Relación de espiras del transformador de audio
Calcula la relación de espiras del transformador de audio para adaptar impedancias entre fuente y carga, más voltaje y corriente secundarios.
Fórmula
n = √(Z₁/Z₂), V₂ = V₁/n, I₂ = I₁ × n
Cómo Funciona
Los transformadores de audio proporcionan aislamiento galvánico y adaptación de impedancia entre las fuentes de señal y las cargas. La relación de espiras n = N²/N₂ determina la transformación de la tensión: V₂ = V1/n. La corriente se transforma inversamente: I₂ = I¹ × n. La impedancia se transforma como el cuadrado de la relación de espiras: Z₂ = Z¹/n². Para ajustar la impedancia, necesitamos n = √ (Z¹ /Z₂). El audio clásico utiliza impedancias de línea balanceadas de 600 Ω para una transferencia de potencia máxima, con transformadores de 600:600 (relación 1:1) para el aislamiento, o transformadores de 600:10 kΩ (n ≈ 0,245, o 1:4,08) para conectar micrófono/línea. Las cajas DI (inyección directa) utilizan transformadores para convertir las señales de instrumentos de alta impedancia (~500 kΩ) en salidas balanceadas de nivel de micrófono de 200 a 600 Ω. Los transformadores de audio también bloquean la corriente continua y proporcionan un rechazo de ruido en modo común (CMRR), lo que los hace ideales para eliminar los bucles de tierra.
Ejemplo Resuelto
Haga coincidir una salida de línea balanceada de 600 Ω con un altavoz de 8 Ω (hipotético). Relación de vueltas: n = √ (600/ 8) = √75 = 8.66:1 Esto significa que la primaria tiene 8,66 veces más turnos que la secundaria. Con una tensión primaria de 1 V RMS: Tensión secundaria = 1/8,66 = 0,115 V RMS Con corriente primaria RMS de 1 mA: Corriente secundaria = 1 mA × 8,66 = 8,66 mA RMS Potencia transferida (transformador ideal): P = 1 V × 1 mA = 1 mW Verificación: P = 0,115 V × 8,66 mA = 1 mW ✓ Para una caja DI (instrumento de 250 kΩ → entrada de micrófono de 150 Ω): n = √ (250000/150) = √1667 = 40,8:1 paso hacia abajo
Consejos Prácticos
- ✓Utilice transformadores de audio para eliminar el zumbido en las conversiones balanceadas y no balanceadas: proporcionan entre 40 y 60 dB de rechazo en modo común, lo que rompe los bucles que provocan un zumbido de 50/60 Hz en tendidos de cable largos.
- ✓Al calcular la relación de vueltas de una caja DI, asegúrese de que la pérdida de inserción del transformador se tenga en cuenta en el presupuesto de ganancias. Un DI activo bien diseñado a menudo supera a un transformador DI pasivo en relaciones de impedancia extremas.
- ✓Para los transformadores de entrada de micrófono, la inductancia magnetizante debe ser lo suficientemente alta como para superar los 20 Hz a la impedancia de entrada nominal. Compruebe: f_low = R_load/(2π × L_mag); para una entrada de 150 Ω y 20 Hz, L_mag ≥ 150/(2π × 20) ≈ 1,2 H.
Errores Comunes
- ✗Confundir la relación de impedancia con la relación de vueltas: la relación de impedancia es igual al cuadrado de la relación de vueltas (n²), no a n en sí misma. Una relación de vueltas de 4:1 proporciona una relación de impedancia de 16:1.
- ✗Se espera una adaptación perfecta de la impedancia para maximizar la potencia: en el audio (sistemas de fuente de voltaje), la transferencia máxima de potencia es menos importante que la transferencia de voltaje máxima. En el audio se prefiere la conexión en puente (impedancia de carga muy superior a la de la fuente) para evitar cargar la fuente.
- ✗Sin tener en cuenta la respuesta de frecuencia del transformador: los transformadores de audio tienen límites de ancho de banda determinados por la inductancia magnetizante (reducción de baja frecuencia) y la inductancia de fuga más la capacitancia de bobina (reducción de alta frecuencia). Los transformadores baratos funcionan por debajo de 50 Hz o por encima de 10 kHz.
Preguntas Frecuentes
¿Cuál es la diferencia entre un transformador de aislamiento 1:1 y un transformador de señal?
Un transformador de aislamiento 1:1 transmite la señal sin cambios de nivel, pero aísla galvánicamente la fuente de la carga, rompiendo los bucles de conexión a tierra. Los transformadores de señal (relación no unitaria) aíslan y cambian la impedancia y el nivel de voltaje. Todos los transformadores de audio proporcionan aislamiento; la relación determina la transformación.
¿Puede un transformador convertir señales balanceadas en no balanceadas?
Sí Conectar la salida balanceada a través de la primaria y tomar la secundaria como salida de un solo extremo (no balanceada) convierte la señal. El transformador rechaza el ruido de modo común presente en la línea balanceada, lo que proporciona una señal limpia y desequilibrada con el CMRR del balance de bobina del transformador (normalmente de 60 a 80 dB).
¿Por qué 600 Ω es tan común en el audio profesional?
600 Ω fue el estándar original de telefonía y transmisión porque permitía la máxima transferencia de energía a través de las impedancias del cable de cobre comunes en las primeras redes telefónicas. Los equipos de audio modernos utilizan 600 Ω principalmente por motivos de compatibilidad con los equipos antiguos y para el estándar de línea balanceada, aunque la mayoría de los equipos modernos utilizan un puente de voltaje (alta impedancia de entrada) en lugar de un ajuste de impedancia.
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