Ses Transformatörü
Ses Transformatörü, amplifikatörlerin ve hoparlörlerin bağlanması ve empedans eşleşmesi için ses amplifikatörü uygulamalarında kullanılmak üzere tasarlanmıştır.
Bir voltajı artırmanın veya azaltmanın yanı sıra, transformatörlerin bir başka yararlı özelliği daha vardır: izolasyon . Primer ve sekonder sargıları arasında direkt elektriksel bağlantı olmadığından transformatörler giriş ve çıkış devreleri arasında tam elektriksel izolasyon sağlar ve bu izolasyon özelliği amplifikatörler ve hoparlörler arasında da kullanılabilir.
Transformatörler hakkında bu bölümde, bir transformatör, giriş tarafı ve çıkış tarafı fiziksel olarak birbirine bağlı olmadan sinüzoidal bir giriş sinyalinin (bir ses sinyali veya voltaj gibi) bir çıkış sinyali veya voltajı üretmesine izin veren elektrikli bir cihazdır. diğer. Bu bağlantı, manyetik demir çekirdeğin etrafına sarılmış yalıtılmış bakır telden iki (veya daha fazla) tel bobini (sargılar olarak adlandırılır) ile elde edilir.
Birincil giriş sargısına bir AC sinyali uygulandığında, demir çekirdeğin endüktif kuplajından dolayı çıkış ikincil sargısında karşılık gelen bir AC sinyali görünür. Giriş ve çıkış teli bobinleri arasındaki dönüş oranı, transformatörden geçerken uygulanan sinyalin artmasını veya azalmasını sağlar.
Daha sonra ses transformatörleri, bir yükseltme veya düşürme tipi olarak düşünülebilir, ancak belirli bir voltaj çıkışı üretmek için sarılmak yerine, ses transformatörleri esas olarak empedans uyumu için tasarlanmıştır. Ayrıca, 1:1 dönüş oranına sahip bir transformatör, voltaj veya akım seviyelerini değiştirmez, bunun yerine birincil devreyi ikincil taraftan yalıtır. Bu tip transformatör, genellikle İzolasyon Trafosu olarak bilinir.
Transformatörler akıllı cihazlar değildir, ancak normal birincil giriş sargısının bir çıkış sargısına dönüşebilmesi ve normal ikincil çıkış sargısının bir giriş olabilmesi için çift yönlü cihazlar olarak kullanılabilir ve bu çift yönlü doğası nedeniyle transformatörler kullanıldığında bir sinyal kazancı sağlayabilir. Farklı cihazlar arasında sinyal veya voltaj seviyelerini eşleştirmeye yardımcı olmak için ters kullanıldığında bir yönde veya sinyalda kayıplar olabilir.
Ayrıca, tek bir transformatörün birden fazla birincil veya ikincil sargıya sahip olabileceğini ve bu sargıların uzunlukları boyunca birden fazla elektrik bağlantısı veya “taps” olabileceğini de unutmayın. Çok kademeli ses transformatörlerinin avantajı, farklı elektriksel empedansların yanı sıra farklı kazanç veya kayıp oranları sunmalarıdır ve bu da onları amplifikatörlerin ve hoparlör yüklerinin empedans eşleşmesi için kullanışlı hale getirir.
Adından da anlaşılacağı gibi, ses transformatörleri , frekansların ses bandı içinde çalışmak üzere tasarlanmıştır ve bu nedenle giriş aşamasında (mikrofonlar), çıkış aşamasında (hoparlörler), aşamalar arası bağlantıda ve ayrıca amplifikatörlerin empedans eşleşmesinde uygulamalara sahip olabilir. Her durumda, frekans yanıtı, birincil ve ikincil empedanslar ve güç özelliklerinin tümü dikkate alınmalıdır.
Ses ve empedans uyumlama transformatörleri, tasarım olarak düşük frekanslı voltaj ve güç transformatörlerine benzer, ancak çok daha geniş bir frekans aralığında çalışırlar. Örneğin, 20Hz ila 20kHz ses aralığı. Ses transformatörleri ayrıca dijital ses uygulamalarında kullanım için sargılarından bir veya daha fazlasında DC iletebilir ve ayrıca voltaj ve akım seviyelerini yüksek frekansta dönüştürebilir.
Ses Transformatörü Empedans Eşleştirme
Ses frekans transformatörlerinin ana uygulamalarından biri empedans uyumudur. Ses transformatörleri, maksimum güç aktarımı elde etmek için farklı giriş/çıkış empedanslarına sahip amplifikatörleri ve yükleri birlikte dengelemek için idealdir.
Örneğin, tipik bir hoparlör empedansı 4 ila 16 ohm arasında değişirken, bir transistör amplifikatörünün çıkış aşamasının empedansı birkaç yüz ohm olabilir. Bunun klasik bir örneği, bir hoparlörü sürmek için bir amplifikatörün çıkış aşamasında kullanılabilen LT700 Ses Transformatörüdür.
Bir transformatör için, birincil sargıdaki bobin dönüş sayısı (N P ) ile ikincil sargıdaki bobin dönüş sayısı (N S ) arasındaki orana “dönüş oranı” denir. Gerilimlerinin aynı miktar her iki sargıların her bir bobin sırayla içinde indüklenir için, ikinci gerilim oranı (V primer P / V S ), bu nedenle sarım oranı ile aynı değer olacaktır.
Empedans uyumlu ses transformatörleri her zaman bir sargıdan diğerine empedans oranı değerini dönüş oranlarının karesi ile verir. Yani, empedans oranları, dönüş oranının karesine ve ayrıca gösterildiği gibi birincil ila ikincil voltaj oranının karesine eşittir.
Ses Trafosu Empedans Oranı
Z P birincil sargı empedansı olduğunda, Z S ikincil sargı empedansıdır, (N P /N S ) transformatör dönüş oranıdır ve (V P /V S ) transformatör voltaj oranıdır.
Örneğin 2:1’lik bir dönüş oranına (veya voltaj oranına) sahip olan bir empedans uyumlu ses transformatörü, 4:1’lik bir empedans oranına sahip olacaktır.
Ses Dönüştürücü Soru Örneği 1
Bir güç amplifikatörünün çıkışını bir hoparlöre eşleştirmek için 15:1 empedans oranına sahip bir ses transformatörü kullanılacaktır. Amplifikatörün çıkış empedansı 120Ω ise. Maksimum güç aktarımı için gereken hoparlörün nominal empedansını hesaplayın.
Ardından güç amplifikatörü, 8 ohm’luk bir hoparlörü verimli bir şekilde çalıştırabilir.
100V Hat Ses Transformatörü
Bir diğer çok yaygın empedans eşleştirme uygulaması, genel seslendirme sistemleri üzerinden müzik ve ses iletimi için 100 voltluk hat transformatörleri içindir. Bu tip tavan tabanlı hoparlör sistemleri, güç amplifikatöründen biraz uzakta bulunan birden fazla hoparlör kullanır.
Hat izolasyon transformatörleri kullanılarak, herhangi bir sayıda düşük empedanslı hoparlör, amplifikatörü düzgün şekilde yükleyecek şekilde birbirine bağlanabilir ve maksimum güç aktarımı için amplifikatör (kaynak) ve hoparlörler (yük) arasında empedans eşleşmesi sağlanır.
Hoparlör kabloları yoluyla sinyallerin güç kaybı, belirli bir kablo direnci için akımın karesiyle (P = I 2 R) orantılı olduğundan, genel seslendirme (PA) veya tannoy sistemleri için kullanılan bir amplifikatörün çıkış voltajı standart ve sabit bir voltaj kullanır. 100 volt tepe çıkış seviyesi, (70.7 volt rms).
Örneğin, 8 ohm’luk bir hoparlörü çalıştıran 200 watt’lık bir amplifikatör 5 amperlik bir akım sağlarken, tam güçte 100 voltluk bir hat kullanan 200 watt’lık bir amplifikatör, daha küçük ölçülü kabloların kullanılmasına izin vererek yalnızca 2 amper sağlar. Bununla birlikte, bu 100 voltun yalnızca hattı çalıştıran güç amplifikatörü tam nominal güçte çalıştığında hatta var olduğunu unutmayın, aksi takdirde düşük güç (düşük ses seviyesi) ve hat voltajı olur.
100V (70.7V rms) hat hoparlör sistemi için hat transformatörü, ses çıkış sinyal voltajını 100 volta yükseltir, böylece belirli bir güç çıkışı için iletim hattı akımı nispeten düşük olur, sinyal kayıplarını azaltır ve daha küçük çaplı veya ölçülü kablolara izin verir.
Tipik bir hoparlörün empedansı genellikle düşük olduğundan, gösterildiği gibi 100V hattına bağlı her hoparlör için empedans uyumlu bir düşürme transformatörü (genellikle hat-ses bobini transformatörü olarak adlandırılır) kullanılır.
100V İletim Hattı Transformatörleri
Burada amplifikatör, belirli bir güç çıkışı için azaltılmış akımda 100 voltluk sabit bir iletim hattı voltajı sağlamak için bir yükseltici transformatör kullanır. Hoparlörler, ikincil voltajı azaltmak ve akımı artırmak için kendi empedans uyumlama düşürme transformatörüne sahip olan her bir hoparlöre paralel olarak bağlanır, böylece 100V hattını hoparlörlerin düşük empedanslarıyla eşleştirir.
Bu tip ses iletim hattını kullanmanın avantajı, farklı empedanslara ve güç işleme yeteneklerine sahip olsalar bile birçok bireysel hoparlörün, tannoy’un veya diğer bu tür ses aktüatörlerinin tek bir hatta bağlanabilmesidir. Örneğin, 5 watt’ta 4 ohm veya 20 watt’ta 8 ohm.
Genel olarak iletim hattı eşleştirme transformatörleri, her bir hoparlör için uygun güç seviyelerinin (ve dolayısıyla ses hacminin) seçilmesine izin veren, birincil sargı üzerinde bağlantı noktaları adı verilen çoklu bağlantılara sahiptir. Ayrıca, ikincil sargı, bağlı hoparlörlerinkine uyması için farklı empedanslar sunan benzer kılavuz çekme noktalarına sahiptir.
Bu basit örnekte, 100V hat-hoparlör transformatörü, seçilen bağlantı noktalarına bağlı olarak birincil tarafında 4, 8 ve 16 watt’lık amplifikatör güç dereceleri ile ikincil tarafında 4, 8 veya 16 Ohm hoparlör yüklerini çalıştırabilir. Gerçekte, PA sistem hat transformatörleri, birkaç kilowatt’a kadar güç işleme yetenekleri ile seri ve paralel bağlı hoparlör yüklerinin herhangi bir kombinasyonu için seçilebilir.
Ancak, sabit voltaj empedanslı hat transformatörlerinin yanı sıra, ses transformatörleri, mikrofonlar, döner tabla hareketli bobin alıcıları, hat girişleri vb. gibi düşük empedanslı veya düşük sinyal giriş cihazlarını bir amplifikatöre veya ön amplifikatöre bağlamak için kullanılabilir.
Giriş ses transformatörlerinin geniş bir frekans aralığında çalışması gerektiğinden, genellikle sargılarının dahili kapasitansı, daha küçük bir transformatör çekirdek boyutuna izin vererek çalışma frekans aralığını iyileştirmek için endüktansı ile rezonansa girecek şekilde tasarlanmıştır.
Özetle
Ses transformatörleri hakkındaki bu öğreticide, ses transformatörlerinin farklı ses cihazları arasındaki empedansları eşleştirmek için kullanıldığını, örneğin hat sürücüsü olarak bir amplifikatör ile hoparlör arasında veya empedans eşleştirmesi için bir mikrofon ile bir amplifikatör arasında kullanıldığını gördük.
50 veya 60 Hz gibi düşük frekanslarda çalışan güç transformatörlerinin aksine, ses transformatörleri, radyo frekansı transformatörleri için yaklaşık 20 Hz ila 20 kHz veya çok daha yüksek olan ses frekans aralığında çalışacak şekilde tasarlanmıştır.
Bu geniş frekans bandı nedeniyle, ses transformatörlerinin çekirdeği, silikon çelik gibi özel kalite çeliklerden veya çok düşük histerezis kaybına sahip özel demir alaşımlarından yapılır.
Ses transformatörlerinin ana dezavantajlarından biri, biraz hantal ve pahalı olabilmeleridir, ancak özel çekirdek malzemelerinin kullanılması daha küçük bir tasarıma izin verir. Bunun nedeni, genel bir kural olarak, besleme frekansı azaldıkça bir transformatörün çekirdek boyutunun artmasıdır.
