Transformateur audio

Qu'est-ce qu'un transformateur?

Un transformateur est un appareil électrique statique qui transfère l'énergie entre deux ou plusieurs circuits par induction électromagnétique. Le transformateur peut augmenter ou réduire la tension du signal. Le transformateur n'a pas de connexion directe entre les enroulements primaire et secondaire, l'énergie électrique transférée par induction électromagnétique. En raison de cette propriété isolée entre le primaire et le secondaire, le transformateur fournit des isolations électriques entre le primaire et le secondaire, c'est-à-dire de l'entrée et de la sortie ou vice versa. Nous avons couvert l'article détaillé sur les transformateurs.

Transformateur audio

Un transformateur reçoit un signal d'entrée sinusoïdal et le convertit en un signal de sortie. Pendant ce processus de conversion, il n'y a aucune connexion physique entre ces deux. Cette conversion se produit en fait par les deux ou plusieurs bobines de fil de cuivre isolées (qui sont désignées comme des enroulements) enroulées autour d'un noyau de fer magnétique.

Audio Transformer utilise cette propriété d'isolation et crée une isolation entre les haut-parleurs de sortie ou les circuits audio avec le système d'amplification côté entrée du transformateur. Dans ce cas, le rapport de spires des enroulements primaire et secondaire est fixé à 1: 1. Pour cette raison, le transformateur ne modifie pas la tension ou le niveau de courant. Il ne crée une isolation qu'entre les amplificateurs d'entrée avec le système d'enceintes de sortie.

Outre le transformateur d'isolement, il existe également un autre transformateur audio, qui modifiera le niveau de tension de sortie en fonction du signal CA d'entrée. Le haut-parleur est une charge énorme et doit fournir le courant et la tension requis à travers lui pour produire une vibration sonore appropriée. Un transformateur audio avec fonction Step-up augmentera la tension ou le niveau de courant pour entraîner une charge à travers lui. Il en va de même pour le transformateur Stepdown. Il convertit la tension de plus en plus basse avec la sortie de courant accrue.

Le transformateur audio fournit également des spécifications d'adaptation d'impédance. Lorsque la sortie d'un circuit ou d'un appareil est directement connectée à l'entrée d'un autre appareil, il est très important que l'impédance de sortie de l'appareil et l'impédance d'entrée de l'appareil soient toutes deux adaptées. Un transformateur d'adaptation d'impédance fournit cette caractéristique et convertit une sortie d'impédance plus élevée en une impédance inférieure pour piloter un haut-parleur à faible impédance ou alimenter un autre dispositif à faible impédance.

Fonctionnement du transformateur audio et sa construction

Bien qu'un transformateur audio n'ait pas de connexion physique entre sa bobine primaire et secondaire, le transformateur fournit une fonction bidirectionnelle entre ces deux enroulements. Nous pouvons également utiliser le même côté primaire comme secondaire et secondaire comme primaire. Dans ce cas, le transformateur fournit une perte de signal dans un sens et un gain de signal dans le sens inverse ou vice versa.

Le transformateur audio fonctionne à des fréquences comprises entre 20 Hz et 20 kHz. Ainsi, le fonctionnement d'un transformateur audio a une gamme de fréquences beaucoup plus large.

Comme indiqué ci-dessus, le transformateur audio utilise la technique d' équilibrage d'impédance. Il est très utile pour équilibrer les amplificateurs et les charges (haut-parleur et autres) qui utilisent des impédances d'entrée ou de sortie différentes pour une application de transfert de puissance maximale.

De nos jours, les impédances des haut-parleurs vont de 4 à 16 ohms, généralement des haut-parleurs de 4 ohms, 8 ohms ou 16 ohms sont disponibles, tandis que les amplificateurs à transistors ou à semi-conducteurs utilisent une impédance de sortie de 200 à 300 ohms. Si l'amplificateur est de conception rétro, comme un ancien amplificateur à valve ou à tube, la tension de sortie atteint parfois 300V avec une impédance de 3k. Nous avons besoin d'un transformateur d'adaptation d'impédance qui convertira la haute impédance en basse impédance et devrait convertir la tension et le courant à un niveau qui alimentera directement un haut-parleur.

Un transformateur peut avoir plusieurs enroulements du côté primaire et secondaire. Le rapport entre les enroulements primaire et secondaire, le nombre de spires des bobines du côté primaire (Np) et le nombre de spires des bobines du secondaire (Ns) est appelé le rapport des spires. Ce rapport de tours définit également le rapport de tension primaire et secondaire car la tension est directement proportionnelle aux tours d'enroulement primaire et secondaire.

Donc, N _P / N _S = V _P / V _S

Rapport d'impédance du transformateur audio

L'impédance est le facteur le plus important pour les transformateurs d'adaptation d'impédance. Pour le transformateur d'adaptation d'impédance, le rapport d'impédance entre le primaire et le secondaire peut être calculé en utilisant la spire primaire et secondaire ou la tension de sortie primaire et secondaire.

Pour calculer le rapport d'impédance, nous devons mettre au carré le rapport de tours du transformateur ou le rapport de tension du transformateur.

Dans l'équation ci-dessus, Z _P est l'impédance primaire et Z _S est l'impédance secondaire. N _P / N _S est le rapport de rotation du transformateur et V _P / V _S est le rapport de tension du transformateur. Le rapport d'impédance est le carré du rapport de tours ou du rapport de tension. Ainsi, un transformateur avec un rapport de tours ou un rapport de tension de 4: 1 pourrait fournir un rapport d'impédance de 16: 1.

Exemple

Nous pouvons calculer quelques valeurs pratiques en fonction des formules données ci-dessus.

Supposons qu'un transformateur avec un rapport de 25: 1 tours soit utilisé pour équilibrer la sortie de l'amplificateur de puissance avec un haut-parleur. L'amplificateur de puissance fournit une impédance de sortie de 100 ohms, quelle serait l'impédance nominale du haut-parleur nécessaire pour un transfert de puissance maximal?

Solution:

Ainsi, en utilisant le transformateur de rapport de rotation de 25: 1 sur un amplificateur de puissance 100Ω, nous pourrions piloter efficacement un haut-parleur 4Ω avec un transfert de puissance maximal.

Types de transformateur audio

Comme indiqué dans le segment ci-dessus, le transformateur audio peut être utilisé dans plusieurs applications. Mais généralement, trois types de transformateurs audio sont principalement utilisés à des fins audio.

1. Transformateur d'adaptation d'impédance
2. Intensifiez le transformateur audio avec une large gamme de fréquences qui se situe dans la fréquence audible.
3. Abaissez le transformateur audio avec une large gamme de fréquences qui se situe dans la fréquence audible.

Il existe un autre transformateur audio spécifique également disponible, qui est utile pour les applications audio numériques et fonctionne généralement en haute fréquence.

Les transformateurs peuvent également avoir plusieurs prises primaires et secondaires, ce qui permet à l'utilisateur de changer les périphériques de sortie sans changer le coûteux transformateur audio. Par exemple, un transformateur peut avoir plusieurs prises secondaires pour connecter plusieurs charges avec une impédance de 4 ohms, 8 ohms ou même 16 ohms, mais une seule prise doit être connectée à la charge lorsque vous travaillez avec. De tels transformateurs sont généralement coûteux et peuvent être trouvés dans les systèmes ou amplificateurs rétro musicaux.

Le transformateur peut avoir différents corps selon l'endroit où il serait utilisé. Un transformateur monté sur châssis a besoin d'un châssis de support pour supporter le poids encombrant. En outre, il existe des transformateurs audio montés sur PCB disponibles dans différentes formes et tailles en fonction de leurs spécifications et de leurs utilisations.

Transformateur de microphone

Un transformateur de microphone principalement utilisé pour équilibrer l'impédance entre le système d'amplification et le microphone. C'est essentiel car il y aura une perte de signal due à une impédance déséquilibrée sur l'entrée de l'amplificateur et la sortie du microphone.

Un transformateur de microphone ne réduit pas les bruits de bourdonnement. Un transformateur de microphone a besoin d'une paire torsadée avec des fils de blindage de terre pour se connecter. Le fil se compose de deux conducteurs qui sont étroitement torsadés ensemble et entourés d'une tresse ou d'une feuille conductrice. Ce fil réduit efficacement les bruits de bourdonnement et les interférences sonores externes.

Un transformateur qui a un seul primaire et reçoit une entrée asymétrique, et a un secondaire à prise centrale qui fournit une sortie symétrique, est appelé transformateur Balun. Dans une telle configuration, l'amplificateur obtient un signal parfaitement équilibré.

Transformateur d'entraînement audio de ligne 100V

Il existe de tels scénarios où plusieurs haut-parleurs sont connectés ensemble dans des systèmes de sonorisation à longue portée qui sont connectés à un seul système d'amplification. Le problème survient lorsque de longs fils sont utilisés pour connecter la sortie de l'amplificateur et l'entrée du haut-parleur. La résistance du fil crée des problèmes de qualité du signal et la perte de signal se produit avec une faible amplitude du signal à travers les haut-parleurs.

Pour cette raison, deux transformateurs spéciaux sont utilisés, l'un est step up et un autre est step down. Le transformateur élévateur augmente la tension du signal de sortie audio à 100V. En raison de la formule P (W) = V x A, lorsqu'une tension est augmentée, le courant diminue pour une puissance donnée. La résistance ne serait pas efficace pour le courant de signal faible. Le signal transmettra parfaitement.

À l'autre extrémité, à travers chaque haut-parleur, un transformateur abaisseur avec fonction d'adaptation d'impédance, abaisse le 100 V à la tension du haut-parleur et augmente le courant. Le transformateur correspond également à l'impédance pour un transfert de puissance maximal.

Ce type de transformateurs audio est appelé un transformateur audio correspondant à une ligne de transmission. Ils ont plusieurs connexions du côté primaire et du côté secondaire. En général, les prises latérales principales sont utilisées pour un niveau de puissance approprié, de sorte que le gain d'amplification peut être contrôlé par des connexions de prises. Et le côté secondaire a plusieurs prises qui sont utiles pour connecter différentes enceintes d'impédance à différentes enceintes d'impédance selon le choix et la disponibilité.

De nombreux transformateurs de ligne d'amplificateurs professionnels modernes offrent des capacités de gestion de puissance élevée ainsi que des configurations multiples pour connecter des haut-parleurs en parallèle ou en série.