(dá)幾千瓦。

但是,恒壓阻抗匹配線路變壓器,音頻變壓器可用于將低阻抗或低信號(hào)輸入設(shè)備(如麥克風(fēng),轉(zhuǎn)盤動(dòng)圈拾音器,線路輸入等)連接到放大器或前置放大器。由于輸入音頻變壓器必須在很寬的頻率范圍內(nèi)工作,它們通常設(shè)計(jì)成使其繞組的內(nèi)部電容與其電感共振,以改善其工作頻率范圍,從而允許更小的變壓器磁芯尺寸。

我們?cè)诒?a href="http://www.socialnewsupdate.com/v/" target="_blank">教程中已經(jīng)看到音頻變壓器,音頻變壓器用于匹配不同音頻設(shè)備之間的阻抗,例如,作為線路驅(qū)動(dòng)器的放大器和揚(yáng)聲器之間,或者麥克風(fēng)和放大器之間的阻抗。阻抗匹配。與在50或60Hz等低頻下工作的電力變壓器不同,音頻變壓器設(shè)計(jì)用于在頻率范圍內(nèi)工作,即大約20Hz至20kHz或更高的射頻變壓器。

到期對(duì)于這個(gè)寬頻帶,音頻變壓器的核心是由特殊等級(jí)的鋼制成,例如硅鋼或具有非常低的磁滯損耗的特殊鐵合金。音頻變壓器的主要缺點(diǎn)之一是它們可能有些笨重且昂貴,但通過使用特殊的芯材料可以實(shí)現(xiàn)更小的設(shè)計(jì)。這是因?yàn)樽鳛橐话憬?jīng)驗(yàn)法則,變壓器的磁芯尺寸隨著供電頻率的降低而增加。

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