- Transformer คืออะไร?
- หม้อแปลงเสียง
- การทำงานของ Audio Transformer และโครงสร้าง
- อัตราส่วนความต้านทานของหม้อแปลงเสียง
- ตัวอย่าง
- ประเภทของตัวแปลงเสียง
- หม้อแปลงไมโครโฟน
- หม้อแปลงไดรฟ์เสียง 100V Line
Transformer คืออะไร?
หม้อแปลงไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าสถิตย์ที่ถ่ายโอนพลังงานระหว่างสองวงจรหรือมากกว่าผ่านการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า หม้อแปลงสามารถStep upหรือStep downสัญญาณแรงดันไฟฟ้า หม้อแปลงไม่มีการเชื่อมต่อโดยตรงระหว่างขดลวดปฐมภูมิและทุติยภูมิพลังงานไฟฟ้าที่ถ่ายโอนโดยใช้การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า เนื่องจากคุณสมบัติที่แยกได้ระหว่างหลักและรองนี้หม้อแปลงจึงให้การแยกทางไฟฟ้าระหว่างหลักและรองซึ่งหมายถึงจากอินพุตและเอาต์พุตหรือในทางกลับกัน เราได้กล่าวถึงบทความโดยละเอียดเกี่ยวกับ Transformers
หม้อแปลงเสียง
Transformer รับสัญญาณอินพุตไซน์และแปลงเป็นสัญญาณเอาท์พุต ระหว่างกระบวนการแปลงนี้ไม่มีการเชื่อมต่อทางกายภาพระหว่างสองสิ่งนี้ การแปลงนี้เกิดขึ้นจริงโดยขดลวดทองแดงหุ้มฉนวนสองเส้นขึ้นไป (ซึ่งแสดงว่าเป็นขดลวด) พันรอบแกนเหล็กแม่เหล็ก
Audio Transformer ใช้คุณสมบัติการแยกนี้และสร้างการแยกระหว่างลำโพงเอาต์พุตหรือวงจรเสียงด้วยระบบแอมพลิฟายเออร์ด้านอินพุตของหม้อแปลง ในกรณีดังกล่าวประถมศึกษาและมัธยมศึกษาที่คดเคี้ยวอัตราส่วนผลัดกันจับจ้องไปที่ 1: 1 ด้วยเหตุนี้หม้อแปลงจึงไม่เปลี่ยนแปลงระดับแรงดันไฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้า จะสร้างการแยกระหว่างอินพุทแอมป์กับระบบลำโพงเอาต์พุตเท่านั้น
นอกจากหม้อแปลงแยกแล้วยังมีหม้อแปลงเสียงอีกตัวหนึ่งด้วยซึ่งจะเปลี่ยนระดับแรงดันไฟฟ้าขาออกขึ้นอยู่กับสัญญาณ AC อินพุต ลำโพงมีน้ำหนักมากและจำเป็นต้องให้กระแสและแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการเพื่อให้เกิดการสั่นสะเทือนของเสียงที่เหมาะสมเสียงหม้อแปลงไฟฟ้าที่มีคุณสมบัติขั้นตอนขึ้นจะก้าวขึ้นแรงดันไฟฟ้าหรือระดับปัจจุบันที่จะขับรถโหลดข้ามมัน เช่นเดียวกันกับหม้อแปลง Stepdown ด้วย จะแปลงแรงดันไฟฟ้าจากสูงไปต่ำด้วยเอาท์พุทปัจจุบันที่เพิ่มขึ้น
หม้อแปลงเสียงนอกจากนี้ยังมีรายละเอียดความต้านทานการจับคู่เมื่อเอาต์พุตของวงจรหรืออุปกรณ์หนึ่งเชื่อมต่อโดยตรงกับอินพุตของอุปกรณ์อื่นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งที่อิมพีแดนซ์เอาต์พุตของอุปกรณ์และอิมพีแดนซ์อินพุตของอุปกรณ์จะต้องตรงกัน หม้อแปลงจับคู่อิมพีแดนซ์ให้คุณสมบัตินี้และแปลงเอาต์พุตอิมพีแดนซ์ที่สูงขึ้นเป็นอิมพีแดนซ์ที่ต่ำลงเพื่อขับลำโพงอิมพีแดนซ์ต่ำหรือป้อนไปยังอุปกรณ์อิมพีแดนซ์ต่ำอื่น
การทำงานของ Audio Transformer และโครงสร้าง
แม้ว่าหม้อแปลงเสียงจะไม่มีการเชื่อมต่อทางกายภาพระหว่างขดลวดหลักและขดลวดทุติยภูมิ แต่หม้อแปลงไฟฟ้าก็มีคุณสมบัติแบบสองทิศทางระหว่างขดลวดทั้งสองนี้ เรายังสามารถใช้ด้านหลักเดียวกันกับรองและรองเป็นหลัก ในกรณีเช่นนี้หม้อแปลงจะให้สัญญาณสูญเสียในทิศทางเดียวและได้รับสัญญาณในทิศทางย้อนกลับหรือในทางกลับกัน
หม้อแปลงเสียงทำงานที่ความถี่ระหว่าง 20 Hz ถึง 20 kHz ดังนั้นการทำงานของหม้อแปลงเสียงจึงมีช่วงความถี่ที่กว้างขึ้นมาก
ตามที่กล่าวไว้ข้างต้นหม้อแปลงเสียงใช้เทคนิคการปรับสมดุลอิมพีแดนซ์ มีประโยชน์มากสำหรับการปรับสมดุลแอมพลิฟายเออร์และโหลด (ลำโพงและอื่น ๆ) ที่ใช้อิมพีแดนซ์อินพุตหรือเอาต์พุตที่แตกต่างกันสำหรับแอพพลิเคชั่นถ่ายโอนกำลังสูงสุด
ในยุคปัจจุบันอิมพีแดนซ์ของลำโพงมีตั้งแต่ 4 ถึง 16 โอห์มโดยทั่วไปมีลำโพง 4 โอห์ม 8 โอห์มหรือ 16 โอห์มในขณะที่แอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์หรือโซลิดสเตตใช้อิมพีแดนซ์เอาต์พุต 200-300 โอห์ม หากแอมพลิฟายเออร์เป็นแบบย้อนยุคเช่นแอมพลิฟายเออร์ Valve หรือ Tube แบบเก่าแรงดันเอาต์พุตบางครั้งถึง 300V พร้อมอิมพีแดนซ์ 3k เราต้องการหม้อแปลงจับคู่อิมพีแดนซ์ซึ่งจะแปลงอิมพีแดนซ์สูงเป็นอิมพีแดนซ์ต่ำและควรแปลงแรงดันและกระแสให้อยู่ในระดับที่จะขับเคลื่อนลำโพงโดยตรง
หม้อแปลงสามารถมีหลายขดลวดในด้านหลักและด้านทุติยภูมิ อัตราส่วนระหว่างขดลวดประถมศึกษาและมัธยมศึกษาจำนวนของขดลวดผลัดกันในด้านหลัก (Np) และจำนวนรอบขดลวดในรอง (NS) เรียกว่าอัตราการผลัดอัตราส่วนการหมุนนี้ยังกำหนดอัตราส่วนแรงดันไฟฟ้าหลักและรองเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าเป็นสัดส่วนโดยตรงกับการหมุนของขดลวดหลักและรอง
ดังนั้น N P / N S = V P / V S
อัตราส่วนความต้านทานของหม้อแปลงเสียง
อิมพีแดนซ์เป็นปัจจัยที่สำคัญที่สุดสำหรับหม้อแปลงจับคู่อิมพีแดนซ์ สำหรับหม้อแปลงที่จับคู่อิมพีแดนซ์อัตราส่วนอิมพีแดนซ์ระหว่างหลักและรองสามารถคำนวณได้โดยใช้การเลี้ยวหลักและรองหรือแรงดันเอาต์พุตหลักและรอง
ในการคำนวณอัตราส่วนอิมพีแดนซ์เราต้องกำลังสองอัตราส่วนการเปลี่ยนหม้อแปลงหรืออัตราส่วนแรงดันไฟฟ้าของหม้อแปลง
ในสมการข้างต้น Z P คืออิมพีแดนซ์หลักและ Z Sคืออิมพีแดนซ์รอง N P / N Sคืออัตราส่วนรอบของหม้อแปลงและ V P / V Sคืออัตราส่วนแรงดันไฟฟ้าของหม้อแปลง อัตราส่วนอิมพีแดนซ์คืออัตราส่วนกำลังสองหรืออัตราส่วนแรงดันไฟฟ้า ดังนั้นหม้อแปลงที่มีอัตราส่วน 4: 1 รอบหรืออัตราส่วนแรงดันไฟฟ้าสามารถให้อัตราส่วนอิมพีแดนซ์ 16: 1
ตัวอย่าง
เราสามารถคำนวณค่าที่ใช้ได้จริงขึ้นอยู่กับสูตรที่ระบุข้างต้น
สมมติว่าหม้อแปลงที่มีอัตราส่วนรอบ 25: 1 จะใช้เพื่อปรับสมดุลเอาต์พุตของเพาเวอร์แอมป์กับลำโพง เพาเวอร์แอมป์ให้อิมพีแดนซ์เอาต์พุต 100 โอห์มอะไรคืออิมพีแดนซ์ของลำโพงเล็กน้อยที่จำเป็นสำหรับการถ่ายโอนพลังงานสูงสุด?
วิธีการแก้:
ดังนั้นการใช้หม้อแปลงอัตราส่วน 25: 1 เทิร์นกับเพาเวอร์แอมป์100Ωเราจึงสามารถขับลำโพง4Ω Loud ได้อย่างมีประสิทธิภาพพร้อมการถ่ายโอนพลังงานสูงสุด
ประเภทของตัวแปลงเสียง
ตามที่กล่าวไว้ในส่วนข้างต้นหม้อแปลงเสียงสามารถใช้งานได้หลากหลาย แต่โดยทั่วไปแล้วAudio Transformers สามประเภทส่วนใหญ่จะใช้เพื่อวัตถุประสงค์ที่เกี่ยวข้องกับเสียง
- อิมพีแดนซ์ที่ตรงกับ Transformer
- ยกระดับ Audio Transformer ด้วยช่วงความถี่กว้างซึ่งอยู่ภายในความถี่เสียง
- ลดขั้นตอน Audio Transformer ที่มีช่วงความถี่กว้างซึ่งอยู่ในความถี่เสียง
นอกจากนี้ยังมีหม้อแปลงเสียงเฉพาะอีกชนิดหนึ่งซึ่งมีประโยชน์สำหรับแอปพลิเคชั่นเสียงดิจิตอลและโดยทั่วไปจะทำงานในความถี่สูง
หม้อแปลงยังสามารถมีก๊อกหลักและรองหลายตัวซึ่งให้ความยืดหยุ่นแก่ผู้ใช้ในการเปลี่ยนอุปกรณ์เอาท์พุตโดยไม่ต้องเปลี่ยนหม้อแปลงเสียงที่มีราคาแพง ตัวอย่างเช่นหม้อแปลงสามารถมีต๊าปรองหลายตัวเพื่อเชื่อมต่อโหลดหลายตัวที่มี 4 โอห์ม 8 โอห์มหรือแม้แต่อิมพีแดนซ์ 16 โอห์ม แต่ต้องเชื่อมต่อกับโหลดเพียงครั้งเดียวเมื่อทำงานกับมัน หม้อแปลงดังกล่าวมักมีราคาแพงและสามารถพบได้ในระบบดนตรีย้อนยุคหรือเครื่องขยายเสียง
หม้อแปลงสามารถมีตัวถังที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับว่าจะนำไปใช้ที่ใด ตัวถังติดตั้งหม้อแปลงต้องการตัวถังสนับสนุนเพื่อรองรับน้ำหนักขนาดใหญ่ นอกจากนี้ยังมีหม้อแปลงเสียงแบบติดตั้งบน PCB ที่มีให้เลือกหลายรูปแบบและขนาดขึ้นอยู่กับข้อกำหนดและลักษณะการใช้งาน
หม้อแปลงไมโครโฟน
หม้อแปลงไมโครโฟนส่วนใหญ่ใช้เพื่อปรับสมดุลความต้านทานระหว่างระบบเครื่องขยายเสียงและไมโครโฟน เป็นสิ่งสำคัญเนื่องจากจะมีการสูญเสียสัญญาณเนื่องจากอิมพีแดนซ์ไม่สมดุลกับอินพุตของเครื่องขยายเสียงและเอาต์พุตไมโครโฟน
หม้อแปลงไมโครโฟนไม่ลดเสียงฮัม หม้อแปลงไมโครโฟนต้องการคู่บิดที่มีสายป้องกันพื้นเพื่อเชื่อมต่อ ลวดประกอบด้วยตัวนำสองตัวซึ่งบิดให้แน่นพร้อมกับล้อมรอบด้วยเปียนำหรือฟอยล์ สายนี้ช่วยลดเสียงฟู่และเสียงรบกวนจากภายนอกได้อย่างมีประสิทธิภาพ
หม้อแปลงที่มีหลักเดียวและได้รับอินพุตที่ไม่สมดุลและมีตัวรองเคาะตรงกลางซึ่งให้เอาต์พุตที่สมดุลเรียกว่าBalun Transformer ในการกำหนดค่าดังกล่าวแอมพลิฟายเออร์จะได้รับสัญญาณสมดุลที่สมบูรณ์แบบ
หม้อแปลงไดรฟ์เสียง 100V Line
มีสถานการณ์ดังกล่าวที่มีการเชื่อมต่อลำโพงหลายตัวเข้าด้วยกันในระบบเสียงประกาศสาธารณะระยะไกลซึ่งเชื่อมต่อกับระบบเครื่องขยายเสียงเดียว ปัญหามาถึงเมื่อใช้สายไฟยาวเพื่อเชื่อมต่อเอาต์พุตเครื่องขยายเสียงและอินพุตลำโพง ความต้านทานของสายไฟจะสร้างปัญหาให้กับคุณภาพของสัญญาณและการสูญเสียสัญญาณเกิดขึ้นกับความกว้างของสัญญาณที่ไม่ดีในลำโพง
เนื่องจากนี้สองหม้อแปลงพิเศษที่มีการใช้อย่างใดอย่างหนึ่งเป็นขั้นตอนขึ้นและอีกคนหนึ่งคือขั้นตอนลงหม้อแปลงแบบ step-up จะเพิ่มแรงดันสัญญาณเอาต์พุตเสียงเป็น 100V เนื่องจากสูตร P (W) = V x A เมื่อแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นกระแสจะลดลงสำหรับกำลังที่กำหนด ความต้านทานจะไม่มีผลกับกระแสสัญญาณต่ำ สัญญาณจะส่งได้อย่างสมบูรณ์แบบ
ในอีกด้านหนึ่งในลำโพงแต่ละตัวซึ่งเป็นหม้อแปลงแบบ step-down พร้อมอุปกรณ์จับคู่อิมพีแดนซ์ลดระดับ 100V เป็นแรงดันไฟฟ้าของลำโพงและเพิ่มกระแส Transformer ยังจับคู่อิมพีแดนซ์สำหรับการถ่ายโอนพลังงานสูงสุด
ประเภทของหม้อแปลงเสียงนี้เรียกว่าสายส่งหม้อแปลงเสียงมีการเชื่อมต่อที่หลากหลายทั้งในด้านหลักและด้านรอง โดยทั่วไปต๊าปด้านหลักจะใช้สำหรับระดับพลังงานที่เหมาะสมดังนั้นจึงสามารถควบคุมอัตราขยายกำลังขยายได้โดยการเชื่อมต่อด้วยการแตะ และด้านที่สองมีก๊อกหลายอันซึ่งมีประโยชน์ในการเชื่อมต่อลำโพงอิมพีแดนซ์ที่แตกต่างกันกับลำโพงอิมพีแดนซ์ที่แตกต่างกันตามตัวเลือกและความพร้อมใช้งาน
หม้อแปลงสายแอมพลิฟายเออร์ระดับมืออาชีพที่ทันสมัยจำนวนมากให้ความสามารถในการจัดการพลังงานสูงตลอดจนการกำหนดค่าต่างๆเพื่อเชื่อมต่อขนานหรือซีรีส์ลำโพงเข้าด้วยกัน