【电路笔记】-音频变压器（Audio Transformer）

音频变压器（Audio Transformer）

音频变压器设计用于音频放大器应用中，用于放大器和扬声器之间的耦合和阻抗匹配。

1、概述

音频变压器也用于升高（增加）或降低（减少）信号电压，变压器还有一个非常有用的性质，即隔离。由于其初级和次级绕组之间没有直接的电气连接，变压器在其输入和输出电路之间提供了完全的电气隔离。这种隔离特性也可以被连接在放大器和扬声器之间的音频变压器所利用。

我们在关于变压器的这一节中已经看到，变压器是一种电气设备，它允许正弦输入信号（如音频信号或电压）产生输出信号或电压，而输入侧和输出侧彼此之间没有物理连接。这种耦合是通过将两个（或更多）绝缘铜线圈（称为绕组）缠绕在软磁铁芯上来实现的。

当交流信号被施加到初级输入绕组时，由于软铁芯的感应耦合，相应的交流信号会出现在输出次级绕组上。输入和输出线圈之间的匝数比提供了通过变压器的信号增加或减少的功能。

因此，音频变压器可以被视为升压或降压类型，但它们不是被缠绕来产生特定的电压输出，音频变压器主要设计用于阻抗匹配。同时，匝数比为1:1的变压器不会改变电压或电流水平，而是将初级电路与次级侧隔离。这种类型的变压器通常被称为隔离变压器。

变压器不是智能设备，但可以用作双向设备，这样正常的初级输入绕组可以变成输出绕组，正常的次级输出绕组可以变成输入绕组，由于这种双向性质，变压器在用于一个方向时可以提供信号增益，或者在反向使用时提供信号损耗，以帮助匹配不同设备之间的信号或电压水平。

还要注意，单个变压器可以具有多个初级或次级绕组，这些绕组沿其长度也可能具有多个电气连接或“分接头”。多抽头音频变压器的优点是它们提供了不同的电气阻抗以及不同的增益或损耗比率，使它们对放大器和扬声器负载的阻抗匹配很有用。

正如它们的名称所暗示的，音频变压器设计用于在音频频率范围内工作，因此可以应用于输入级（麦克风）、输出级（扬声器）、级间耦合以及放大器的阻抗匹配。在所有情况下，都需要考虑频率响应、初级和次级阻抗以及功率能力。

音频和阻抗匹配变压器在设计上与低频电压和功率变压器相似，但它们在更宽的频率范围内工作。例如，20Hz到20kHz的语音范围。音频变压器还可以在一个或多个绕组中传导直流电，用于数字音频应用，以及在高频下转换电压和电流水平。

2、音频变压器阻抗匹配

音频变压器阻抗匹配

音频变压器的一个主要应用是在阻抗匹配方面。音频变压器非常适合平衡具有不同输入/输出阻抗的放大器和负载，以实现最大功率传输。

例如，典型的扬声器阻抗范围从4到16欧姆，而晶体管放大器输出级的阻抗可能高达几百欧姆。这方面的一个经典例子是LT700音频变压器，它可以用于放大器的输出级来驱动扬声器。

我们知道，对于变压器来说，初级绕组上的线圈匝数（NP）与次级绕组上的线圈匝数（NS）之间的比率称为“匝数比”。由于在两个绕组的每一个单匝线圈中都会感应出相同数量的电压，因此初级到次级的电压比（VP/VS）将与匝数比相同。

阻抗匹配音频变压器总是通过它们的匝数比的平方给出从一个绕组到另一个绕组的阻抗比值。也就是说，它们的阻抗比等于其匝数比的平方，也等于其初级到次级电压比的平方，如图所示。

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