آموزش الکترونیک

ترانسفورماتور صوتی چیست و چگونه کار میکند؟

ترانسفورماتور چیست ؟ ترانسفورماتور یک وسیله ی الکتریکی ساکن است که انرژی را بین دو یا چند مدار از طریق القای الکترومغناطیسی انتقال میدهد. ترانسفورماتور میتواند ولتاژ سیگنال را افزایش یا کاهش دهد. ترانسفورماتور هیچ ارتباط  مستقیمی بین سیم پیچ های اولیه و فرعی یعنی انرژی الکتریکی منتقل شده از طریق القای الکترومغناطیسی ندارد. با توجه به این ویژگی جداشده بین اولیه و ثانویه ترانسفورماتور جداسازی الکتریکی بین ثانویه و اولیه را فراهم میکند از ورودی به خروجی و برعکس.

برای کسب اطلاعات در مورد ترانسفورماتور ها مطلب مقابل را بخوانید : ترانسفورمر چیست؟ نحوه کار Transformer و انواع ترانس مبدل

ترانسفورماتور صوتی چیست؟

این ترانسفورماتور سیگنال  ورودی سینوسی را دریافت کرده و ان را به  سیگنال خروجی تبدیل میکند. در طی این فرایند تبدیل هیچ ارتباط  فیزیکی بین این دو وجود ندارد. این تبدیل در حقیقت توسط  دو یا چند سیم کشی سیم عایق که به عنوان سیم پیچ مشخص شده اند انجام میشود که اطراف هسته اهن مغناطیسی پیچیده شده است. ترانسفورماتور صوتی از این خاصیت جداسازی استفاده میکند و بین بلندگوهای خروجی یا گردش صوتی با سیستم تقویت کننده انزوا ایجاد میکند.

ترانسفورماتور صوتی چیست؟

در چنین حالتی نسبت سیم پیچ اولیه و ثانویه به 1:1 ثابت میشود به همین دلیل ترانسفورماتور ولتاژ یا سطح  جریان را تغییر نمیدهد. این تنها باعث ایجاد جداسازی بین تقویت کننده های ورودی با سیستم خروجی میشود.

به غیر از ترانسفورماتور جداساز ترانسفورماتور صوتی دیگری نیز وجود دارد که میزان ولتاژ خروجی  AC  وابسته به سیگنال را تغییر میدهد. بلندگو دارای بار زیادی است و برای تولید لرزش صوتی  مناسب باید جریان و ولتاژ مورد   نیاز را در سراسر ان تامین کند. ترانسفورماتور صوتی با ویژگی افزایشی باعث افزایش ولتاژ یا سطح جریان میشود تا بار را در ان سوق دهد. این برای ترانسفورماتور های پایین نیز اتفاق می افتد.این با افزایش خروجی جریان  ولتاژ را از بالا تر به پایین تر تبدیل میکند.

ترانسفورماتور صوتی  همچنین مشخصات تطبیق مقاومت را ارایه می دهد. هنگامی که خروجی یک جریان یا دستگاه مستقیما به ورودی دستگاه دیگر وصل شود  بسیار مهم است که مقاومت خروجی دستگاه و مقاومت ورودی دستگاه با هم همسان باشند. ترانسفورماتور تطبیق مقاومت این ویژگی را فراهم میکند و خروجی مقاومت بالاتر را به مقاومت پایین تر تبدیل میکند تا بلندگوی مقاومت کم یا به مقاومت کم دیگر تبدیل شود .

کار ترانسفورماتور صوتی و نحوه ساخت آن

اگرچه یک ترانسفورماتور صوتی ارتباط فیزیکی بین سیم پیچ اولیه و فرعی خود را ندارد اما ترانسفورماتور ویژگی دو طرفه ای را بین این دو سیم پیچ فراهم میکند . ما همچنین میتوانیم از همان سمت اصلی به عنوان فرعی و فرعی به عنوان اولیه(اصلی) استفاده کنیم .

در چنین حالتی  ترانسفورماتور کاهش سیگنال در یک جهت و افزایش سیگنال در حهت معکوس را فراهم میکند. ترانسفورماتور صوتی در فرکانس های بین 20 هرتز تا 20 کیلوهرتز کار میکند. بنابراین عملکرد یک ترانسفورماتور صوتی دامنه ی فرکانس گسترده تری دارد.

همانطور که در بالا مورد بحث قرار گرفت ترانسفورماتور صوتی از تکنیک متعادل سازی   مقاومت استفاده میکند برای تعادل افزاینده ها و بار ها (بلندگوها ودیگری) که از مقاومت  ورودی یا خرو جی متفاوت برای انتقال حداکثر نیرو  استفاده میکند. در روز های مدرن مقاومت بلندگو ها از 4 تا 16 اهم به طور معمو ل 4 اهم یا 8 اهم یا 16 اهم متغیر است. بلند گو هایی که در دسترس هستند در حالی که ترانزیستور یا تقویت کننده های حالت جامد مقاومت خروجی 200 الی 300 اهمی را استفاده میکنند.

حتما ببینید :  BLE چیست ؟ آموزش بلوتوث کم انرژی یا کم مصرف

اگر تقویت کننده یک طراحی یکپارچه با سیستم عامل مانند لامپ قدیمی یا تقویت کننده ی لوله باشد  ولتاژ خارج شده در خارج  از مواقع  از مقاومت 3k به 300 ولت میرسد

ما به ترانسفورماتور مطابق با مقاومت نیاز داریم که مقاومت بالا را به مقاومت کم تبدیل میکند و باید ولتاژ و جریان را به سطحی تبدیل کند که مستقیما بلندگویی را هدایت کند . ترانسفورماتور میتواند چندین سیم پیچ در قسمت اصلی و فرعی داشته باشد .نسبت بین سیم پیچ های اولیه و ثانویه  تعداد سیم پیچ ها در قسمت اصلی (Np) و تعدادی از سیم پیچ ها به صورت ثانویه (NS )

چرخشی میشود و نسبت چرخش نامیده میشود . این نسبت چرخش همچنین تعریف میکند که ولتاژ اولیه و ثانویه به طور مستقیم با چرخش سیم پیچ های اولیه و ثانویه مناسب است .

So, NP/NS = VP/VS

نسبت امپدانس ترانسفورماتور صوتی

مقاومت مهم ترین فاکتور ترانسفورماتورهای مطابق با مقاومت است . برای ترانسفورماتور های تطبیق مقاومت  نسبت مقاومت بین اولیه و ثانویه را میتوان با استفاده از چرخش اولیه و ثانویه  یا ولتاژ خروجی اولیه و ثانویه محاسبه کرد. برای محاسبه ی نسبت مقاومت ما باید نسبت چرخش ترانسفورماتور یا نسبت ولتاژ ترانسفورماتور را مربع کنیم.

نسبت امپدانس ترانسفورماتور صوتی

اگر در مورد این مطلب سوالی داشتید در انتهای صفحه در قسمت نظرات بپرسید.

در معادله فوق ZP مقاومت اولیه و ZS مقاومت ثانویه است . نسبت مقاومت اولیه بر مقاومت ثانویه چرخش ترانسفورماتور است . و نسبت بعدی  نسبت ولتاژ ترانسفورماتور است. نسبت مقامت مربع نسبت چرخش یا نسبت ولتاژ است پس ترانسفورماتوری با نسبت گردش یا نسبت ولتاژ 4:1 میتواند نسبت مقاومت 16:1 را ایجاد کند .

مثال

ما میتوانیم بسته به فرمول گفته شده دربالا مقادیر عملی را محاسبه کنیم . فرض کنید ترانسفورماتوری با نسبت چرخش 25:1 برای متعادل کردن خروجی تقویت کننده نیرو با یک بلندگو استفاده میشود .تقویت کننده نیرو  100 اهم مقاومت خروجی را فراهم میکند مقاومت بلندگوی اسمی مورد نیاز برای انتقال حداکثر نیرو  چقدر خواهد بود؟

حل معادله امپدانس صوتی

بنابراین بااستفاده از ترانسفورماتور با نسبت چرخش 25:1 در سرتاسر تقویت کننده برق 100 اهمی میتوانیم به طور موثری بلندگوی 4 اهمی را به حداکثر انتقال نیرو برسانیم .

انواع ترانسفورماتور های صوتی

همانطور که در قسمت بالا بحث شد ترانسفورماتور صوتی میتواند در کاربرد های مختلف استفاده شود . اما به طور کلی 3 نوع از ترانسفورماتور صوتی  عموما برای اهداف مرتبط به صدا  استفاده میشود

  1. ترانسفورماتور تطبیق مقاومت
  2. ترانسفورماتور صوتی افزایشی با دامنه فرکانس گسترده که در فرکانسی قابل شنیدن قرار دارد .
  3. ترانسفورماتور صوتی کاهشی با دامنه فرکانس گسترده که در فرکانسی قابل شنیدن قرار دارد.

یک ترانسفورماتور صوتی خاص دیگری نیز وجود دارد که در دسترس است برای برنامه های صوتی دیجیتال مفید است و به طور کلی در فرکانس بالا کار میکند . ترانسفورماتور میتواند چندین پالس (تپ) داشته باشد که قابلیت تغییر در دستگاه های خروجی را بدون تغییر ترانسفورماتور صوتی پرهزینه در اختیار کاربر قرار میدهد .  برای مثال یک ترانسفورماتور میتواند چندین پالس (تپ) ثانویه برای اتصال چندین بارالکتریکی با مقاومت 4 اهم  یا 8 اهم یا حتی 16 اهم داشته باشد اما یک پالس نیاز دارد به بارالکتریکی متصل شود هنگامی که با ان کار میکند .  چنین ترانسفورماتورهایی عموما پرهزینه هستند و میتواند در سیستم موسیقی یکپارچه با سیستم عامل یا تقویت کننده ها یافت شود.

حتما ببینید :  آموزش پروگرام بیسیم برد آردوینو (آپلود کد Arduino با بلوتوث)

ترانسفورماتور بسته به محلی که از ان استفاده میشود میتواند دارای بدنه های مختلف باشد. ترانسفرماتور سوار شاسی برای پشتیبانی از وزن سنگین به شاسی کمکی نیاز دارد. همچنین ترانسفورماتورهای صوتی مجهز به PCB وجود دارد که بسته به مشخصات و کاربردهای انها در شکل و اندازه های مختلف موجود است .

ترانسفورماتور میکروفون

ترانسفورماتور میکروفن عمدتا برای ایجاد تعادل بین سیستم تقویت کننده و میکروفن استفاده میشود. به دلیل عدم مقاومت در تعادل ورودی تقویت کننده و خروجی میکروفن ضروری است زیرا افت سیگنال وجود خواهد داشت. ترانسفورماتور میکروفن صداهای آرام و مداوم را کاهش نمیدهد.  ترانسفورماتور میکروفن برای اتصال به جفت پیچ خورده با سیم های محافظ زمین احتیاج دارد. این سیم از دو هدایت کننده تشکیل شده که محکم با هم پیچیده شده اند و توسط یک بند یا ورق احاطه شده اند . این سیم به طور موثری صداهای مداوم و ناهنجاری های صدای خارجی را کاهش میدهد . ترانسفورماتوری که تنها دارای یک بخش ورودی اولیه است و از ورودی نامتعادل برخوردار است و یک مرکز ثانویه تپ شده دارد که یک خروجی متعادل را فراهم میکند به عنوان ترانسفورماتور بالون نامیده میشود .  در چنین پیکربندی تقویت کننده سیگنال متعادل کاملی را دریافت میکند .

ترانسفورماتور میکروفون

ترانسفورماتور درایو صوتی خطی 100 ولتی

چنین سناریو هایی وجود دارد که در ان چندین بلندگو در سیم های تبلیغاتی عمومی با برد بلند که با یک سیستم تقویت کننده واحد متصل هستند به یکدیگر وصل میشوند . سیم های طولانی و دراز برای اتصال خروجی تقویت کننده و ورودی بلندگو استفاده میشوند در این هنگام مشکل ایجاد میشود . مقاومت سیم برای کیفیت سیگنال مشکل ایجاد میکند و افت سیگنال با دامنه ی ضعیف سیگنال در بین بلندگوها اتفاق می افتد.

با توجه به این از  دو ترانسفورماتور خاص استفاده میشود  یکی افزایشی و دیگری کاهشی . ترانسفورماتور افزایشی ولتاژ سیگنال خروجی صوتی را به 100 ولت افزایش میدهد.  با توجه به فرمول هنگامی که ولتاژی افزایش میابد جریان برای یک نیرون معین کاهش میابد.  مقاومت بر جریان سیگنال کم تاثیری ندارد . سیگنال بطور کامل منتقل میشود . در طرف دیگر در هر بلندگو یک ترانسفورماتور  کاهشی با ویژگی تطبیق مقاومت  ولتاژ 100 ولت بلندگوهارا کاهش میدهد و جریان را افزایش میدهد . ترانسفورماتور همچنین مقاومت در برابر حداکثر انتقال نیرو را تطبیق میدهد.

این نوع از ترانسفورماتور های صوتی  ترانسفورماتور مطابق خط انتقال نامیده میشود . انها اتصالات متعدد در دو طرف اصلی و ثانویه را دارند . بطور کلی از تپ  های کناری اولیه برای سطح نیروی مناسب استفاده میشود بنابراین از طریق اتصال تپ  افزایش تقویت را کنترل میکند   و ان طرف ثانویه چندین تپ یا پالس دارد که برای اتصال بلند گو های مقاومتی به بلندگوهای مقاومتی مختلف بنا به انتخاب و دردسترس بودن مفید است . بسیاری ازترانسفورماتور های خطی تقویت کننده حرفه ای مدرن قابلیت انتقال نیروی بالا وهمچنین پیکربندی های متعدد را ارایه میدهند تا بلندگوهای موازی یا سری با هم متصل شوند.

نظرتان را در مورد این مطلب با ستاره دادن اعلام کنید امیدوارم این مطلب برای شما مفید بوده باشد. نظرات ، مشکلات و پیشنهادات خود را در پایین صفحه اعلام کنید

محمد رحیمی

محمد رحیمی هستم. سعی میکنم در آیرنکس مطالب مفید را قرار دهم. (در خصوص سوال در مورد این مطلب از قسمت نظرات همین مطلب اقدام کنید)

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا
بستن