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오디오 트랜스포머 권수비

소스와 부하 간 임피던스 매칭을 위한 오디오 트랜스포머 권수비와 2차 전압 및 전류를 계산합니다.

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공식

n = √(Z₁/Z₂), V₂ = V₁/n, I₂ = I₁ × n

n— 회전 비율

Z— 임피던스 (Ω)

작동 방식

이 계산기는 절연, 임피던스 매칭 및 밸런스/언밸런스 변환에 사용되는 오디오 트랜스포머의 권선비와 임피던스 변환을 결정합니다.오디오 엔지니어, 장비 설계자 및 방송 기술자는 이를 사용하여 DI 박스, 마이크 프리앰프 및 라인 레벨 인터페이스용 트랜스포머를 선택합니다.권선비 n = n_1차/N_2차 세트 전압 변환: V_Out = V_in/N. n제곱으로 나타낸 임피던스 변환: z_Out = Z_in/N^2.임피던스 매칭의 경우 n은 sqrt (Z_SOURCE/Z_Load) 입니다.젠슨 트랜스포머 및 룬달 사양에 따르면 고품질 오디오 트랜스포머는 20Hz - 50kHz 대역폭 (+/-0.5dB), 60-80dB 커먼 모드 리젝션 (CMRR), 정격 수준에서 0.01% 미만의 THD를 달성합니다.전문 오디오 장비의 트랜스포머 성능 요구 사항은 IEC 60268-4 (사운드 시스템 장비 — 마이크) 및 IEC 60268-14 (사운드 시스템 장비 — 라우드 스피커) 에 정의되어 있습니다.최신 장비에서는 AES48-2019 (네트워크 및 장치를 위한 AES 표준 — AES3 인터페이스 사용) 에 따른 진정한 임피던스 매칭 대신 전압 브리징 (높은 입력 임피던스) 을 사용하지만, 현존하는 600옴 밸런스 라인 표준 (AT&T 및 방송 사양에 따름) 은 프로페셔널 오디오에서 여전히 일반적입니다.

계산 예제

문제: 전문 표준에 따라 250kohm 기타 픽업을 150ohm 마이크 입력으로 변환하는 패시브 DI 박스 트랜스포머를 설계하십시오.

해결 방법: 1.소스 임피던스: Z_소스 = 250,000옴 (기타 픽업) 2.부하 임피던스: Z_Load = 150옴 (마이크 프리앰프 입력) 3.회전율: n = 스퀘어 (250000/150) = 스퀘어 (1667) = 40. 8:1 (스텝다운) 4.전압 변환: 1V 입력 -> 1/40.8 = 24.5mV 출력 (-32.2dB) 5.기타에서 보이는 임피던스: 150 * 40.8^2 = 250kΩ (픽업과 일치)

실제 고려 사항:

상용 DI 트랜스포머 (젠슨 JT-DB-E, 룬달 LL1935): 10:1 ~ 15:1 비율 (일반)
비율이 높을수록 1차측 턴이 더 많이 필요하므로 인덕턴스가 증가하고 LF 응답이 개선됩니다.
250kohm에서 20Hz에 대한 최소 1차 인덕턴스: L > Z/ (2*pi*f) = 250000/ (2*pi*20) = 2H
프리미엄 DI 트랜스포머는 10Hz에 대한 평탄한 응답을 위해 10H 이상의 1차 인덕턴스를 제공합니다.

1:1 절연 트랜스포머의 경우 (600옴에서 밸런스드 투 밸런스):

n = 1, 전압 변화 없음
1차 및 2차 인덕턴스: 600옴에서 20Hz의 경우 최소 0.6H
CMRR 사양: 일반적으로 60-80dB, 프리미엄 유닛의 경우 100dB (젠슨, 소터)
삽입 손실: 일반적으로 0.2-0.5dB (권선 저항 손실)

실용적인 팁

✓그라운드 루프 제거를 위해 오디오 트랜스포머를 사용하십시오. 60-80 dB CMRR을 제공하여 소스와 부하 간의 갈바닉 연결을 끊습니다.일반적으로 50달러짜리 Jensen PI-2XX 절연 트랜스포머는 재배선 시 수백 달러의 비용이 드는 잡음 문제를 해결합니다.완고한 접지 루프의 경우 AES48 기반의 스타 접지와 함께 사용하십시오.
✓DI 박스의 회전율을 계산할 때는 게인 스테이징의 삽입 손실 (일반적으로 0.5-2dB) 을 고려하십시오.비율이 15:1 인 패시브 DI는 -23.5dB의 신호 레벨과 삽입 손실을 생성합니다.마이크 프리앰프가 AES 가이드라인에 따른 SNR을 유지하면서 이러한 감쇠를 수용할 수 있을 만큼 충분한 게인 (60-70dB) 이 있는지 확인하십시오.
✓마이크 입력 트랜스포머의 경우 20Hz에 대한 플랫 응답을 위해서는 1차측 인덕턴스가 z_source/ (2*pi*20) 를 초과해야 합니다.150ohm의 소스 임피던스에서: L_Primary > 1.2H. 프리미엄 마이크 트랜스포머 (Jensen JT-115K-E, Lundahl LL1538) 는 2~10Hz로 플랫 응답을 확장하여 룸 톤과 아음속 콘텐츠를 캡처할 수 있습니다.
✓트랜스포머 CMRR은 권선 간 커패시턴스로 인해 고주파수 (10kHz에서는 40-60dB, 1kHz에서는 80dB) 에서 성능이 저하됩니다.RF 간섭 제거 (GSM 버즈, 스위치 모드 전원 공급 장치 노이즈) 의 경우 입력 케이블에 페라이트 초크 (10-100uH) 를 추가하십시오.젠슨 트랜스포머 애플리케이션 노트에 따르면 트랜스포머+페라이트의 결합 제거율은 80dB에서 1MHz를 초과합니다.

흔한 실수

✗임피던스 비율을 권선비와 혼동하기 - 임피던스는 n이 아닌 n^2로 변환됩니다. 4:1 권선비는 16:1 임피던스 비율을 산출합니다.임피던스 비율을 10:1 로 설정하려면 sqrt (10) = 3. 16:1 회전 비율을 사용하십시오.이러한 혼동으로 인해 2~10배 임피던스 불일치 오류가 발생하여 신호 손실 또는 주파수 응답 이상이 발생합니다.
✗오디오 시스템에서 최대 전력 전달이 기대됨 - RF와 달리 오디오는 전압 브리징을 사용합니다. 즉, 부하 임피던스 10배 소스 임피던스로 부하를 최소화합니다.600옴 소스가 10kohm 부하로 전환되면 일치하는 터미네이션과 비교했을 때 손실은 0.26dB에 불과하지만 소스 임피던스 변동에 영향을 받지 않습니다.AES48 기준, 임피던스 매칭은 최신 전문 오디오에서 더 이상 사용되지 않습니다.
✗트랜스포머 주파수 응답 제한 무시 - 오디오 트랜스포머는 자화 인덕턴스 (LF 롤오프) 와 누설 인덕턴스+권선 커패시턴스 (HF 롤오프) 에 의해 대역폭이 제한됩니다.트랜스포머가 60ohm에서 20Hz로 평탄한 경우 10kohm 소스에서 구동할 경우 100Hz 이상에서 롤오프될 수 있습니다.IEC 60268-4에 따라 실제 작동 임피던스에서 대역폭을 확인하십시오.
✗DC 커플링 애플리케이션에 트랜스포머 사용 - 트랜스포머는 기본적으로 LF 롤오프와 함께 AC 커플링됩니다.DC 또는 주파수 함량이 매우 낮은 신호 (서보, 지진) 의 경우 액티브 밸런스 회로가 필요합니다.트랜스포머 LF 롤오프는 f_low = R_Load/ (2* PI*L_Primary) 에서 일반적으로 -3dB입니다.

자주 묻는 질문

1:1 절연 변압기와 신호 변압기의 차이점은 무엇입니까?

1:1 절연 변압기 (n=1) 는 갈바닉 절연을 제공하면서 레벨이 변경되지 않은 상태로 신호를 전달합니다. 일반적으로 IEC 61558에 따라 1500-4000V의 브레이크다운이 발생합니다.CMRR은 일반적으로 60-80dB이므로 50/60Hz 잡음이 발생하는 그라운드 루프를 차단합니다.신호 트랜스포머 (n은 1과 같지 않음) 는 절연 및 임피던스 변환을 모두 제공합니다.모든 오디오 트랜스포머는 아이솔레이션되며, 비율에 따라 전압/임피던스 변화가 결정됩니다.프리미엄 1:1 장치 (젠슨, 소터) 는 제조업체 사양에 따라 0.001% THD, 0.1dB 미만의 삽입 손실, 100dB CMRR을 달성합니다.

트랜스포머가 밸런스 신호를 언밸런스 신호로 변환할 수 있습니까?

예. 기본 소스를 통해 밸런스 소스를 연결하고 보조 소스를 단일 종단 출력으로 사용하면 신호가 변환됩니다.트랜스포머는 Jensen 사양에 따라 60-80dB CMRR의 공통 모드 노이즈를 본질적으로 제거합니다.센터 탭 접지 옵션은 유연성을 높여줍니다. 접지형 센터 탭은 CMRR을 감소시키지만 헤드룸을 6dB 개선합니다.최상의 리젝션을 위해서는 보조 플로팅 (유사 밸런스 출력) 을 그대로 두십시오.이는 레이디얼 엔지니어링 및 컨트리맨 설계에 따른 프로페셔널 DI 박스의 표준 아키텍처입니다.

프로페셔널 오디오에서 600옴이 흔한 이유는 무엇일까요?

600옴은 AT&T 전화 표준 (1920년대) 으로 당시 구리 케이블을 통한 최대 전력 전송에 최적화되었습니다.SMPTE 및 AES 사양에 따른 장비 상호 운용성을 위해 방송 및 녹음에 이를 채택했습니다.최신 오디오는 AES48-2019 기준 600옴 매칭 대신 전압 브리징 (10kohm+ 입력 임피던스) 을 사용합니다.600옴 사양은 주로 레거시 호환성을 위해 유지됩니다.대부분의 전문 장비는 '600옴 터미네이션용으로 설계되었습니다'라고 명시되어 있지만 하이 임피던스로의 브리징 성능은 동일합니다 (종종 더 나은 경우가 많음).