Трансформатор вместо предусилвател и като изходно стъпало

Трансформатор вместо предусилвател и като изходно стъпало

от peppone1 » Нед Яну 27, 2019 9:51 pm

Здравейте, идеята за такова устройство дойде, четейки постовете на младеж относно реставрация на стар бакелитов радиоприемник „Ворошилов”, който бил изпълнен с нестандартен високоимпедасен високоговорител 80 ома (което ме съмнява, понеже никъде не съм виждал такъв) и не можел да се захрани с обикновен усилвател. Тогава предложих да се използва изходния трансформатор на радиоприемника, но свързан наобратно, за да повиши напрежението от усилвателя, но той вече беше изхвърлил говорителя. По-късно опитах да навия трансформатори за да съгласувам 8 и 16 ома говорители, но без успех. И така докато един ден, един клиент ми донесе за ремонт една сирена за линейка, на която беше изгорял изходният трансформатор. След като го пренавих реших да подновя опитите и чудо, това малко трансформаторче успя да съгласува дори мощна 4 ома тонколона към автомобилен усилвател, естествено и усилвателя доста се товареше. Тогава разбрах че трансформатора трябва да е с малко навивки и размерът му да е по-голям.

И така, много пъти се налага съгласуването на източник със слаб сигнал (микрофон, динамична грамофонна доза, смартфон, MP3 плеър и др.) към нискочестотен усилвател. За целта любителите обикновено свързват допълнителен предусилвател, който едно че се нуждае от външно захранване, което е колкото сложно, толкова и опасно, а и дублирането на предусилвателни стъпала сумира и собствените им шумове и в краен резултат, на изхода на крайното стъпало звука доста ще се влоши. Но когато ни трябва съвсем малко усилване, например за смартфона, то предусилвател с такова слабо усилване до 2 пъти трудно ще се направи и съгласува. Най-простото и същевременно безопасно решение е вместо предусилвател да свържем миниатюрен трансформатор. Известно е че аудио трансформаторите внасят загуби в честотния обхват и възпроизвеждат най-отчетливо честотите от 200-15KHz, поради което в съвременната аудио техника те вече не се употребяват, но главно от икономически съображения. Но ако се подбере оптималното преводно отношение и конструиран с по-тънки ламели от обикновеният мрежов трансформатор, или свързан като автотрансформатор, то загубите могат да се сведат до минимум. Другото му предимство като съгласуващ елемент е че във входната верига, където съпротивлението е голямо, отпада нуждата от екранировка на кабелите след трансформатора, което позволява дължината им да се увеличи, а преди трансформатора кабелите трябва да са възможно по-къси и с добра екранировка.

Трансформатора може също да се използва и като съгласуващ елемент между крайното стъпало и тонколоните, например 8 или 16 ома високоговорител да свържем към 4 ома усилвател. Автомобилните ресийвъри например са предназначени за товар до 2 ома, а такива тонколони трудно се намират, освен субуферните и при свързването на 4 омова колона, ползваме само половината от мощността на усилвателя. В този случай също можем да използваме повишаващ трансформатор, с не особено големи размери, достатъчни са ламели EI60, а навивките за 2-омовата намотка трябва да са около 30, а за 4-омовата, навивките ще са 45.
Правилно е първо да навием намотката за високо напрежение, а върху нея навием тази за ниското напрежение. Причината е от чисто практически и технически съображения, понеже по-тънката жица по-плътно приляга по дъното на макарата и активното й съпротивление е по-малко, отколкото ако я навием най-отгоре. Обратно е за външната намотка, тъй като жицата е по-дебела, тя не се пречупва и по-плътно се навива върху първичната, а съпротивлението й се увеличава, което пък ще се компенсира от по-голямото сечение на жицата. Иначе в обратния вариант, едната намотка ще има много малко съпротивление, а другата много голямо и КПД на трансформатора ще стане много ниско. Ето защо на повишаващите трансформатори намотките най-често се навиват на отделни макари (ферорезонансен трансформатор) за да имат равномерни съпротивления двете намотки. При трансформатор с една макара много рядко като първична се навива намотката за ниско напрежение, това се прави предимно при тороидалните трансформатори, където дължината на намотките е по-голяма и дебелината им не се променя значително, но въпреки това не е правилно. Освен това ако изгори само намотката за ниско напрежение, трябва да се развие и високоволтовата намотка, което е много трудоемко.

При трансформатор с равно преводно отношение, но с изведен извод от намотките, също можем да го използваме като повишаващ или понижаващ. За целта за ниско напреженовата намотка трябва да свържем само едната част от нея, но така ще има голяма загуба на мощност, понеже намотките са с еднакво сечение на жицата, а токовете са различни. Но тази загуба частично може да се компенсира като за ниско напреженовата намотка използваме вътрешната й част, тази по-близо до дъното на макарата, която е с по-малко активно съпротивление от външната намотка. Но понеже при аудио трансформатора разсейването е най-голямо за високите честоти, то за първичната нисконапреженова намотка трябва да свържем не най-вътрешната й част, а по-горната, която е непосредствено под вторичната високонапреженова намотка, т.е. средната намотка. Така съпротивлението й ще е малко по-високо от това на най-долната част в дъното на макарата, но за сметка на това разсейването ще е най-малко, защото при аудиотрансформаторите голяма част от енергията се предава чрез взаимната индукция между намотките, не толкова през магнитопровода, както е при мрежовите трансформатори.

Намотките на аудио трансформатора задължително трябва да са навити една върху друга, по цялата дължина на макарата и недокрай навит слой не трябва да се оставя. Докато при ферорезонансния тип трансформатор, който е с макара, която е с преграда, аудио трансформатора няма да работи, поради голямото разсейване. Но и при този тип макари пък можем да направим "двунамотков" (като двунамотковите говорители) трансформатор, смесващ двата стерео канала в един моно канал. При него двете първични намотки ще ги навием една до друга, на двете половинки на макарата, а вторичната ще покрива и двете намотки. Поради дефазирането на стерео каналите, при някои песни може да се получи изкривяване и пукане, а това може да претовари усилвателя, затова трансформатора трябва да бъде по-голям и с по-голям брой навивки.
Също така чрез ферорезонасния трансформатор можем да създадем изкуствен „Съраунд” ефект, поради непълното смесване на каналите. За целта трансформатора не трябва да е моно, а да предава стерео звук, като два отделни трансформатора, но тъй като, сърцевината е обща, то ще има има преливане от единия канал в другия, най-голямо за ниските честоти, а за високите смесването ще е по-малко. Така изходния звук няма да бъде напълно моно и басите ще се насочат в центъра, а високите честоти ще останат по-малко смесени. Ефектът ще е тип 2+1 (2 предни колони и субуфер в средата).


За намаляване размерите на изходният или входният трансформатор или за увеличаване на преводното отношение, той може да се свърже като автотрансформатор. За целта трябва първо да определим началото и края на намотките и ги свържем последователно (фиг. 1), а може да се установи и опитно. Но с цел предпазване на усилвателя от претоварвяне, изходният трансформатор не бива да се свързва като автотрансформатор.

На втората схема е показан понижаващ автотрансформатор, но не истински автотрансформатор, при който вторичната намотка е част от първичната, то при тази схема двете намотки при натоварване се явяват свързани паралелно, като през консуматора протича изравнителният ток между двете намотки. Това свързване се налага само когато наличният ни трансформатор е с малко преводно отношение, докато при голямо отношение намотките трябва да се свържат последователно както при нормален автотрансформатор (фиг. 2). Това е така защото при последователното свързване и с малка разлика в напреженията на двете намотки, в първичната намотка ще се получи много малък пад и тя ще бъде недозахранена и мощността на трансформатора ще падне значително.

Забележка: При автотрансформатора се получава повтаряне на сигнала, поради дефазирането му между първичната и вторичната намотка, като в звука се проявява като леко, едва зебележимо ехо, което в никакъв случай не разваля звука, а дори го украсява, подобно на клас Д усилвателите.

Освен като усилвател, трансформатора можем да използваме и то най-често за намаляне на сигнала. Във входната верига това е категорично - чрез потенциометър, но в изходната ако свържем съпротивление последователно на тонколоната, то освен че ще унищожи реактивната съставка на филтрите, превръщайки ги в активни елементи, които ще пропуснат целия честотен спектър, като в крайна сметка ще изгорят високочестотният и средно честотния високоговорител. От друга страна в съпротивлението ще се губи излишна мощност в топлина и така говорителя може да свири тихо, а усилвателя да се претоварва. Затова импеданса на тонколоната трябва да се съгласува с трансформатор, а с резистор само високоговорител, без филтър.

Забележка: По-фините усилватели, като тези с STK, клас Д и др. за импеданс 8 ома са предвидени да работят предимно на активен товар и изходния трансформатор може да ги изгори. Изходният трансформатор съм го пробвал само на автомобилни усилватели като TDA1553Q, TDA1554Q, които издържат на голямо натоварване и не съм ги усилвал докрай продължително време. При мостова конфигурация, максималния товар за тези интегрални схеми е 4 ома, затова може да свържем трансформатора само при Singe-edit усилвателите в по-старите и евтини радиокасетофони, които са за товар 2 ома, въпреки че и съвременните ресийвъри се предвидени да захранят 2 ома говорител, но само за един от каналите, например за субуфера и не е препоръчвам на тях да свързваме трансформатора.

Аудио трансформатори можем да намерим в старите руски портативни радиоприемници, тонколоните за таван и др. Можем да поръчаме и нов, но тези трансформатори са доста скъпи.

Всичко което пиша съм го пробвал на практика. Съветвам ви и вие да опитате. И нека не се бъркат начичаещите, защото има различни видове усилватели, за разлика от нискочестотните усилватели, които са усилватели на мощност, то трансформатора е усилвател само по напрежение и както казах усилвателното му действие е възможно само когато импеданса на високоговорителя е по-голям от изходното съпротивление на усилвателя, същото е и за звукоизточника и входното съпротивление на усилвателя. Но тъй като всеки един нискочестотен усилвател във входната си страна е така да се каже "несъгласуван" със звукоизточника, т.е. има голяма разлика между входното съпротивление на усилвателя и това на звукоизточника, а това е добре дошло за трансформатора и той може да усили входния сигнал над 4 пъти и повече, толкова докато нивото стигне прага на насищане. Обратното е съгласуването на изхода на усилвателя с тонколоните, т.е. колкото изходното съпротивление на усилвателя е по-ниско, толкова по-нискоимпедансен високоговорител може да захрани за да отдаде максималната си мощност.

Изображение
Изображение

И сега по същество. За усилване на сигнала от смартфон, портативен MP3 плеър, някои музикални и DVD плеъри, и др., добра работа върши трансформатора на Triad Magnetics TY-303P, който е с импеданс на намотките 4000/600 Ohm. Трансформаторчето усилва сигнала близо 3 пъти, а при свързването му като автотрансформатор, усилването ще е около 4 пъти. Производителят не е дал преводното отношение на този трансформатор, но сравнявайки по съотношението на импедансите с другите модели излиза че преводното отношение е приблизително половината от съотношението между импедансите на първичната и вторична намотка. На слух не се забелязват никакви изкривявания и затихване във високите честоти, но дори и да има такива, то той ще е много подходящ за усилване на сигнал например от телевизионна програма от цифров приемник, където качеството на звука и без това не е особено добро и доста тихо. Той е Voice-Data, което ще рече че възпроизвежда най-отчетливо средните честоти, като говор. Този трансформатор трябва да се свърже наобратно, т.е. като първична използваме вторичната му намотка, както и те да бъдат сфазирани, като входния сигнал, съответно и изходния ги свържем към началните изводи на намотките, които са обозначени в документацията.

За звукоизточник с по-голямо изходно съпротивление (DVD, Audio плеъри), ако изходното му съпротивление не е много голямо, може да помогне трансформатора TY-142P (10000/2000 Ohm), който също свири добре, но с леко подтиснати средни честоти, което придава приятен и мек тембър на прослушваната песен. Той е типичен аудио трансформатор, характерно за ретро усилвателите. Обикновено домашните плеъри имат високо изходно съпротивление и не могат да захранят трансформатора и усилването ще е незначително. Затова трябва да подберем плеър с възможно най-ниско изходно съпротивление и свържем трансформатор с по-висок импеданс или вземем сигнал от изхода за слушалки, ако има такъв.

За стерео вариант съм поместил два трансформатора в универсална пластмасова кутийка с размери 64x64x28mm. и с изведени чинчове за входа и изхода, като при обратно свързване сигналът се намаля, а при последователно свързане на входа на единия канал с изхода на другия се получава моно усилвател с двойно по-голямо усилване, разбира се и с двойно повече загуби. Устройството може да послужи и като галваничен изолатор срещу изравнителните токове по корпуса на устройствата, които ако са повече, то токовете им се сумират и могат да станат опасни. Трансформатора също ще предпази усилвателя и тонколоните от постоянен ток, подаден от повредено устройство. Това са най-евтините аудио трансформатори, но цената е нищо пред защитата на скъпата ни аудио техника, където забавни опити с опасни активни и шумящи предусилвателчета, с още по-опасни и гърмящи импулсни адаптори са немислими. Наскоро се опарих с едно такова китайско клас Д боклуче PAM8610, което уж имало защита, но тя нещо отказала.
https://store.comet.bg/CatalogueFarnell/Product/551954/
Изображение

Има още едно много добро трансформаторче E187B, на същата цена и на което му дават още по-широк честотен обхват 200-15KHz (но това съвсем не значи че не възпроизвежда останалите честоти) и с преводно отношение 3.6/1+1, което ще рече че можем да променим усилването по 2 начина: За да получим максимално усилване 3.6/1 трябва вторичните му намотки (тях ще използваме като първична) да ги свържем паралелно, но има вероятност да протекат и малки изравнителни токове, тъй като намотката разположена най-отгоре е с най-голям обем и дължина на жицата, като активното й съпротивление ще е малко по-голямо от на тази под нея, но това обикновено се пренебрегва и не дава отражение върху нормалната работа. Може да използваме и само едната намотка, но трябва да се има предвид че тогава мощността на трансформатора ще падне наполовина и трябва да съобразим това с входното съпротивление на усилвателя, което обикновено го покрива. Затова е най-добре да свържем намотките последователно и да получим по-малко усилване, т.е. 3.6/2 или пък като автотрансформатор за 4.6/2. Има и трети начин на свързване за 4.6/1 като едната вторична я свържем последователно с първичната намотка, а като първична захраним останалата свободна вторична намотка. Първичната трябва да е тази част, която е в средата-между вътрешната и външната намотка, а вторичната се свърже от частта на най-вътрешната намотка последователно с тази на най-външната. Така освен че се получава добро секциониране на намотките, като първичната ще бъде изцяло обградена от вторичната и същевременно ще има най-ниско съпротивление. В този случай мощността няма да падне наполовина, а ще е само с 10-20%, защото загубата от по-тънката жица ще се компенсира от по-малкото активно съпротивление на средната намотка. Желателно е да монтираме трансформаторчето на малка платка, защото крачетата на този са много тънки и могат да се изкривят и счупят и жичките на намотките да се скъсат, ако го свържем директно с твърди жици.

Същата конфигурация на намотките важи и за трансформатора TY-250P, който е най-евтиният, но и с по-малка мощност 20mW, но във входната верига, това е предостатъчно.


Изображение
Към предусилвателя TY-303P прикачвам диаграма, показваща амплитудата на сигнала, от два записа- без и със предусилвателя, сляти в един трак, без да се нарушава последователността на песента.
Изображение

https://store.comet.bg/CatalogueFarnell/Product/1010446/
Изображение

С благодарност към потребител, който успя да намери готови такива предусилватели (Step-Up/Down), които не подозирах че вече са произведени. Но поради ниското им търсене и популярност, тези предусилватели са много скъпи и е безсмислено да даваме толкова пари само за една кутийка, а вътре са същите тези трансформатори. Във Фарнел това са най-евтините трансформатори, но има и по-скъпи над 40-50лв., заляти в пластмаса, които ще са още по-добри.

Изображение
Ферорезонансен трансформатор
Последна промяна peppone1 на Сря Окт 14, 2020 12:50 am, променена общо 55 пъти
Умния човек не казва и половината от това което знае, а глупавия не разбира нищо от това което говори. Lao Tzu.

Професионализмът не е в това да не допускаш грешки, а да си направил всички възможни грешки, в най-тясната област.
Аватар
Регистриран потребител
 
Мнения: 215
Регистриран на: Нед Юни 09, 2013 1:14 am
Местоположение: Пловдив

Re: Трансформатор вместо предусилвател

от vzamwrati » Сря Яну 30, 2019 3:47 pm

Това е доста добро . Благодаря за споделянето
Регистриран потребител
 
Мнения: 1
Регистриран на: Сря Яну 30, 2019 2:41 pm

Re: Трансформатор вместо предусилвател и като изходно стъпал

от peppone1 » Пон Юни 22, 2020 2:24 am

Към предусилвателя TY-303P прикачвам диаграма на аудио запис, от смартфон Samsung, без и със предусилвателя, като регулатора за силата на звука съм го дал в максимално положение. За да се усети по-отчетливо разликата в нивото, записите съм ги свързал в един трак, просто като продължение на песента, без да се нарушава нейната последователност, но с внезапно усилване на нивото след 15-тата секунда. Тъй като на този трансформатор производителя не е дал преводното отношение, грубо според съотношението между импедансите, сравнено с отношението на импедансите на другите трансформатори, както и на слух, предполагам че усилването е в порядъка 1:3. Но трябва да се има пред вид че усилването на крайната звукова мощност нараства на квадрат и предвид загубите в трансформатора, то усилването ще е над или равно на 3 пъти, в най-лошият случай. За тази цел съм подбрал по-тиха песен, защото иначе звуковата карта на лаптопа се пренасища.

Изображение
Умния човек не казва и половината от това което знае, а глупавия не разбира нищо от това което говори. Lao Tzu.

Професионализмът не е в това да не допускаш грешки, а да си направил всички възможни грешки, в най-тясната област.
Аватар
Регистриран потребител
 
Мнения: 215
Регистриран на: Нед Юни 09, 2013 1:14 am
Местоположение: Пловдив


Кой е на линия
Потребители разглеждащи този форум: 0 регистрирани и 1 госта