音频变压器阻抗匹配及案例

音频变压器设计用于音频放大器应用，用于放大器和扬声器的耦合和阻抗匹配

以及升压（增加）或降低（降低）信号电压，变形金刚还有一个非常有用的属性，隔离。由于它们的初级和次级绕组之间没有直接的电气连接，变压器在其输入和输出电路之间提供完全的电气隔离，并且这种隔离特性也可用于放大器和扬声器之间。

我们在此看到关于变压器的部分，变压器是一种电气设备，它允许正弦输入信号（例如音频信号或电压）产生输出信号或电压，而输入侧和输出侧之间没有物理连接。这种耦合是通过在软磁铁芯上缠绕两根（或多根）绝缘铜线的线圈（称为绕组）来实现的。

当AC信号施加到初级输入绕组时，由于软铁芯的感应耦合，在输出次级绕组上出现相应的AC信号。输入和输出线圈之间的匝数比在通过变压器时提供所施加信号的增加或减少。

然后，音频变压器可被视为升压或步进 - 向下型，但不是被缠绕以产生特定的电压输出，音频变压器主要设计用于阻抗匹配。此外，匝数比为1：1的变压器不会改变电压或电流水平，而是将初级电路与次级侧隔离。这种类型的变压器通常称为隔离变压器。

变压器不是智能设备，但可以用作双向设备，使正常的初级输入绕组可以成为输出绕组和正常的次级输出绕组由于这种双向性质，变压器在一个方向上使用时可以提供信号增益，在反向使用时可以提供信号丢失，以帮助匹配不同设备之间的信号或电压电平。

另请注意单个变压器可以具有多个初级或次级绕组，并且这些绕组也可以沿其长度具有多个电连接或“抽头”。多抽头音频变压器的优势在于它们提供不同的电阻抗以及不同的增益或损耗比，使其可用于放大器和扬声器负载的阻抗匹配。

顾名思义，音频变压器设计用于在频率的音频频段内工作，因此可以在输入级（麦克风），输出级（扬声器），级间耦合以及放大器的阻抗匹配中具有应用。在所有情况下，都需要考虑频率响应，主要和次要阻抗以及功率容量。

音频和阻抗匹配变压器在设计上与低频电压和电力变压器类似，但它们在更宽的频率范围。例如，20Hz至20kHz的语音范围。音频变压器还可以在其一个或多个绕组中传导DC，用于数字音频应用以及高频变换电压和电流水平。

音频变压器阻抗匹配

音频变压器的主要应用是阻抗匹配。音频变压器非常适合平衡具有不同输入/输出阻抗的放大器和负载，以实现最大功率传输。

例如，典型的扬声器阻抗范围为4至16欧姆，而阻抗为晶体管放大器的输出级可以是几百欧姆。一个典型的例子是LT700音频变压器，它可以用在放大器的输出级来驱动扬声器。

对于变压器，我们知道初级绕组上的线圈匝数（N P ）与次级绕组上的线圈匝数之比（N S ）被称为“匝数比”。由于在两个绕组的每个单个线圈匝内感应出相同的电压量，因此初级到次级电压比（V P / V S ）将是相同的值作为匝数比。

阻抗匹配音频变压器总是通过其匝数比的平方给出从一个绕组到另一个绕组的阻抗比值。也就是说，它们的阻抗比等于其匝数比的平方以及它的初级到次级电压比的平方，如图所示。

音频变压器阻抗比

其中Z P 是初级绕组阻抗，Z S 是次级绕组阻抗，（N P / N S ）是变压器匝数比，（V P / V S ）是变压器电压比例如，阻抗匹配音频变压器的匝数比（或电压比）为2：1，阻抗比为4：1。

音频变压器示例No1

阻抗比为15：1的音频变压器用于匹配功率放大器的输出与扬声器。如果放大器的输出阻抗为120Ω。计算最大功率传输所需的扬声器的标称阻抗。

然后功率放大器可以有效地驱动8欧姆扬声器。

音频100V线路变压器

另一种非常常见的阻抗匹配应用是100伏线路变压器，用于通过公共广播天文系统传输音乐和语音。这些类型的天花板扬声器系统使用距离功率放大器一定距离的多个扬声器。

通过使用线路隔离变压器，可以将任意数量的低阻抗扬声器连接在一起，使它们能够正确加载放大器提供放大器（源）和扬声器（负载）之间的阻抗匹配，以实现最大功率传输。

通过扬声器电缆的信号功率损耗与电流的平方成正比（P = I 对于给定的电缆电阻，用于公共广播（PA）或tannoy系统的放大器的输出电压使用100伏峰值的标准和恒定电压输出电平（70.7伏有效值）。

例如，驱动8欧姆扬声器的200瓦放大器提供5安培的电流，而使用100伏全功率线路的200瓦放大器仅提供2安培，允许使用更小规格的电缆。但请注意，当驱动线路的功率放大器以全额定功率运行时，此100伏特仅存在于线路上，否则会降低功率（较低的音量）和线路电压。

因此对于100V（ 70.7V rms）线路扬声器系统，线路变压器将音频输出信号电压提升至100伏，以便给定功率输出的传输线电流相对较低，从而减少信号损耗，允许使用更小直径或规格的电缆。 / p>

由于典型扬声器的阻抗通常较低，因此如图所示，连接到100V线路的每个扬声器使用阻抗匹配降压变压器（通常称为线路到音圈变压器）。

p>

100V传输线变压器

>

这里放大器使用升压变压器来提供对于给定的功率输出，在减小的电流下恒定的100伏传输线电压。扬声器并联连接在一起，每个扬声器都有自己的阻抗匹配降压变压器，以降低次级电压并增加电流，从而使100V线路与扬声器的低阻抗相匹配。

优点使用这种类型的音频传输线的是，即使具有不同的阻抗和功率处理能力，许多单独的扬声器，天朗或其他这样的声音致动器也可以连接到单个线路。例如，5瓦时为4欧姆，20瓦时为8欧姆。

通常，传输线匹配变压器有多个连接，称为分接点初级绕组允许为每个单独的扬声器选择合适的功率电平（以及音量）。此外，次级绕组具有类似的分接点，提供不同的阻抗以匹配连接的扬声器。

在这个简单的例子中，100V线对扬声器变压器可以驱动4,8或16欧姆扬声器在次级侧负载，其初级侧的放大器额定功率为4,8和16瓦，具体取决于所选的分接点。实际上，PA系统线路变压器可以选择串联和并联扬声器负载的任意组合，功率处理能力高达几千瓦。

但是，恒压阻抗匹配线路变压器，音频变压器可用于将低阻抗或低信号输入设备（如麦克风，转盘动圈拾音器，线路输入等）连接到放大器或前置放大器。由于输入音频变压器必须在很宽的频率范围内工作，它们通常设计成使其绕组的内部电容与其电感共振，以改善其工作频率范围，从而允许更小的变压器磁芯尺寸。

我们在本教程中已经看到音频变压器，音频变压器用于匹配不同音频设备之间的阻抗，例如，作为线路驱动器的放大器和扬声器之间，或者麦克风和放大器之间的阻抗。阻抗匹配。与在50或60Hz等低频下工作的电力变压器不同，音频变压器设计用于在频率范围内工作，即大约20Hz至20kHz或更高的射频变压器。

到期对于这个宽频带，音频变压器的核心是由特殊等级的钢制成，例如硅钢或具有非常低的磁滞损耗的特殊铁合金。音频变压器的主要缺点之一是它们可能有些笨重且昂贵，但通过使用特殊的芯材料可以实现更小的设计。这是因为作为一般经验法则，变压器的磁芯尺寸随着供电频率的降低而增加。