- Máy biến áp là gì?
- Biến áp âm thanh
- Hoạt động của biến áp âm thanh và cấu tạo của nó
- Tỷ lệ trở kháng biến áp âm thanh
- Thí dụ
- Các loại biến áp âm thanh
- Biến áp micrô
- Biến áp truyền động âm thanh dòng 100V
Máy biến áp là gì?
Máy biến áp là một thiết bị điện tĩnh truyền năng lượng giữa hai hay nhiều đoạn mạch thông qua hiện tượng cảm ứng điện từ. Máy biến áp có thể Bước lên hoặc Bước xuống tín hiệu điện áp. Máy biến áp không có kết nối trực tiếp giữa cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp, năng lượng điện được chuyển bằng cách sử dụng cảm ứng điện từ. Do tính chất cách ly này giữa sơ cấp và thứ cấp, máy biến áp cung cấp cách ly điện giữa sơ cấp và thứ cấp, có nghĩa là từ đầu vào và đầu ra hoặc ngược lại. Chúng tôi đã đề cập đến bài viết chi tiết về Transformers.
Biến áp âm thanh
Máy biến áp nhận tín hiệu đầu vào hình sin và chuyển nó thành tín hiệu đầu ra. Trong quá trình chuyển đổi này, không có kết nối vật lý nào giữa hai điều này. Sự chuyển đổi này thực sự xảy ra bởi hai hoặc nhiều cuộn dây đồng cách điện (được ký hiệu là cuộn dây) quấn quanh một lõi sắt từ tính.
Biến áp âm thanh sử dụng đặc tính cách ly này và tạo ra sự cách ly giữa loa đầu ra hoặc mạch âm thanh với hệ thống khuếch đại phía đầu vào của biến áp. Trong trường hợp này, tỷ số vòng dây cuộn sơ cấp và thứ cấp được cố định là 1: 1. Do đó, máy biến áp không làm thay đổi mức điện áp hoặc dòng điện. Nó chỉ tạo ra sự cách ly giữa Bộ khuếch đại đầu vào với hệ thống loa đầu ra.
Ngoài biến áp cách ly còn có một biến áp âm thanh khác, sẽ thay đổi mức điện áp đầu ra tùy thuộc vào tín hiệu AC đầu vào. Loa là một tải rất lớn và cần cung cấp dòng điện và điện áp cần thiết trên nó để tạo ra độ rung âm thanh thích hợp. Một âm thanh biến áp với tính năng Step-up sẽ đẩy mạnh điện áp hay mức độ hiện tại để lái xe tải qua nó. Điều tương tự cũng xảy ra đối với máy biến áp Stepdown. Nó chuyển đổi điện áp từ cao hơn xuống thấp hơn với đầu ra dòng điện tăng lên.
Biến áp âm thanh cũng cung cấp thông số kỹ thuật phù hợp trở kháng. Khi đầu ra của một mạch hoặc thiết bị được kết nối trực tiếp với đầu vào của thiết bị khác, điều rất quan trọng là trở kháng đầu ra của thiết bị và trở kháng đầu vào của thiết bị phải phù hợp với nhau. Một biến áp phù hợp trở kháng cung cấp tính năng này và chuyển đổi đầu ra trở kháng cao hơn thành trở kháng thấp hơn để điều khiển loa có trở kháng thấp hoặc cấp cho một thiết bị trở kháng thấp khác.
Hoạt động của biến áp âm thanh và cấu tạo của nó
Mặc dù máy biến áp Âm thanh không có kết nối vật lý giữa cuộn dây chính và cuộn thứ cấp, nhưng máy biến áp cung cấp tính năng hai chiều giữa hai cuộn dây này. Chúng ta cũng có thể sử dụng cùng một phía chính là phụ và phụ là chính. Trong trường hợp này, máy biến áp cung cấp tín hiệu mất mát theo một hướng và tín hiệu tăng ích theo hướng ngược lại hoặc ngược lại.
Biến áp âm thanh hoạt động ở tần số từ 20 Hz đến 20 kHz. Vì vậy, hoạt động của Biến áp âm thanh có dải tần rộng hơn nhiều.
Như đã thảo luận ở trên, biến áp âm thanh sử dụng kỹ thuật cân bằng trở kháng. Nó rất hữu ích để cân bằng bộ khuếch đại và tải (Loa và thiết bị khác) sử dụng trở kháng đầu vào hoặc đầu ra khác nhau cho ứng dụng truyền công suất tối đa.
Trong thời hiện đại, trở kháng của loa nằm trong khoảng từ 4 đến 16 ohms, thường có loa 4 ohms, 8 ohms hoặc 16 ohms trong khi bộ khuếch đại Transistor hoặc Solid state sử dụng trở kháng đầu ra 200 - 300 ohms. Nếu bộ khuếch đại là thiết kế cổ điển, chẳng hạn như bộ khuếch đại Van hoặc ống cũ thì điện áp đầu ra đôi khi đạt 300V với trở kháng 3k. Chúng ta cần biến áp phù hợp trở kháng sẽ chuyển đổi Trở kháng cao thành trở kháng thấp và phải chuyển đổi điện áp và dòng điện thành một mức sẽ trực tiếp điều khiển loa.
Máy biến áp có thể có nhiều cuộn dây ở phía sơ cấp và thứ cấp. Tỷ số giữa cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp, số vòng dây ở phía sơ cấp (Np) và số vòng dây ở thứ cấp (Ns) được gọi là tỷ số vòng dây. Tỷ số vòng dây này cũng xác định tỷ số điện áp sơ cấp và thứ cấp vì điện áp tỷ lệ thuận với số vòng dây cuộn sơ cấp và thứ cấp.
Vì vậy, N P / N S = V P / V S
Tỷ lệ trở kháng biến áp âm thanh
Trở kháng là yếu tố quan trọng nhất để máy biến áp phù hợp trở kháng. Đối với máy biến áp phù hợp trở kháng, tỷ số trở kháng giữa sơ cấp và thứ cấp có thể được tính bằng cách sử dụng lượt sơ cấp và thứ cấp hoặc điện áp đầu ra sơ cấp và thứ cấp.
Để tính tỷ số trở kháng, chúng ta cần bình phương tỷ số vòng dây máy biến áp hoặc tỷ số điện áp máy biến áp.
Trong phương trình trên, Z P là trở kháng sơ cấp và Z S là trở kháng thứ cấp. N P / N S là tỷ số vòng dây của máy biến áp và V P / V S là tỷ số điện áp của máy biến áp. Tỷ lệ trở kháng là bình phương của tỷ số vòng hoặc tỷ lệ điện áp. Vì vậy, một máy biến áp có tỷ lệ vòng dây hoặc tỷ lệ điện áp 4: 1 có thể cung cấp tỷ lệ trở kháng 16: 1.
Thí dụ
Chúng ta có thể tính toán một số giá trị thực tế tùy thuộc vào các công thức được đưa ra ở trên.
Giả sử, một máy biến áp có tỷ lệ vòng quay 25: 1 được sử dụng để cân bằng đầu ra của bộ khuếch đại công suất với loa. Bộ khuếch đại công suất cung cấp trở kháng đầu ra 100 ohms, trở kháng loa danh định cần thiết để truyền công suất tối đa là bao nhiêu?
Giải pháp:
Vì vậy, bằng cách sử dụng biến áp tỷ lệ lần lượt 25: 1 trên bộ khuếch đại công suất 100Ω, chúng tôi có thể điều khiển Loa lớn 4Ω một cách hiệu quả với mức truyền công suất tối đa.
Các loại biến áp âm thanh
Như đã thảo luận trong phần trên, Biến áp âm thanh có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng. Nhưng nhìn chung, ba loại Biến áp âm thanh chủ yếu được sử dụng cho các mục đích liên quan đến âm thanh.
- Trở kháng phù hợp với Biến áp
- Nâng cấp Bộ biến đổi âm thanh với dải tần rộng nằm trong tần số nghe được.
- Bước xuống Biến áp âm thanh với dải tần rộng nằm trong tần số nghe được.
Có một biến áp Âm thanh cụ thể khác cũng có sẵn, rất hữu ích cho các ứng dụng âm thanh kỹ thuật số và thường hoạt động ở tần số cao.
Máy biến áp cũng có thể có nhiều vòi chính và phụ, cung cấp khả năng linh hoạt cho người dùng để thay đổi thiết bị đầu ra mà không cần thay đổi biến áp âm thanh tốn kém. Ví dụ, một máy biến áp có thể có nhiều vòi thứ cấp để kết nối nhiều tải với trở kháng 4 ohms, 8 ohms hoặc thậm chí 16 ohms nhưng chỉ cần một vòi để kết nối với tải khi làm việc với nó. Các máy biến áp như vậy thường đắt tiền và có thể được tìm thấy trong các hệ thống âm nhạc cổ điển hoặc bộ khuếch đại.
Máy biến áp có thể có các thân khác nhau tùy thuộc vào nơi nó sẽ được sử dụng. Máy biến áp lắp khung cần có khung đỡ để đỡ trọng lượng cồng kềnh. Ngoài ra, có các máy biến áp âm thanh gắn PCB có sẵn với nhiều hình dạng và kích thước khác nhau tùy thuộc vào thông số kỹ thuật và cách sử dụng của chúng.
Biến áp micrô
Một biến áp micrô chủ yếu được sử dụng để cân bằng trở kháng giữa hệ thống Bộ khuếch đại và micrô. Điều cần thiết là sẽ có mất tín hiệu do trở kháng không cân bằng trên đầu vào Bộ khuếch đại và đầu ra micrô.
Biến áp micrô không làm giảm tiếng ồn Hum. Một máy biến áp micrô cần một cặp xoắn với các dây che chắn nối đất để kết nối. Dây dẫn bao gồm hai dây dẫn được xoắn chặt chẽ với nhau và được bao quanh bởi một bện hoặc lá dẫn điện. Dây này làm giảm hiệu quả tiếng ồn ào và nhiễu bên ngoài.
Một máy biến áp có một đầu vào chính duy nhất và nhận đầu vào không cân bằng, và có một đầu vào thứ cấp ở giữa cung cấp đầu ra cân bằng, được gọi là Máy biến áp Balun. Trong cấu hình như vậy, Bộ khuếch đại có được tín hiệu cân bằng hoàn hảo.
Biến áp truyền động âm thanh dòng 100V
Có những trường hợp như vậy khi nhiều loa được kết nối với nhau trong hệ thống truyền thanh công cộng tầm xa được kết nối với một hệ thống khuếch đại duy nhất. Sự cố xảy ra khi sử dụng dây dài để kết nối đầu ra Bộ khuếch đại và đầu vào Loa. Điện trở dây tạo ra rắc rối cho chất lượng tín hiệu và mất tín hiệu xảy ra với biên độ tín hiệu kém qua loa.
Do đó, hai máy biến áp đặc biệt được sử dụng, một máy biến áp lên và một máy biến áp khác là Step Down. Biến áp nấc tăng điện áp tín hiệu đầu ra âm thanh lên 100V. Do công thức P (W) = V x A, khi tăng điện áp thì dòng điện giảm theo một công suất nhất định. Điện trở sẽ không hiệu quả đối với dòng tín hiệu thấp. Tín hiệu sẽ truyền một cách hoàn hảo.
Ở đầu bên kia, trên mỗi loa, một biến áp bước xuống với cơ sở phù hợp trở kháng, Giảm 100V xuống điện áp loa và tăng dòng điện. Biến áp cũng phù hợp với trở kháng để truyền công suất tối đa.
Loại máy biến áp âm thanh này được gọi là máy biến áp âm thanh phù hợp đường truyền. Chúng có nhiều kết nối ở cả mặt chính và phụ. Nói chung, các vòi bên sơ cấp được sử dụng cho mức công suất phù hợp do đó có thể điều khiển độ lợi khuếch đại bằng các kết nối vòi. Và mặt phụ có nhiều vòi hữu ích để kết nối các loa trở kháng khác nhau với loa trở kháng khác nhau tùy theo lựa chọn và tính khả dụng.
Nhiều biến thế dòng Amplifier Chuyên nghiệp hiện đại cung cấp khả năng xử lý công suất cao cũng như nhiều cấu hình để kết nối song song hoặc nối tiếp, loa với nhau.