オーディオトランスの巻数比
ソースと負荷間のインピーダンス整合のためのオーディオトランス巻数比と二次電圧・電流を計算します。
公式
仕組み
この計算機は、アイソレーション、インピーダンス・マッチング、バランス/アンバランス変換に使用されるオーディオ・トランスの巻数比とインピーダンス変換を計算します。オーディオエンジニア、機器設計者、放送技術者は、DI ボックス、マイクプリアンプ、およびラインレベルインターフェース用のトランスを選択する際に使用します。巻数比 n = N_PRIMARY/N_Secondary によって電圧変換は V_out = V_in/N となり、インピーダンスは n 二乗 (Z_out = Z_in/N^2) として変換されます。インピーダンスマッチングの場合、n = sqrt (Z_Source/Z_Load) となります。ジェンセン・トランスフォーマーとルンダールの仕様によると、高品質のオーディオ・トランスフォーマーは、定格レベルで20 Hz～50 kHzの帯域幅（+/-0.5 dB）、60～80 dBの同相ノイズ除去比（CMRR）、THDは 0.01% 未満を実現しています。業務用オーディオ機器のトランス性能要件は、IEC 60268-4（サウンドシステム機器 — マイク）およびIEC 60268-14（サウンドシステム機器 — スピーカー）で定義されています。プロオーディオでは、歴史ある600オームのバランスライン規格（AT&Tおよび放送仕様による）が今でも一般的ですが、最新の機器では、AES48-2019（ネットワークおよびデバイスのAES規格—AES3インターフェースの使用）に基づく真のインピーダンスマッチングではなく、電圧ブリッジ（高入力インピーダンス）が使用されています。
計算例
問題：250 kオームのギターピックアップをプロの基準に従って150オームのマイク入力に変換するパッシブDIボックストランスを設計してください。
解決策: 1。ソースインピーダンス:Z_ソース = 250,000 オーム (ギターピックアップ) 2.負荷インピーダンス:Z_load = 150 オーム (マイクプリアンプ入力) 3.ターン比:n = sqrt (250000/150) = sqrt (1667) = 40. 8:1 (ステップダウン) 4.電圧変換:1 V 入力-> 1/40.8 = 24.5 mV 出力 (-32.2 dB) 5.ギターから見たインピーダンス:150 * 40.8^2 = 250 kオーム (ピックアップと一致)
実践上の考慮事項: -商用DIトランス (Jensen JT-DB-E、Lundahl LL1935): 10:1 から 15:1 の比率が標準 -比率が高いほど一次巻線が多くなり、インダクタンスが大きくなり、LF応答が向上します。 -250 kオームでの 20 Hz における最小一次インダクタンス:L > Z/ (2*pi*f) = 250000/ (2*pi*20) = 2 H -プレミアムDIトランスは、10Hzまでのフラット応答で10H以上の一次インダクタンスを実現します
1:1 絶縁トランス (600 オームで平衡型から平衡型へ) の場合: -n = 1、電圧変化なし -一次インダクタンスと二次インダクタンス:600 オームで 20 Hz で最小 0.6 H -CMRR仕様:標準60～80dB、プレミアムユニット (ジェンセン、ソウター) では100dB -挿入損失:標準0.2〜0.5 dB (巻線抵抗損失)
実践的なヒント
- ✓グランドループの除去にはオーディオトランスを使用してください。オーディオトランスを使用すると60〜80dBのCMRRが得られ、電源と負荷の間のガルバニック接続が切断されます。通常、50ドルのJensen製PI-2XX絶縁トランスを使用すれば、再配線に数百ドルかかるハムの問題を解決できます。頑固なグランドループの場合は、AES48に準拠したスター接地と組み合わせてください。
- ✓DIボックスの巻数比を計算するときは、ゲインステージングにおける挿入損失（標準0.5〜2 dB）を考慮してください。15:1 の比率のパッシブ DI では、-23.5 dB の信号レベルと挿入損失が生じます。AESガイドラインに準拠したSNRを維持しながら、マイクプリアンプのゲインがこの減衰に対応できる十分なゲイン（60～70 dB）であることを確認してください。
- ✓マイク入力トランスの場合、20 Hzまでフラットな応答を実現するには、一次インダクタンスがZ_Source/ (2*pi*20) を超えている必要があります。150 オームのソースインピーダンス:L_Primary > 1.2 H。プレミアムマイク用トランス (Jensen JT-115K-E、Lundahl LL1538) は 2 ～ 10 H を実現し、フラットレスポンスを5 ～ 10 Hz に拡張してルームトーンや亜音のコンテンツをキャプチャします。
- ✓トランスのCMRRは、巻線間のキャパシタンスにより、高周波（10kHzで40～60dB、1kHzで80dB）で低下します。RF 干渉 (GSM バズ、スイッチモード電源ノイズ) を除去するには、入力ケーブルにフェライトチョーク (10 ～ 100 uH) を追加してください。Jensenトランスフォーマーのアプリケーションノートによると、トランスとフェライトの除去率を合わせると80dB～1MHzを超えています。
よくある間違い
- ✗インピーダンス比と巻数比を混同すると、インピーダンスはnではなくn^2に変換されます。4:1 の巻数比では 16:1 のインピーダンス比が得られます。10:1 のインピーダンス比を実現するには、sqrt (10) = 3. 16:1 の巻数比を使用します。この混乱により 2 ～ 10 倍のインピーダンス・ミスマッチ誤差が発生し、信号損失または周波数応答の異常が発生します。
- ✗オーディオシステムでは最大の電力伝達が期待されます。RFとは異なり、オーディオでは電圧ブリッジングを使用します。負荷インピーダンスは電源インピーダンスの10倍で、負荷が最小限に抑えられます。10 kΩの負荷に600Ωのソースを接続した場合、マッチング終端を使用した場合と比べて損失はわずか0.26dBですが、ソースのインピーダンスの変動に対する耐性は得られます。AES48によると、現代のプロフェッショナルオーディオではインピーダンスマッチングは推奨されていません。
- ✗トランスの周波数応答制限を無視すると、オーディオトランスの帯域幅は、磁化インダクタンス（LFロールオフ）と漏れインダクタンスと巻線キャパシタンス（HFロールオフ）によって制限されます。600オームで20Hzまでフラットなトランスを10kΩの電源から駆動すると、100Hz以上でロールオフすることがあります。IEC 60268-4に準拠した実際の動作インピーダンスで帯域幅を確認してください。
- ✗DCカップリング用途でのトランスの使用-トランスは本質的にLFロールオフを伴うAC結合です。直流信号や周波数成分が非常に低い信号 (サーボ、耐震) には、アクティブバランス回路が必要です。トランスのLFロールオフは通常、f_low = R_load/ (2*pi*L_Primary) で-3 dBです。