オーディオトランス

トランスとは何ですか？

変圧器は、電磁誘導によって2つ以上の回路間でエネルギーを伝達する静的な電気機器です。トランスは信号電圧をステップアップまたはステップダウンできます。変圧器は一次巻線と二次巻線の間に直接接続がなく、電気エネルギーは電磁誘導を使用して伝達されます。一次と二次の間のこの絶縁された特性により、トランスは一次と二次の間の電気的絶縁を提供します。これは、入力と出力から、またはその逆を意味します。トランスフォーマーに関する詳細な記事を取り上げました。

オーディオトランス

トランスは正弦波入力信号を受信し、それを出力信号に変換します。この変換プロセス中、この2つの間に物理的な接続はありません。この変換は、実際には、磁性鉄心に巻き付けられた2つ以上の絶縁銅線コイル（巻線と呼ばれる）によって行われます。

Audio Transformerはこのアイソレーションプロパティを使用して、トランスの入力側アンプシステムを使用して出力スピーカーまたはオーディオ回路間のアイソレーションを作成します。このような場合、一次巻線と二次巻線の巻数比は1：1に固定されます。このため、変圧器は電圧または電流レベルを変更しません。入力アンプと出力スピーカーシステムの間に分離を作成するだけです。

絶縁トランスの他に、入力AC信号に応じて出力電圧レベルを変更するオーディオトランスもあります。スピーカーは巨大な負荷であり、適切な音の振動を生成するために、スピーカーの両端に必要な電流と電圧を供給する必要があります。ステップアップ機能を備えたオーディオトランスは、電圧または電流レベルをステップアップして、負荷を駆動します。ステップダウントランスについても同じことが起こります。電流出力が増加すると、電圧が高い方から低い方に変換されます。

オーディオトランスは、インピーダンス整合仕様も提供します。ある回路またはデバイスの出力が別のデバイスの入力に直接接続されている場合、デバイスの出力インピーダンスとデバイスの入力インピーダンスの両方を一致させることが非常に重要です。インピーダンス整合トランスはこの機能を提供し、高インピーダンス出力を低インピーダンスに変換して、低インピーダンススピーカーを駆動したり、別の低インピーダンスデバイスに給電したりします。

オーディオトランスの動作とその構築

オーディオトランスは一次コイルと二次コイルの間に物理的な接続はありませんが、トランスはこの2つの巻線間に双方向機能を提供します。セカンダリと同じプライマリ側を使用し、プライマリとしてセカンダリを使用することもできます。このような場合、トランスは一方向に信号損失を提供し、逆方向に信号ゲインを提供します。

オーディオトランスは、20 Hz〜20kHzの周波数で動作します。したがって、オーディオトランスの動作ははるかに広い周波数範囲を持っています。

上で説明したように、オーディオトランスはインピーダンスバランシング技術を使用します。これは、最大の電力伝達アプリケーションのために異なる入力または出力インピーダンスを使用するアンプと負荷（ラウドスピーカーおよびその他）のバランスをとるのに非常に役立ちます。

現代では、スピーカーのインピーダンスは4〜16オームの範囲で、通常は4オーム、8オーム、または16オームのスピーカーが利用できますが、トランジスターまたはソリッドステートアンプは200〜300オームの出力インピーダンスを使用します。アンプが古いバルブアンプやチューブアンプなどのレトロなデザインの場合、出力電圧は3kインピーダンスで300Vに達することがあります。高インピーダンスを低インピーダンスに変換し、電圧と電流をスピーカーを直接駆動するレベルに変換するインピーダンス整合トランスが必要です。

トランスは、一次側と二次側に複数の巻線を持つことができます。一次巻線と二次巻線の比率、一次側のコイル巻数（Np）、二次巻線のコイル巻数（Ns）は巻数比と呼ばれます。電圧は一次巻線と二次巻線の巻数に正比例するため、この巻数比は一次電圧と二次電圧の比も定義します。

したがって、N _P / N _S = V _P / V _S

オーディオトランスのインピーダンス比

インピーダンスは、インピーダンス整合トランスにとって最も重要な要素です。インピーダンス整合トランスの場合、一次側と二次側のインピーダンス比は、一次側と二次側のターン、または一次側と二次側の出力電圧を使用して計算できます。

インピーダンス比を計算するには、トランスの巻数比またはトランスの電圧比を2乗する必要があります。

上記式において、Z _Pは 、一次インピーダンスであり、Z _Sは二次インピーダンスです。N _P / N _Sは、変圧器の巻数比であり、V _P / V _Sは、変圧器の電圧比です。インピーダンス比は、巻数比または電圧比の2乗です。したがって、4：1の巻数比または電圧比のトランスは16：1のインピーダンス比を提供できます。

例

上記の式に応じて、いくつかの実用的な値を計算できます。

パワーアンプの出力とスピーカーのバランスをとるために、巻数比が25：1のトランスを使用するとします。パワーアンプは100オームの出力インピーダンスを提供しますが、最大の電力伝達に必要な公称スピーカーインピーダンスはどれくらいですか？

解決：

したがって、100Ωパワーアンプ全体で25：1の巻数比のトランスを使用すると、最大の電力伝達で4Ωラウドスピーカーを効率的に駆動できます。

オーディオトランスの種類

上記のセグメントで説明したように、オーディオトランスフォーマーは複数のアプリケーションで使用できます。しかし、一般的に、3種類のオーディオトランスフォーマーは主にオーディオ関連の目的で使用されます。

1. インピーダンス整合トランス
2. 可聴周波数内の広い周波数範囲でオーディオトランスをステップアップします。
3. 可聴周波数内の広い周波数範囲のオーディオトランスをステップダウンします。

デジタルオーディオアプリケーションに役立ち、一般的に高周波で動作する、別の特定のオーディオトランスも利用できます。

トランスには、複数の一次タップと二次タップを含めることもできます。これにより、高価なオーディオトランスを変更せずに、出力デバイスを変更できる柔軟性がユーザーに提供されます。たとえば、変圧器には、4オーム、8オーム、さらには16オームのインピーダンスを持つ複数の負荷を接続するための複数の2次タップがありますが、負荷を操作する場合は1つのタップのみを負荷に接続する必要があります。このような変圧器は一般的に高価であり、レトロな音楽システムやアンプに見られます。

変圧器は、使用する場所に応じて異なる本体を持つことができます。シャーシは、変圧器を取り付けるかさばる重量を支えるように支援するシャーシを必要とします。また、PCBに取り付けられたオーディオトランスは、仕様と使用法に応じてさまざまな形状とサイズで入手できます。

マイクトランス

主にアンプシステムとマイク間のインピーダンスのバランスを取るために使用されるマイクトランス。アンプ入力とマイク出力のインピーダンスが不均衡であるために信号損失が発生するため、これは不可欠です。

マイクトランスはハムノイズを低減しません。マイクトランスを接続するには、アースシールド線とツイストペアが必要です。ワイヤーは、導電性の編組またはホイルで囲まれ、しっかりと撚り合わされた2本の導体で構成されています。このワイヤーは、ハミングノイズと外部ノイズ干渉を効果的に低減します。

一次側が単一で不平衡入力を受け取り、平衡出力を提供するセンタータップ付き二次側を持つ変圧器は、バラン変圧器と呼ばれます。このような構成では、アンプは完全にバランスの取れた信号を取得します。

100Vラインオーディオドライブトランス

単一のアンプシステムに接続された長距離拡声システムで複数のスピーカーが一緒に接続されているようなシナリオがあります。この問題は、アンプ出力とラウドスピーカー入力を接続するために長いワイヤーが使用されている場合に発生します。配線抵抗は、信号品質のためのトラブルを作成し、信号損失が発生し、スピーカーを横切る劣悪な信号振幅で。

このため、2つの特別な変圧器が使用されます。1つはステップアップで、もう1つはステップダウンです。ステップアップトランスは、オーディオ出力信号電圧を100Vに上げます。式P（W）= V x Aにより、電圧が増加すると、特定の電力に対して電流が減少します。抵抗は、低信号電流には効果がありません。信号は完全に送信されます。

もう一方の端では、インピーダンス整合機能を備えた降圧トランスである各スピーカーの両端で、100Vをスピーカー電圧まで降圧し、電流を増やします。トランスはまた、最大の電力伝達のためにインピーダンスを一致させます。

このタイプのオーディオトランスは、伝送ラインマッチングオーディオトランスと呼ばれます。それらは一次側と二次側の両方に複数の接続があります。一般に、一次サイドタップは適切な電力レベルに使用されるため、増幅ゲインはタップ接続によって制御できます。また、2次側には複数のタップがあり、選択と可用性に応じて、さまざまなインピーダンススピーカーをさまざまなインピーダンススピーカーに接続するのに役立ちます。

多くの最新のプロフェッショナルアンプライントランスは、並列または直列のスピーカーを相互に接続するための高電力処理機能と複数の構成を提供します。