Для чего нужен согласующий трансформатор

Digitrode

цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы

Что такое согласование импеданса и как рассчитать согласующий трансформатор

Что такое согласование импедансов

Если вы инженер по проектированию радиочастотных схем или тот, кто работал с беспроводными радиостанциями, термин «согласование импеданса» должен быть вам знаком. Этот термин имеет решающее значение, поскольку он напрямую влияет на мощность передачи и, следовательно, на диапазон наших радиомодулей. Цель этой статьи – помочь вам понять, что такое согласование импедансов, а также поможет вам спроектировать собственные схемы согласования импеданса, используя трансформатор согласования импедансов, который является наиболее распространенным методом.

Если говорить кратко, согласование импеданса гарантирует, что выходное сопротивление одного каскада, называемого источником, равно входному сопротивлению следующего каскада, называемого нагрузкой. Это согласование учитывает максимальную передачу мощности и минимальные потери. Вы можете легко понять эту концепцию, думая о ней как о лампочках, включенных последовательно с источником питания. Первая лампочка – это выходное сопротивление для первого каскада (например, радиопередатчик), а вторая лампочка – это нагрузка или, другими словами, входное сопротивление второй лампочки (например, антенна). Мы хотим убедиться, что наибольшая мощность подается на нагрузку, в нашем случае это будет означать, что наибольшая мощность передается в воздух, чтобы радиостанция могла быть услышана издалека. Эта максимальная передача мощности происходит, когда выходное сопротивление источника равно входному сопротивлению нагрузки, потому что, если выходное сопротивление больше нагрузки, больше энергии теряется в источнике (первая лампочка светит ярче).

Измерение, используемое для определения соответствия двух ступеней, называется КСВ (коэффициент стоячей волны). Это отношение большего импеданса по сравнению с меньшим, передатчик 50 Ом в антенну 200 Ом дает 4 КСВ, антенна 75 Ом, питающая микшер NE612 (входной импеданс 1500 Ом), непосредственно будет иметь КСВ 20. Идеальное согласование, скажем, антенна 50 Ом и приемник 50 Ом дают КСВ 1.

В радиопередатчиках КСВ ниже 1,5 считаются нормальными, а работа при КСВ выше 3 может привести к повреждению из-за перегрева устройств выходной мощности (вакуумные трубки или транзисторы). При приеме сигналов высокое значение КСВ не приведет к повреждению, но это сделает приемник менее чувствительным, поскольку принимаемый сигнал будет ослаблен из-за рассогласования и, как следствие, это приведет к потери мощности.

Поскольку большинство приемников используют какой-либо входной полосовой фильтр, входной фильтр может быть спроектирован так, чтобы согласовывать антенну с входным каскадом приемника. Все радиопередатчики имеют выходные фильтры, которые используются для согласования выходного каскада мощности с конкретным полным сопротивлением (обычно 50 Ом). Некоторые передатчики имеют встроенные антенные тюнеры, которые можно использовать для согласования передатчика с антенной, если сопротивление антенны отличается от выходного сопротивления указанного передатчика. Если антенный тюнер отсутствует, необходимо использовать внешнюю согласующую цепь. Потери мощности из-за несоответствия трудно рассчитать, поэтому используются специальные калькуляторы или таблицы потерь КСВ. Типичная таблица потерь КСВ, взятая из одной документации показана далее.

Используя приведенную выше таблицу КСВ, мы можем рассчитать потери мощности, а также потери напряжения. Напряжение теряется из-за рассогласования, когда полное сопротивление нагрузки ниже, чем полное сопротивление источника, а ток теряется, когда полное сопротивление нагрузки выше, чем источника.

Наш 50-Омный передатчик с 200-Омной антенной с КСВ 4 потеряет около 36% своей мощности, что означает, что на антенну будет подаваться на 36% меньше энергии, чем если бы антенна имела импеданс 50 Ом. Потеря мощности будет в основном рассеиваться в источнике, а это означает, что если наш передатчик выдавал 100 Вт, то 36 Вт будет дополнительно рассеиваться в нем в виде тепла. Если бы наш передатчик 50 Ом имел КПД 60%, он рассеивал бы 66 Вт при передаче 100 Вт на антенну 50 Ом. При подключении к антенне 200 Ом она будет рассеивать дополнительные 36 Вт, поэтому общая мощность, теряемая при нагревании передатчика, составляет 102 Вт. Увеличение мощности, рассеиваемой в передатчике, означает не только то, что антенна не излучает полную мощность, но также это рискует повредить наш передатчик, потому что он рассеивает 102 Вт вместо 66 Вт.

В случае антенны 75 Ом, питающей вход 1500 Ом микросхемы NE612, мы обеспокоены не потерей мощности в виде тепла, а повышенным уровнем сигнала, который может быть достигнут при использовании согласования импедансов. Скажем, в антенне индуцируется 13 нв радиочастот. При импедансе 75 Ом 13 нВт дает 1 мВ – мы хотим согласовать это с нашей нагрузкой 1500 Ом. Чтобы рассчитать выходное напряжение после согласующей цепи, нам нужно знать отношение импеданса, в нашем случае 1500 Ом / 75 Ом = 20. Коэффициент напряжения равен квадратному корню из коэффициента полного сопротивления, поэтому √20≈8,7. Это означает, что выходное напряжение будет в 8,7 раза больше, поэтому оно будет равно 8,7 мВ. Согласующие схемы действуют как трансформаторы.

Поскольку мощность, поступающая в согласующую цепь, и выходная мощность одинаковы (за вычетом потерь), выходной ток будет ниже входного тока в 8,7 раза, но выходное напряжение будет больше. Если бы мы согласовали высокий импеданс с низким, мы получили бы более низкое напряжение, но более высокий ток.

Что такое трансформатор согласования импеданса

Специальные трансформаторы, называемые трансформаторами согласования импеданса или согласующими трансформаторами, могут использоваться для согласования импеданса. Основным преимуществом трансформаторов как устройств согласования импедансов является то, что они имеют широкополосные, что означает, что они могут работать в широком диапазоне частот. Аудио трансформаторы, использующие сердечники из листовой стали, такие как те, которые используются в схемах усилителей вакуумных ламп для согласования высокого сопротивления трубки с низким сопротивлением динамика, имеют полосу пропускания от 20 Гц до 20 кГц, радиочастотные трансформаторы, изготовленные с использованием ферритовых или даже воздушных сердечников, могут имеют ширину полосы от 1 до 30 МГц.

Трансформаторы могут использоваться в качестве устройств согласования импедансов из-за соотношения их витков, которое изменяет импеданс, который «видит» источник. Если у нас есть трансформатор с соотношением витков 1:4, это означает, что если к первичной цепи подключено 1 В переменного тока, то на выходе будет 4 В переменного тока. Если к выходу добавить резистор 4 Ом, ток 1A будет течь во вторичной обмотке, ток в первичной обмотке будет равен току вторичной обмотки, умноженному на коэффициент витков (деленный, если трансформатор был понижающего типа), поэтому 1А * 4 = 4А. Если мы используем закон Ома для определения импеданса, который трансформатор представляет цепи, мы имеем 1 В / 4 А = 0,25 Ом, в то время как мы подключили нагрузку 4 Ом после согласующего трансформатора. Отношение импеданса составляет от 0,25 Ом до 4 Ом или также 1:16. Это также может быть рассчитано с помощью этой формулы отношения импеданса, как квадрат отношения числа первичных витков обмотки с большим количеством витков к числу витков обмотки с меньшим количеством витков. Это будет отношение импедансов.

Если бы мы снова использовали закон Ома, но теперь, чтобы вычислить мощность, которая течет в первичную обмотку, мы будем иметь 1 В * 4 А = 4 Вт, во вторичной, мы будем иметь 4 В * 1 А = 4 Вт. Это означает, что наши расчеты верны, что трансформаторы и другие схемы согласования импедансов не дают больше энергии, чем они потребляют. Здесь нет свободной энергии.

Как выбрать согласующий трансформатор

Согласующая схема на основе трансформатора может использоваться, когда требуется полосовая фильтрация, она должна быть резонансной с индуктивностью вторичной обмотки на частоте использования. Основными параметрами трансформаторов в качестве устройств согласования сопротивлений являются: коэффициент импеданса или коэффициент витков, индуктивность первичной обмотки, индуктивность вторичной обмотки, импеданс первичной обмотки, импеданс вторичной обмотки, собственная частота, минимальная рабочая частота, максимальная рабочая частота, конфигурация обмотки, наличие воздушного зазора и максимальная мощность.

Число первичных витков должно быть достаточным, чтобы первичная обмотка трансформатора имела реактивное сопротивление (это катушка) в четыре раза больше выходного сопротивления источника при самой низкой частоте работы. Число вторичных витков равно количеству витков на первичной обмотке, деленному на квадратный корень отношения импедансов.

Нам также нужно знать, какой тип и размер сердечника использовать, разные сердечники хорошо работают на разных частотах, за пределами которых они показывают потери. Размер сердечника зависит от мощности, протекающей через сердечник, поскольку каждый сердечник имеет потери, а более крупные сердечники могут лучше рассеивать эти потери и не так легко проявлять магнитное насыщение и другие нежелательные явления. Воздушный зазор требуется, когда постоянный ток протекает через любую обмотку на трансформаторе, если используемый сердечник сделан из стальных пластин, как в сетевом трансформаторе.

Например, нам нужен трансформатор для согласования источника 50 Ом с нагрузкой 1500 Ом в диапазоне частот от 3 МГц до 30 МГц в приемнике. Сначала мы должны знать, какой сердечник нам понадобится, поскольку это приемник, и через трансформатор будет проходить очень мало энергии, поэтому размер сердечника может быть небольшим. Хорошим сердечником в этом приложении будет FT50-75. По заявлению производителя, диапазон частот широкополосного трансформатора составляет от 1 МГц до 50 МГц, что достаточно для этого применения.

Теперь нам нужно рассчитать первичные витки, нам нужно, чтобы первичное реактивное сопротивление было в 4 раза выше, чем выходное сопротивление источника, поэтому берем 200 Ом. При минимальной рабочей частоте 3 МГц индуктор 10,6 мкГн имеет реактивное сопротивление 200 Ом. Используя калькулятор, мы рассчитываем, что нам нужно 2 витка провода на сердечнике, чтобы получить 16 мкГн, чуть выше 10.6 мкГн, но в этом случае лучше, чтобы он был больше, чем меньше. От 50 Ом до 1500 Ом дает коэффициент полного сопротивления 30. Поскольку коэффициент витков является квадратным корнем из коэффициента импеданса, мы получаем около 5,5, поэтому для каждого первичного витка нам нужно 5,5 вторичных витков, чтобы 1500 Ом на вторичном элементе выглядело как 50 Ом источника. Поскольку у нас 2 витка на первичной обмотке, нам нужно 2 * 5,5 витка на вторичной, то есть 11 витков. Диаметр проволоки должен соответствовать правилу 3 А / 1 мм2 (максимум 3 А на каждый квадратный миллиметр площади поперечного сечения проволоки).

Согласующий трансформатор часто используется в полосовых фильтрах для согласования резонансных цепей с низким сопротивлением антенн и смесителей. Чем выше импеданс, нагружающий цепь, тем ниже полоса пропускания и тем выше добротность контура. Если бы мы подключили резонансный контур напрямую к низкому импедансу, полоса пропускания была бы слишком большой, чтобы быть полезной. Резонансный контур состоит из вторичной обмотки L1 и первичного конденсатора 220 пФ, первичной обмотки L2 и вторичного конденсатора 220 пФ.

На изображении выше показано согласование трансформатора, используемого в усилителе мощности звука с вакуумной трубкой, для согласования выходного импеданса 3000 Ом трубки PL841 с динамиком 4 Ом. Конденсатор C67 на 1000 пФ предотвращает звон на более высоких звуковых частотах.

Источник

Для чего нужен согласующий трансформатор

Согласующий трансформатор

Поскольку трансформаторы способны понижать или увеличивать напряжение и ток на любую величину, а так же эквивалентно передавать энергию между первичной и вторичной обмотками, их можно использовать для «преобразования» импеданса нагрузки на любую величину. Последняя фраза заслуживает некоторого объяснения, поэтому давайте рассмотрим, что это означает.

Задача нагрузки обычно состоит в том, чтобы сделать что-то продуктивное с рассеиваемой мощностью. В случае с резистивным нагревательным элементом практическая цель рассеиваемой мощности состоит в том, чтобы нагреть что-либо. Все нагрузки рассчитываются на безопасное рассеивание определенного максимального количества энергии, но, две нагрузки с одинаковой номинальной мощностью не обязательно должны быть идентичными. Давайте рассмотрим два резистивных нагревательных элемента мощностью 1000 Вт каждый:

Если мы возьмем нагревательный элемент рассчитанный на 250 В (из первой схемы), и подключим его к схеме с источником питания на 125 В (ко второй схеме), то нас ждет большое разочарование. При импедансе (сопротивлении) 62,5 Ом ток в схеме будет составлять всего 2 А (I = U / R; 125 / 62,5), а мощность, рассеиваемая на нагревательном элементе, будет составлять всего 250 Вт (P = IU; 125 x 2) или четвертую часть от его номинальной мощности. Сопротивление нагревательного элемента и напряжение источника в этом случае будут несогласованными, и мы не получим полного рассеивания мощности от нагревателя.

Однако, не все так плохо. У нас получится использовать нагревательный элемент на 250 вольт в схеме с питанием 125 вольт, если мы воспользуемся повышающим трансформатором:

Коэффициенты преобразования напряжения, тока и импеданса можно рассчитать по следующим формулам:

А теперь давайте вспомним Теорему о максимуме отдаваемой мощности. В ней говорится, что сопротивление нагрузки будет рассеивать максимальное количество энергии только в том случае, когда это сопротивление будет равно сопротивлению Тевенина / Нортона источника питания. Заменив слово «сопротивление» на «импеданс», мы получим версию данной теоремы для переменного тока. Если мы хотим получить максимальное рассеивание мощности нагрузкой, мы должны правильно согласовать импеданс нагрузки и импеданс источника питания (Тевенина / Нортона). Этот вопрос, как правило, больше касается специализированных электрических цепей, таких как радиопередатчики, антенны и аудиоусилители, акустические системы. Давайте возьмем систему аудиоусилителя и посмотрим, как она работает:

При внутреннем импедансе 500 Ом усилитель сможет отдать полную мощность только на нагрузку (динамик), также имеющую импеданс 500 Ом. Такая нагрузка будет понижать более высокое напряжение и потреблять меньше тока, чем потреблял бы динамик с импедансом 8 Ом, рассеивая при этом такое же количество энергии. Если динамик на 8 Ом подключить непосредственно к усилителю с импедансом 500 Ом, как показано на рисунке, то несоответствие импедансов приведет к значительному ухудшению характеристик (понижению пиковой мощности). Кроме того, пытаясь управлять динамиком с низким импедансом, усилитель значительное количество энергии будет рассеивать в виде тепла.

Чтобы наша система работала лучше, можно использовать трансформатор, который будет согласовывать разные импедансы. Поскольку мы переходим от источника питания с высоким импедансом (высокое напряжение, низкий ток) к нагрузке с низким импедансом (низкое напряжение, большой ток), нам необходимо использовать понижающий трансформатор:

Согласующий трансформатор согласовывает импеданс усилителя (500 Ом) с импедансом динамика (8 Ом) с целью достижения максимальной эффективности.

Чтобы получить коэффициент преобразования импеданса 500 : 8, нам понадобится соотношение витков первичной и вторичной обмоток равное квадратному корню из 500 : 8 (или квадратному корню из 62,5 : 1 или 7,906 : 1). При наличии такого трансформатора динамик будет нагружать усилитель до необходимого предела, потребляя при этом мощность на нужных уровнях напряжения и тока (чтобы соблюсти Теорему о максимуме передаваемой мощности и обеспечить наиболее эффективную подачу мощности в нагрузку). Трансформатор в данном случае будет называться согласующим.

Любой, кто ездил на «скоростном» велосипеде, может интуитивно понять принцип работы согласующего трансформатора. Ноги человека будут отдавать максимальную мощность при вращении педалей с определенной скоростью (от 60 до 90 оборотов в минуту). Выше или ниже этой скорости вращения мышцы ног человека менее эффективно вырабатывают энергию. Целью «звездочек» велосипеда является согласование импеданса ног водителя с условиями езды, чтобы они всегда вращали педали с оптимальной скоростью.

Если велосипедист попытается начать движение на «высокой» передаче, ему будет очень тяжело сдвинуться с места. Почему это произойдет, потому что велосипедист слаб? Конечно же нет. Это произойдет потому, что высокое передаточное число цепи и звездочек выбранной передачи представляет несоответствие между условием начала движения (большая инерция, которую нужно преодолеть) и ногами велосипедиста ( для достижения максимальной выходной мощности ему необходимо вращать педали со скоростью 60-90 об / мин ). С другой стороны, выбор слишком «низкой» передачи позволит велосипедисту незамедлительно начать движение, но ограничит максимальную скорость, которую он сможет достичь. Опять же, является ли отсутствие скорости признаком слабости в ногах велосипедиста? И снова нет. Это произойдет потому, что более низкое передаточное число выбранной передачи создст другой тип несоответствия между условием начала движения (низкая нагрузка) и ногами велосипедиста (потеря мощности при вращении быстрее, чем 90 об / мин). То же самое касается и источников электроэнергии с их нагрузками: для максимальной эффективности системы должно быть соответствие импедансов. В цепях переменного тока трансформаторы выполняют ту же функцию, что и звездочки с цепью на велосипеде, они согласуют импедансы источника и нагрузки.

Согласующие трансформаторы п о конструкции или внешнему виду принципиально не отличаются от трансформаторов любого другого типа. На следующей фотографии вы можете увидеть небольшой согласующий трансформатор (шириной около двух сантиметров), использующийся в аудиоусилителях:

На этой печатной плате, в верхнем правом углу, слева от резисторов R2 и R1, можно увидеть другой согласующий трансформатор. Он обозначен как «T1»:

Источник

Характеристика и устройство звуковых трансформаторов, тестирование и схематические решения

Согласующий трансформатор — электротехническое устройство, обеспечивающее передачу или преобразование полезного гармонического сигнала различной частоты с минимальными искажениями и потерей мощности. Такой результат становится возможным только благодаря точному согласованию полного сопротивления (импеданса) источника сигнала и нагрузки или отдельных каскадов электронных схем.

Назначение

Известно, что минимизировать потери электрических сигналов при передаче потребителю можно только тогда, когда его полное сопротивление соответствует внутреннему сопротивлению источника. Это правило действует для всех схем — многокаскадных электронных устройств, при подключении нагрузки к усилителям или подаче на них сигнала, например, от звукоснимателя или микрофона.

Основное назначение согласующего трансформатора связано именно с необходимостью масштабирования сопротивления источника и нагрузки. При этом само непосредственное изменение показателей силы тока и напряжения не имеет значения. Применяются такие приборы тогда, когда требуется подключение нагрузки, не соответствующей по сопротивлению допустимым значениям для источника сигнала.

Принцип работы

При подключении к первичной обмотке трансформатора источника переменного тока за счет сердечника магнитный поток, который охватывает и вторичную обмотку устройства. При этом индуцируется электродвижущая сила, которая и обеспечивает появление в цепи тока при подключении нагрузки. Благодаря этому осуществляется передача энергии или сигнала без непосредственной электрической связи между обмотками.

Принцип работы трансформатора

Чтобы обеспечить согласование нагрузки и источника по сопротивлению, соотношение числа витков во вторичной обмотке к первичной должно равняться квадратному корню отношения сопротивления нагрузки и источника сигнала. Только в этом случае можно обеспечить передачу без лишних потерь энергии и искажений.

Пример расчёта

Необходимо рассчитать коэффициент трансформации для согласующего трансформатора в ламповом усилителе:

Также читайте: Что такое высоковольтный разъединитель

Особенности проектирования трансформаторов звуковой частоты для ламповой радиотехники

Востребованность тс звуковой частоты обусловлена тем, что тут нет переходных конденсаторов. Устройства отличаются стабильной работой несмотря на возможные перебои с питанием и подачей напряжения, полоса расширена в сторону низких частот. Последний фактор обуславливает комфорт для человеческого уха, которое при средней громкости более чувствительно к низким и средним частотам.

Главная особенность проектирования состоит в том, что необходимо уменьшить будет усиление на самых низких частотах. Этого не достичь другим способами кроме как снизить индуктивное сопротивление первички.

Зная схематическое решение новичку желательно собрать устройство на монтажной плите. Колпачками закрываются лампы. Проверка работы вторичной обмотки проходит после сборки аппаратуры. Если возникает резкий свист или жужжание, то меняются местами выводы. Дроссели наматываются в соответствии со схемой. В большей части оборудования подойдет расчет только с зазоров. При этом размер зазора делается в строгом соответствии с необходимым, в противном случае параметры сильно отличаться, что не является верным.

Особенности конструкции

Передача энергии между обмотками в трансформаторах осуществляется за счет воздействия создаваемого магнитного поля. В зависимости от типа согласующего устройства оно может иметь разную конструкцию:

Для обмоток применяют изолированный медный провод круглого сечения, диаметр которого подбирается на основании расчета. Допускается и намотка проводниками прямоугольной формы, но только при сечении более 5 мм2. В качестве дополнительной изоляции применяется нанесение 2 слоев специального лака.

о трансформаторах Новости

AUDIO NOTE™

AUDIO QUALITY OUTPUT TRANSFORMERS

Для нас в Audio Note, проблемы фунта усугубляют страдания от растущих цен на сырьевые товары. Если раньше нам приходилось терпеть постоянное удорожание медного и серебряного провода и электротехнической стали, (особенно на все HiB и никельсодержащие марки), то, теперь, и доступность их ограничилась, что приводит и к более длительным срокам поставки, и к увеличению минимальной партии товара, и, опять, к росту цен. Фу!

Несмотря на это все, есть и хорошая новость: в результате длительной, с 2009 года, работы с нашими поставщиками из Швеции, Южной Кореи, Японии и США, мы разработали, (благодаря, в том числе, и нашим исследованиям термической обработки), три значительно улучшенные версии стандартного HiB железа, которое мы использовали в наших трансформаторах с С-сердечником с конца 1990-х. И, теперь, даже наши базовые HiB сердечники лучше, чем когда-либо!

Все лучшие новые версии HiB железа настолько хороши, что превосходят в некоторых, и приближаются в других аспектах к 50%-ому никелевому железу AN Perma, который мы используем в настоящее время. Они действительно лучше, чем некоторые из никелевых сталей, которые нам встречались. Они не так хороши в сравнении с нашим Perma 50, хотя звуковые различия очевидно проявляются только тогда, когда мы используем серебряные обмотки. В результате, мы больше не будем предлагать никелевые сердечники с медными первичной и вторичной обмотками, так как это экономически неэффективное решение по сравнению с такими же обмотками на новых AN Ultra HiB С-сердечниках.

Итак, три версии HiB:

AN Improved HiB заменяет предыдущую базовую HiB версию, с улучшениями как минимум на 30%.

AN Super HiB — новый и находится между вышеупомянутым и Ultra HiB, что является очень хорошим уровнем.

AN Ultra HiB, в некоторых отношениях, лучше, чем 50% никелевые сердечники, особенно при использовании медных обмоток, но даже и с серебряными обмотками Ultra HiB отличается более глубоким басом.

Прямое сравнение между HiB и 50 & 55% никелевыми материалами

Никелевые сердечники утонченнее и имеют более низкий «порог», позволяющий сигналам малого уровня проходить легче и ровнее, все материалы HiB слегка «бугристы» в этом плане, они не кажутся настолько линейными при ультранизком уровне и не «копают» так глубоко, что также подтверждается, например, при взгляде на кривую петли гистерезиса.

Эта разница в звучании особенно очевидна при использовании обеих серебряных обмоток, по этой причине, мы предлагаем их теперь только с никелевыми сердечниками и Ultra HiB.

Разница между 50% и 55% не так мала, хотя я должен сказать, что, если остальная часть схемы не будет максимизирована с наилучшими возможными компонентами и усилитель не используется в системе с соответствующим ему оборудованием, разница может быть не столь очевидной.

Основное различие между этими двумя никелевыми материалами заключается не только в немного более высоком содержании никеля, но и в том, как эти материалы подвергаются термообработке после того как С-сердечник собран и разрезан. С 50% никелем используется довольно традиционный процесс 6-этапной термообработки. в то время как с 55% используют длительный и сложный 12-этапный процесс нагревания и охлаждения, где последней стадией является бомбардировка радиоактивными изотопами на очень низком уровне, мы обнаружили, что это значительно улучшает поведение на низкоуровневом сигнале.

Важно отметить, что там, где «нормальные» материалы сердечников обычно оцениваются по их поведению при насыщении, наши С- сердечники оптимизированы для работы на низком уровне, с которого начинается звуковой сигнал. Нам не так уж интересно является ли материал линейным в верхней части кривой намагничивания, мы считаем, что гораздо уместней заботится о сигнале в моменте его рождения, так как это напрямую влияет на линейность низкоуровневого сигнала, что важно для сохранения целостности звука.

Медные рамы и кожухи

Наконец-то мы нашли кое-кого, кто может изготовлять цельные медные рамы для выходных трансформаторов, теперь ими будут комплектоваться все наши выходные трансформаторы с C-сердечником, (имейте это в виду, когда сравниваете старые и новые цены, пожалуйста).

Трансформаторы определяют качество

Я считаю уместным отметить, что Audio Note ™ является ЕДИНСТВЕННЫМ производителем для концептуализации, проектирования и разработки своих аудио трансформаторов, что позволяет непосредственно оптимизировать их в сочетании со схемами, для работы в которых они предназначены. Существует немного (и количество их сокращается, к сожалению) компаний в мире, которые проектируют и производят трансформаторы различного назначения, но ни одна из этих компаний, на самом деле, не знает достаточно о схемах, в которых используются их продукты. Поэтому, свои трансформаторы они рассчитывают, опираясь на ряд усредненных стандартных критериев, не пытаясь приблизиться к наилучшей возможной или даже оптимизированной реализации, поскольку это возможно только в том случае, если трансформатор рассматривается совокупно с соответствующей схемой. Та же история, в частности, и с появлением новейших HiB и особенно никелевых сталей, которые вообще редко используются, поскольку считаются дорогими, и преимущества их плохо понимаемы, главным образом потому, что не дают значительно лучших результатов при измерениях с использованием стандартных критериев, таких как частотная характеристика.

Позвольте мне привести аналогию с тем, что я имею в виду, когда я говорю, что производители усилителей и производители трансформаторов не могут добиться наилучших результатов. Представьте, что производитель автомобилей покупает одну и ту же коробку передач со стандартным передаточным числом для всех своих автомобилей, независимо от мощности и крутящего момента двигателя, это было бы не только немыслимо, но и опасно. В ламповых усилителях, однако, ЭТО СТАНДАРТНАЯ ПРАКТИКА, а не исключение, отчасти потому, что разоблачение маловероятно, особенно когда все это делают, особенно когда нет альтернатив. Но теперь есть Audio Note ™, и мы не поступаем так, потому что не верим в полумеры!

Я знаю, что годами повторял это, но Audio Note ™ действительно находится в процессе создания полного спектра аудио трансформаторов, чтобы предложить наилучшие входные, драйверные и выходные трансформаторы в разных ценовых категориях.

Все наши аудио трансформаторы попадают в одну из следующих категорий:

Группа A.) Экономичный диапазон, где соотношение цена / качество бережно рассчитывается для обеспечения качества звука в компактном корпусе. Первоначально мы будем предлагать только 3 однотактных выходных трансформатора в этом диапазоне, двухтактные выходники — в стадии разработки.

Группа B.) Средний ценовой диапазон — предлагаемые сегодня выходные трансформаторы — остается неизменным в течение многих лет, но вот-вот изменится, так что следите за новостями.

Группа C.) Более высокие категории предлагают на выбор либо первичную и вторичную обмотки на меди, либо первичную медную обмотку со вторичной из чистого Audio Note ™ серебра, либо полностью серебряную катушку с проволокой Audio Note ™. Все они предлагаются с выбором различных материалов для сердечника, все трансформаторы мотаются у нас и могут быть оснащены любым типом сердечника, перечисленным ниже. Двухтактные выходные трансформаторы не будут предлагаться, если этого не требует спрос, и даже тогда я думаю, что это пустая трата времени и особенно денег.

Технические характеристики и сокращения

Группа B — обычно имеют частоты 20 Гц — 40 кГц, минус 1,5 дБ, с IE-сердечниками из высококачественной кремнистой стали, намотаны бескислородной медной проволокой и поставляются либо с кожухами, либо с рамками, всегда с выводами проводом.

Группа C обычно лучше, чем 8 Гц — 70 кГц, минус 3 дБ, и соответствует приведенному ниже определению.

PPP = параллельное двухтактное.

PSE = параллельное однотактное.

UL = ультралинейное включение, как правило, мы не одобряем использование UL-включения, так как считаем, что это ухудшает качество звука.

Все импедансы первичных обмоток рассчитываются для работы в классе A, при этом основное внимание уделяется максимальной динамической передачи мощности и минимальным искажениям, а не бессмысленности устойчивого синуса или меандра.

Все однотактные выходные трансформаторы Audio Note ™ имеют воздушный зазор, допустимый максимальный постоянный ток до насыщения, показан в столбце 5.

Изоляция всех выходных трансформаторов Audio Note ™ испытывается приложенным напряжением не менее 3000 В, для трансформаторов под 211/845 лампы — 5 кВ. Каждый трансформатор проходит это испытание.

Как правило, мы проектируем наши трансформаторы с запасом в 50% мощности в двухтактном режиме. Это означает, что трансформатор, заявленный как 25 Вт, не будет насыщаться при заявленной мощности, и допустит без насыщения пики около 35-38 Вт. Наши однотактные выходные трансформаторы, как правило, имеют запас, по меньшей мере, в 100%, что означает, что они пропустят неискаженными пики, значительно превышающие удвоенную заявленную максимальную мощность. Это необходимо для максимально свободной, без клиппинга, работы однотактных выходных каскадов на триодах.

При более глубоком изучении вопроса о передаче мощности ламповыми усилителями вообще, и SET 300B в частности, встречаются весьма впечатляющие и противоречивые факты. Интересна, например, опубликованная в Stereophile статья, написанная голландским обозревателем Peter Van Willenswaard. Но вопрос этот сложнее и глубже.

Мы не предоставляем никакой дополнительной технической информации о наших выходных трансформаторах, так как не хотим участвовать в технических соревнованиях, наши продукты разработаны в соответствии с существующими критериями, и могут быть полностью оценены только после их прослушивания!

Размеры даны как Ширина / Высота / Глубина, где глубина — это глубина самой катушки, а ширина — длина сердечника.

AUDIO NOTE™ STANDARD AUDIO QUALITY OUTPUT TRANSFORMERS.

Group A, Single-ended Outputs

Group B, Single-Ended Outputs

Group B, Push Pull Transformers

Group C, Audio Note™ Double C Core Output Transformers

На рисунке показаны два TRANS-300 — с двойным С-сердечником и IE-сердечником соответственно, плюс один TRANS-028, все с опциональными цельными медными кожухами

Ассортимент, конструкционные и монтажные детали.

Выходные трансформаторы с бифилярными и трифилярными обмотками на двойных С-сердечниках предназначены для одиночных 300В или 2А3 ламп в однотактных схемах. Импеданс первичной обмотки 2К7, вторичных — 4 и 8 Ом для, 90 мА постоянного тока, 50 Вт.

Размеры: 115 мм x 102 мм x 136 мм, монтажные отверстия от центра до центра от 87 мм до 84 мм с обеих сторон.

Стандартная версия выходных трансформаторов типа TRANS-300 теперь поставляется с медными рамками, однако, как косметически улучшенный вариант, мы предлагаем их с цельными медными кожухами за дополнительные £ 72,00 за трансформатор. Немагнитный медный кожух не только экранирует от РЧ наводок, но и не замыкает воздушный зазор, что важно для низкоуровневых сигналов при сердечниках с большей магнитной проницаемостью, таких как AN Ultra HiB и никелевых.

Все трансформаторы имеют проводные выводы с обмоток. Варианты первичных/вторичных обмоток: Медь/Медь, Медь/Серебро, Серебро/Серебро.

Group C, Single 300B Output Transformers

Стандартные версии со стальными рамами, медные рамы доступны за дополнительную плату.

На рисунке показаны Audio Note ™ TRANS 011 с I-E сердечником и TRANS 300 с С-сердечником.

Group C, Parallel Single Ended 300B output Transformers.

Выходные трансформаторы с бифилярными обмотками на двойных С-сердечниках предназначены для 300В или 2А3 ламп в однотактных схемах с параллельным включением. Импеданс первичной обмотки 1К25, вторичных — 4 и 8 Ом для, 180 мА постоянного тока, 50 Вт.

Размеры: 115 мм x 102 мм x 136 мм, монтажные отверстия от центра до центра от 87 мм до 84 мм с обеих сторон.

TRANS-305/IE со стандартными стальными рамами и TRANS-310/02-C с опциональными медными кожухами

Group C, Single Ended 211, VT4 C & 845 Output Transformers

Выходные трансформаторы с бифилярными обмотками на двойных С-сердечниках предназначены для одиночных 211/VT4 C или 845 ламп в однотактных схемах. Импеданс первичной обмотки 10К, вторичных — 4 и 8 Ом для, 240 мА постоянного тока, 50 Вт, 5кВ.

Размеры: 115 мм x 102 мм x 136 мм, монтажные отверстия от центра до центра от 87 мм до 84 мм с обеих сторон.

До сих пор рекомендовалось, чтобы катушки, полностью намотанные серебряным Audio Note ™ проводом, использовались только с никелевыми C-сердечниками, поскольку улучшение с ними огромное, однако, с появлением нового AN Ultra HiB ситуация изменилась. В целом, я по-прежнему считаю, что никелевые сердечники — лучшие инвестиции в звук, которые можно сделать, однако, Ultra HiB изменил положение до такой степени, что никель — уже только одно из лучших вложений. Теперь, в том случае, если в одной или обеих обмотках присутствует серебро, следует учитывать и AN Ultra HiB, поскольку он обеспечивает немного более мягкий характер с лучшим, более глубоким, басом, в сравнении с никелевым железом. Помните об этом при планировании своего проекта.

Хотите — верьте, хотите — нет, но я постарался сохранить как можно более низкие цены на вышеуказанные трансформаторы. И я хотел бы напомнить всем, кто читает это, что если учесть тот факт, что выходной трансформатор Ongaku ™ японского производства будет стоить как минимум в 3 раза больше, чем лучшая версия одного из новых намотанных Audio Note ™ серебром 211SE-трансформаторов, которые мы предлагаем выше, и что, в дополнение к этому, наш выходной трансформатор имеет лучший C-сердечник и общую спецификацию, чем оригинальный выходной трансформатор Ongaku, то, хотя цены могут показаться высокими, предлагаемый продукт не сравним ни с чем на рынке с точки зрения, как звукового, так и технического качества.

Выходные трансформаторы Audio Note ™, предлагаемые выше, отличаются от используемых в наших усилителях в двух ключевых областях:

1) Выходные трансформаторы в таких усилителях, как Ongaku ™, Kegon ™ или Baransu, тщательно подбираются по трем различным параметрам (я не могу назвать вам больше одного — АЧХ, остальные параметры являются нашей собственностью, и я не хочу, чтобы наши конкуренты заимствовали больше наших технологий и идей, чем это необходимо).

2) Мы используем C-сердечники с наилучшим, самым точным выравниванием слоев из произведенных, и, хотя это имеет небольшое значение для звука, важно понимать этот факт.

Все вышеперечисленные трансформаторы поставляются полуфабрикатом, в том смысле, что они без корпусов и с неподключенными выводами.

Как правило, поставка вышеуказанных выходных трансформаторов осуществляется со склада, но, в зависимости от собственных потребностей, доставка может задерживаться, особенно это касается изготовляемых на заказ трансформаторов с новыми сердечниками AN Perma Nickel, они могут поставляться очень долго, возможно, 16-18 недель, Обычно, если на складе трансформатора нет, мы стараемся сообщить вам, длительность поставки, но, с такими материалами, процессы производства очень сложны и проблематичны, так что будьте осторожны.

Основная область применения

Необходимость подобного масштабирования сопротивления существует практически во всех областях, связанных с передачей электрических сигналов и энергии. Но наибольшее применение согласующие трансформаторы получили в следующих сферах:

Также читайте: Антирезонансный трансформатор напряжения

На этом область применения не ограничивается. Так, даже обычный сварочный трансформатор в какой-то степени можно считать согласующим, что обусловлено требованиями к величине нагрузки на электрические сети.

Ламповые усилители: теоретические основы

Ламповые усилители представляют собой устройства, предназначенные для усиления звукового сигнала. Делается это за счет компонента — специальных ламп. При этом лампы могут быть радио или электровакуумные — от этого зависят технические особенности устройства. Своеобразный генератор может функционировать на трех типах каскадов:

Предупредительный и драйверный часто совмещаются между собой, тем самым увеличивая сферу применения устройства и улучшая его эффективность. Основное преимущество ламповых усилителей в том, что они очень простые по своим конструктивным особенностям. Собрать их даже новичку, который имеет приблизительные знания в области радиоэлектроники, не составит труда.

Трансформатор такого типа изготовляется в домашних условиях, если есть в наличии детали, на это не потребуется много времени.

Если говорить о теоретических основах, то обязательно нужно определиться, какой из видов усилителя нужен для той или иной ситуации. Представлены однотактные и двухтактные модели (каждый из них можно сделать самостоятельно).

Однотактный подразумевает, что используется только единичный канал усиления звука. Однотактные отличаются поставкой более чистого и простого звучания, если появляется вторая гармоника, то звук получается более мягкий. Именно от того, что в результате вмешательства второй гармоники звук получается тянувшим, нежным и мягким и появилось известное в музыкальных компаниях выражение лампового звука

Двухтактный усилитель функционирует на классах усиления А1, А2, АВ1, АВ2, В1, В2. Для большинства случаев подойдут вариации А1 и АВ1. Такие модели новичкам собрать не под силу, поэтому для их покупки обращаются в магазины.

Виды согласующих трансформаторов

Наибольшее применение на практике получил звуковой согласующий трансформатор входного и выходного типов. Для усилителей на транзисторной элементной базе используют устройства серии ТОТ (оконечный транзисторный), а на ламповых элементах ТОЛ (оконечный ламповый).

В качестве входных получила применение серия ТВТ (входной транзисторный).

Для антенны применяют устройства тороидального типа на ферромагнитных кольцах или конусах необходимого диаметра. Отметим, что для таких трансформаторов не обязательна сплошная намотка по сечению магнитопровода. Достаточно провести через внутреннюю часть прямые проводники, что позволяет сэкономить на производстве за счет уменьшения потребности в электротехнических материалах.

Как сделать своими руками

Особых сложностей и отличий в изготовлении согласующих трансформаторов нет. Технология сходна со сборкой понижающих устройств. Но необходимо соблюдать следующие рекомендации:

Отметим, что самостоятельное изготовление устройств такого типа экономически нецелесообразно. Закупка отдельных комплектующих обойдется дороже. Согласующее устройство с требуемым коэффициентом трансформации по сопротивлению в заводском исполнении обойдется дешевле.

Источник