Transformador de Áudio

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O que é um transformador?

Um transformador é um dispositivo elétrico estático que transfere energia entre dois ou mais circuitos por meio de indução eletromagnética. O transformador pode aumentar ou diminuir a tensão do sinal. O transformador não possui conexão direta entre os enrolamentos primário e secundário, sendo a energia elétrica transferida por indução eletromagnética. Devido a esta propriedade isolada entre primário e secundário, o transformador fornece isolamentos elétricos entre primário e secundário, ou seja, da entrada e saída ou vice-versa. Cobrimos um artigo detalhado sobre Transformadores.

Transformador de Áudio

Um transformador recebe um sinal de entrada senoidal e o converte em um sinal de saída. Durante este processo de conversão, não há conexões físicas entre os dois. Essa conversão realmente acontece por duas ou mais bobinas de fio de cobre isoladas (que são denotadas como enrolamentos ) enroladas em um núcleo de ferro magnético.

O Transformador de áudio usa essa propriedade de isolamento e cria isolamento entre os alto-falantes de saída ou circuitos de áudio com o sistema amplificador de lado de entrada do transformador. Nesse caso, a relação de espiras do enrolamento primário e secundário é fixada em 1: 1. Devido a isso, o transformador não altera o nível de tensão ou corrente. Ele apenas cria isolamento entre os amplificadores de entrada com o sistema de alto-falantes de saída.

Além do transformador de isolamento, há outro transformador de áudio também, que mudará o nível de tensão de saída dependendo do sinal CA de entrada. O alto-falante é uma carga enorme e precisa fornecer a corrente e a voltagem necessárias para produzir a vibração sonora adequada. Um transformador de áudio com recurso de aumento aumentará a tensão ou o nível de corrente para acionar uma carga nele. O mesmo acontece com o transformador Stepdown. Ele converte a tensão de mais alta para mais baixa com o aumento da saída de corrente.

O transformador de áudio também fornece especificações de correspondência de impedância . Quando a saída de um circuito ou dispositivo está diretamente conectada à entrada de outro dispositivo, é muito importante que a impedância de saída do dispositivo e a impedância de entrada do dispositivo sejam correspondidas. Um transformador de casamento de impedância fornece esse recurso e converte a saída de impedância mais alta em impedância mais baixa para acionar um alto-falante de baixa impedância ou alimentar outro dispositivo de baixa impedância.

Trabalho do transformador de áudio e sua construção

Embora um transformador de áudio não tenha uma conexão física entre sua bobina primária e secundária, o transformador fornece recurso bidirecional entre esses dois enrolamentos. Também podemos usar o mesmo lado primário como secundário e o secundário como primário. Nesse caso, o transformador fornece perda de sinal em uma direção e ganho de sinal na direção reversa ou vice-versa.

O transformador de áudio funciona em frequências entre 20 Hz a 20 kHz. Portanto, a operação de um transformador de áudio tem uma faixa de frequência muito mais ampla.

Conforme discutido acima, o transformador de áudio usa a técnica de balanceamento de impedância . É muito útil para equilibrar amplificadores e cargas (alto-falantes e outros) que usam impedâncias de entrada ou saída diferentes para a aplicação de transferência de potência máxima.

Nos dias modernos, as impedâncias dos alto-falantes variam de 4 a 16 ohms, normalmente 4 ohms, 8 ohms ou 16 ohms, enquanto os amplificadores de transistor ou de estado sólido usam impedância de saída de 200 a 300 ohms. Se o amplificador tiver um design retro, como um amplificador valvulado ou valvulado antigo, a tensão de saída às vezes chega a 300 V com impedância de 3k. Precisamos de um transformador de casamento de impedância, que converterá a impedância alta em impedância baixa e deverá converter a tensão e a corrente em um nível que acione diretamente um alto-falante.

Um transformador pode ter vários enrolamentos no lado primário e secundário. A relação entre os enrolamentos primário e secundário, o número de voltas da bobina no lado primário (Np) e um número de voltas da bobina no secundário (Ns) é chamada de relação de voltas . Esta relação de espiras também define a relação de tensão primária e secundária, pois a tensão é diretamente proporcional às espiras do enrolamento primário e secundário.

Então, NP/NS = VP/VS

Taxa de impedância do transformador de áudio

A impedância é o fator mais importante para transformadores de casamento de impedância. Para o transformador de casamento de impedância, a relação de impedância entre o primário e o secundário pode ser calculada usando a volta primária e secundária ou a tensão de saída primária e secundária.

Para calcular a relação de impedância, precisamos elevar ao quadrado a relação de espiras do transformador ou a relação de tensão do transformador.

Na equação acima, ZP  é a impedância primária e ZS é a impedância secundária. NP/NS é a relação de espiras do transformador e VP/VS é a relação de tensão do transformador. A relação de impedância é o quadrado da relação de espiras ou relação de tensão. Portanto, um transformador com relação de espiras de 4: 1 ou relação de tensão pode fornecer relação de impedância de 16: 1.

Exemplo

Podemos calcular alguns valores práticos, dependendo das fórmulas fornecidas acima.

Suponha que um transformador com uma relação de rotação de 25: 1 seja usado para equilibrar a saída do amplificador de potência com um alto-falante. O amplificador de potência fornece impedância de saída de 100 ohms, qual seria a impedância nominal do alto-falante necessária para a transferência de potência máxima?

Solução:

Portanto, usando o transformador de relação de rotação de 25: 1 em um amplificador de potência de 100Ω, poderíamos acionar com eficiência o alto-falante de 4Ω com máxima transferência de potência.

Tipos de transformador de áudio

Conforme discutido no segmento acima, o transformador de áudio pode ser usado em vários aplicativos. Mas, geralmente, três tipos de transformadores de áudio são usados ​​principalmente para fins relacionados a áudio.

  1. Transformador de correspondência de impedância
  2. Intensifique o transformador de áudio com ampla faixa de frequência, que está dentro da frequência audível.
  3. Abaixe o transformador de áudio com ampla faixa de frequência que está dentro da frequência audível.

Há outro transformador de áudio específico também disponível, que é útil para aplicações de áudio digital e geralmente funciona em alta frequência.

Os transformadores também podem ter vários taps primários e secundários, que fornecem flexibilidade ao usuário para alterar os dispositivos de saída sem alterar o dispendioso transformador de áudio. Por exemplo, um transformador pode ter vários taps secundários para conectar várias cargas com 4 ohms, 8 ohms ou até mesmo 16 ohms de impedância, mas apenas um tap precisa ser conectado à carga ao trabalhar com ele. Esses transformadores são geralmente caros e podem ser encontrados em sistemas musicais retro ou amplificadores.

O transformador pode ter corpos diferentes dependendo de onde seria usado. Um transformador de montagem em chassi precisa de um chassi de suporte para suportar o peso volumoso. Além disso, existem transformadores de áudio montados em PCB disponíveis em vários formatos e tamanhos, dependendo de suas especificações e usos.

Transformador de Microfone

Um transformador de microfone usado principalmente para equilibrar a impedância entre o sistema amplificador e o microfone. É essencial, pois haverá perda de sinal devido à impedância desequilibrada na entrada do amplificador e na saída do microfone.

Um transformador de microfone não reduz os ruídos de zumbido. Um transformador de microfone precisa de um par trançado com fios de blindagem de aterramento para conectar. O fio consiste em dois condutores que são firmemente entrelaçados e envolvidos por uma trança ou folha condutora. Este fio reduz efetivamente ruídos de zumbido e interferências de ruído externo.

Um transformador que tem um único primário e recebe uma entrada não balanceada, e tem um secundário com derivação central que fornece uma saída balanceada, é chamado de Transformador Balun. Nessa configuração, o amplificador obtém um sinal perfeitamente equilibrado.

Transformador de unidade de áudio de linha 100V

Existem cenários em que vários alto-falantes são conectados em sistemas de endereço público de longo alcance conectados a um único sistema de amplificador. O problema surge quando fios longos são usados ​​para conectar a saída do amplificador e a entrada do alto-falante. A resistência do fio cria problemas para a qualidade do sinal e a perda de sinal ocorre com uma amplitude de sinal fraca nos alto-falantes.

Devido a isso, dois transformadores especiais são usados, um é Step Up e outro é Step Down . O transformador elevador aumenta a tensão do sinal de saída de áudio para 100V. Devido à Fórmula P (W) = V x A, quando uma tensão é aumentada, a corrente diminui para uma dada potência. A resistência não seria eficaz para a corrente de sinal baixo. O sinal será transmitido perfeitamente.

Na outra extremidade, em cada alto-falante, um transformador abaixador com facilidade de casamento de impedância, reduz 100 V para a tensão do alto-falante e aumenta a corrente. O Transformador também combina a impedância para máxima transferência de potência.

Este tipo de transformador de áudio é chamado de transformador de áudio de correspondência de linha de transmissão . Eles têm várias conexões no lado primário e secundário. Em geral, as derivações laterais primárias são usadas para o nível de potência adequado, portanto, o ganho de amplificação pode ser controlado por conexões de derivação. E o lado secundário tem vários taps que são úteis para conectar diferentes alto-falantes de impedância a diferentes alto-falantes de impedância de acordo com a escolha e disponibilidade.

Muitos transformadores de linha de amplificadores profissionais modernos fornecem recursos de manipulação de alta potência, bem como várias configurações para conectar alto-falantes em paralelo ou em série.

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