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Rapport de transformation du transformateur audio

Calcule le rapport de transformation du transformateur audio pour l'adaptation d'impédance entre source et charge.

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Formule

n = √(Z₁/Z₂), V₂ = V₁/n, I₂ = I₁ × n

n— Turns ratio
Z— Impedance (Ω)

Comment ça marche

Les transformateurs audio fournissent une isolation galvanique et une adaptation d'impédance entre les sources de signal et les charges. Le rapport de tours n = N₂/N₂ détermine la transformation de la tension : V₂ = V₂/n. Le courant se transforme inversement : I₂ = I¹ × n. L'impédance se transforme comme le carré du rapport de spires : Z₂ = Z¹/n². Pour l'adaptation d'impédance, nous avons besoin de n = √ (Z₂/Z₂). L'audio classique utilise des impédances de ligne symétriques de 600 Ω pour un transfert de puissance maximal, avec des transformateurs 600:600 (ratio 1:1) pour l'isolation, ou des transformateurs 600:10 kΩ (n ≈ 0,245, soit 1:4,08) pour le pontage micro/ligne. Les boîtiers DI (injection directe) utilisent des transformateurs pour convertir les signaux d'instruments à haute impédance (~500 kΩ) en sorties symétriques de niveau microphone de 200 à 600 Ω. Les transformateurs audio bloquent également le courant continu et fournissent un système de rejet du bruit en mode commun (CMRR), ce qui les rend idéaux pour éliminer les boucles de masse.

Exemple Résolu

Associez une sortie ligne symétrique de 600 Ω à un haut-parleur de 8 Ω (hypothétique). Rapport de tours : n = √ (600/8) = √ 75 = 8,66 : 1 Cela signifie que le primaire a 8,66 fois plus de tours que le secondaire. Avec une tension primaire de 1 V RMS : Tension secondaire = 1/8,66 = 0,115 V RMS Avec un courant primaire de 1 mA RMS : Courant secondaire = 1 mA × 8,66 = 8,66 mA RMS Puissance transférée (transformateur idéal) : P = 1 V × 1 mA = 1 mW Vérifiez : P = 0,115 V × 8,66 mA = 1 mW ✓ Pour un boîtier DI (instrument 250 kΩ → entrée micro 150 Ω) : n = √ (250000/150) = √ 1667 = 40,8 : 1 échelon

Conseils Pratiques

  • ✓Utilisez des transformateurs audio pour éliminer le ronflement dans les conversions symétriques/asymétriques : ils fournissent une réjection en mode commun de 40 à 60 dB, brisant ainsi les boucles de masse qui provoquent un bourdonnement de 50/60 Hz sur les longs câbles.
  • ✓Lorsque vous calculez le ratio de rotation d'un boîtier DI, assurez-vous que la perte d'insertion du transformateur est prise en compte dans le budget de gain. Un DI actif bien conçu surpasse souvent un transformateur DI passif à des rapports d'impédance extrêmes.
  • ✓Pour les transformateurs d'entrée de microphone, l'inductance magnétisante doit être suffisamment élevée pour dépasser 20 Hz à l'impédance d'entrée nominale. Vérifiez : f_low = R_load/(2π × L_mag) ; pour une entrée de 150 Ω et 20 Hz, L_mag ≥ 150/(2π × 20) ≈ 1,2 H.

Erreurs Fréquentes

  • ✗Confondre rapport d'impédance et rapport de tours : le rapport d'impédance est égal au carré du rapport de tours (n²), et non à n lui-même. Un rapport de tours de 4:1 donne un rapport d'impédance de 16:1.
  • ✗Attendez-vous à une adaptation parfaite de l'impédance pour maximiser la puissance : dans le domaine audio (systèmes à source de tension), le transfert de puissance maximal est moins important que le transfert de tension maximal. Le pontage (impédance de charge beaucoup plus élevée que la source) est préférable en audio pour éviter de charger la source.
  • ✗Négliger la réponse en fréquence du transformateur : les limites de bande passante des transformateurs audio sont déterminées par l'inductance magnétisante (atténuation basse fréquence) et l'inductance de fuite plus la capacité d'enroulement (atténuation haute fréquence). Les transformateurs bon marché fonctionnent en dessous de 50 Hz ou au-dessus de 10 kHz.

Foire Aux Questions

Un transformateur d'isolation 1:1 transmet le signal à un niveau inchangé, mais isole galvaniquement la source de la charge, brisant ainsi les boucles de masse. Les transformateurs de signal (rapport non unitaire) isolent et modifient l'impédance et le niveau de tension. Tous les transformateurs audio fournissent une isolation ; le ratio détermine la transformation.
Oui Le fait de connecter la sortie symétrique à la sortie primaire et de prendre la sortie secondaire comme sortie asymétrique convertit le signal. Le transformateur rejette le bruit de mode commun présent sur la ligne équilibrée, fournissant un signal asymétrique propre avec le CMRR de la balance d'enroulement du transformateur (généralement 60 à 80 dB).
600 Ω était la norme initiale pour le téléphone et la diffusion, car elle permettait un transfert de puissance maximal sur les impédances des fils de cuivre courantes dans les premiers réseaux téléphoniques. Les équipements audio modernes utilisent 600 Ω principalement pour la compatibilité avec les équipements existants et pour la norme de ligne équilibrée, même si la plupart des équipements modernes utilisent le pontage de tension (impédance d'entrée élevée) plutôt que l'adaptation d'impédance.

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