Relação de espiras do transformador de áudio

Calcula a relação de espiras do transformador de áudio para casamento de impedância entre fonte e carga.

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Fórmula

n = √(Z₁/Z₂), V₂ = V₁/n, I₂ = I₁ × n

n — Turns ratio

Z — Impedance (Ω)

Como Funciona

Os transformadores de áudio fornecem isolamento galvânico e correspondência de impedância entre fontes de sinal e cargas. A razão de espiras n = N․ /N₂ determina a transformação de tensão: V₂ = V․ /n. A corrente se transforma inversamente: I₂ = I․ × n. A impedância se transforma como o quadrado da razão de espiras: Z₂ = Z/ n². Para correspondência de impedância, precisamos de n = √ (Z․ /Z₂). O áudio clássico usa impedâncias de linha balanceadas de 600 Ω para máxima transferência de energia, com transformadores de 600:600 (proporção 1:1) para isolamento ou transformadores de 600:10 kΩ (n ≈ 0,245 ou aumento de 1:4,08) para ligação microfone/linha. As caixas DI (injeção direta) usam transformadores para converter sinais de instrumentos de alta impedância (~ 500 kΩ) em saídas balanceadas de 200—600 Ω no nível do microfone. Os transformadores de áudio também bloqueiam a corrente contínua e fornecem rejeição de ruído de modo comum (CMRR), tornando-os ideais para eliminar os loops de aterramento.

Exemplo Resolvido

Combine uma saída de linha balanceada de 600 Ω com um alto-falante de 8 Ω (hipotético).

Relação de voltas: n = √ (600/ 8) = √75 = 8,66:1

Isso significa que o primário tem 8,66 vezes mais voltas do que o secundário.

Com uma tensão primária de 1 V RMS:

Tensão secundária = 1/8,66 = 0,115 V RMS

Com corrente primária de 1 mA RMS:

Corrente secundária = 1 mA × 8,66 = 8,66 mA RMS

Potência transferida (transformador ideal): P = 1 V × 1 mA = 1 mW

Verifique: P = 0,115 V × 8,66 mA = 1 mW ✓

Para uma caixa DI (instrumento de 250 kΩ → entrada de microfone de 150 Ω):

n = √ (250000/150) = √1667 = 40,8: 1 redução

Dicas Práticas

✓Use transformadores de áudio para eliminar o zumbido em conversões balanceadas/desbalanceadas — eles fornecem de 40 a 60 dB de rejeição no modo comum, quebrando os ciclos de aterramento que causam zumbido de 50/60 Hz em cabos longos.
✓Ao calcular a taxa de giros para uma caixa DI, certifique-se de que a perda de inserção do transformador seja contabilizada no orçamento de ganho. Um DI ativo bem projetado geralmente supera um DI de transformador passivo em taxas de impedância extremas.
✓Para transformadores de entrada de microfone, a indutância magnetizante deve ser alta o suficiente para passar de 20 Hz na impedância nominal de entrada. Verifique: f_low = R_load/(2π × L_mag); para entrada de 150 Ω e 20 Hz, L_mag ≥ 150/(2π × 20) ≈ 1,2 H.

Erros Comuns

✗Relação de impedância confusa com relação de giros — a taxa de impedância é igual ao quadrado da razão de giros (n²), não n em si. Uma relação de giros de 4:1 fornece uma taxa de impedância de 16:1.
✗Esperando uma combinação perfeita de impedância para maximizar a potência — em áudio (sistemas de fonte de tensão), a transferência máxima de energia é menos importante do que a transferência máxima de tensão. A ponte (impedância de carga muito maior que a fonte) é preferida no áudio para evitar o carregamento da fonte.
✗Negligenciando a resposta de frequência do transformador — os transformadores de áudio têm limites de largura de banda determinados pela indutância magnetizante (transferência de baixa frequência) e indutância de vazamento mais capacitância de enrolamento (descarga de alta frequência). Transformadores baratos rodam abaixo de 50 Hz ou acima de 10 kHz.

Perguntas Frequentes

Qual é a diferença entre um transformador de isolamento 1:1 e um transformador de sinal?

Um transformador de isolamento 1:1 passa o sinal inalterado em nível, mas isola galvanicamente a fonte da carga, rompendo os circuitos de aterramento. Os transformadores de sinal (relação não unitária) isolam e alteram a impedância e o nível de tensão. Todos os transformadores de áudio fornecem isolamento; a proporção determina a transformação.

Um transformador pode converter sinais balanceados em desbalanceados?

Sim Conectar a saída balanceada ao primário e considerar a secundária como uma saída de extremidade única (desbalanceada) converte o sinal. O transformador rejeita o ruído de modo comum presente na linha balanceada, fornecendo um sinal limpo e desbalanceado com o CMRR da balança de enrolamento do transformador (normalmente 60—80 dB).

Por que 600 Ω é tão comum em áudio profissional?

600 Ω era o padrão original de telefone e transmissão porque fornecia a máxima transferência de energia sobre as impedâncias dos fios de cobre comuns nas primeiras redes telefônicas. Os equipamentos de áudio modernos usam 600 Ω principalmente para compatibilidade com equipamentos antigos e para o padrão de linha balanceada, embora a maioria dos equipamentos modernos use ponte de tensão (alta impedância de entrada) em vez de correspondência de impedância.

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