Determiniamo l'Impedenza del Trasformatore di Uscita

Quando viene sostituito il trasformatore di uscita audio, la sostituzione deve corrispondere all'impedenza dell'originale quanto più possibile. S viene usato un trasformatore non adatto, i risultati possono essere bassa uscita e perdita del tono di qualità. Vi sono disponibili trasformatori universali che hanno prese intermedie sul primario e sul secondario per corrispondere con un'ampia gamma di impedenze.

Non è infrequente per i collezionisti, avere vari tipi di trasformatori di uscita  provenienti da smontaggi, o che sono stati ricuperati dai mercatini di scambio. Spesse volte, le impedenze del primario e del secondario non sono note, e sarebbe piacevole avere qualche informazione che ci permetta di usarli dove necessita un nuovo trasformatore di uscita.

La media dei tubi  amplificatori di uscita come ad esempio la 6V6, richiedono un carico di circa 5000 ohm, e la media dell'impedenza degli altoparlanti varia tra 1 e 8 ohm o più. Così, come possiamo determinare quale di questi nostri trasformatori corrisponde alle impedenze richieste? Con qualche test di esempio e la legge di ohm, noi possiamo calcolare l'impedenza di un trasformatore di uscita, ma prima osserviamo la funzione di un trasformatore e come lavora

Un tubo è un dispositivo ad alto voltaggio e bassa corrente (alta impedenza), mentre un altoparlante è un dispositivo a basso voltaggio ed alta corrente (bassa impedenza). La funzione del trasformatore di uscita è quella di adattare l'alta impedenza del tubo alla molto più bassa impedenza dell'altoparlante. Questo è necessario per ottenere un trasferimento efficiente del segnale audio all'altoparlante.  

Il trasformatore di uscita, come dispositivo di adattamento di impedenza lavora sul principio del carico riflesso

Per aiutare la spiegazione riferirsi alla figura 1 sotto

Per fare un semplice calcolo, assumiamo che l'uscita del tubo sia alimentata con un segnale a 100 volt CA e che sia collegato ad un trasformatore con un rapporto spire 10:1, e che il secondario sia collegato ad un altoparlante da 10 ohm (vedi figura 1 sotto). Con 100 volt attraverso il primari, ci sarà 10 volt attraverso la bobina connessa al secondario. Usando la legge di Ohm, ci sarà 1 ampere di corrente che fluisce nella bobina dell'altoparlante

   I = E/R     (Volt / resistenza)
   I = 10/10 = 1 ampere

Per ulteriore semplificazione assumiamo che il trasformatore abbia un'efficienza del 100%. Poiché abbiamo un rapporto di 10:1, il flusso della corrente nel primario avrà 0,1 ampere ( 1 ampere nel secondario diviso 10). Con 100 volt attraverso il primario, la legge di Ohm ci dice che il primario presenta al tubo una impedenza di carico di 1000 ohm.

Z = E/I    (Volt / Ampere)
Z = 100/.1 = 1,000 ohm

Ora se noi diminuiamo l'impedenza di carico, cosa accade all'impedenza del primario? Se noi mettiamo un altro altoparlante da 10 ohm in parallelo con il primo originale, noi ora abbiamo un carico di 5 ohm (vedi figura 1B sotto). Usando ancora la legge di Ohm vediamo che la corrente nel secondario sarà ora di 2 ampere.

I = E/R    (Volt / Resistenza)
I = 10/5 = 2 ampere

Questo permette che la corrente del primario raddoppi a 0,2 ampere. Di nuovo usando la legge di Ohm, l'impedenza del primario ora sarà di 500 ohm.

   Z = E/I
   Z = 100/.2 = 500 ohm

Questo viene chiamato carico riflesso. Un carico di 10 ohm riflette indietro una impedenza di 1000 ohm, mentre un carico di 5 ohm riflette un'impedenza di 500 ohm. L'impedenza riflessa è in funzione del rapporto spire 100:1. In altre parole, un rapporto di 100:1 darà un rapporto di impedenza di 100:1.

Controllo di un Trasformatore Sconosciuto

Noi ora possiamo usare queste conoscenze per determinare l'impedenza di qualsiasi trasformatore di uscita sconosciuto. Tutto ciò che dobbiamo determinare è il rapporto spire del trasformatore, e con che informazioni noi possiamo calcolare l'impedenza riflessa sul primario con un dato carico sul secondario. L'equipaggiamento per fare questo è molto semplice: un voltmetro C.A. e una sorgente variabile a 50 Hz C.A.

Per determinare il rapporto spire noi applichiamo un voltaggio a C.A. al primario, e misuriamo il voltaggio al secondario. Il voltaggio sul secondario sarà più basso relativamente all'ammontare determinato dal rapporto spire del trasformatore. La figura 2 in basso mostra lo schema del test. Un auto-trasformatore variabile (Variac) è usato per applicare la C.A. variabile al primario (vedi nota in basso). Un voltmetro C.A. è connesso al secondario per misurare la tensione di uscita. Per effettuare il calcolo del rapporto spire in modo facile, il voltaggio di ingresso viene aumentato fino a che il voltaggio sul secondario sia di 1 volt, i volt misurati sul primario saranno il apporto spire. Per esempio, se il voltaggio sul primario misura 25 volt, il rapporto spire è 25:1 come illustrato nella figura 2 in basso.

Nota: Un autotrasformatore non è isolato dalla rete C.A. Per ragioni di sicurezza, l'autotrasformatore deve essere usato in unione a un trasformatore di isolamento rapporto 1:1

Ora, conoscendo il rapporto spire, possiamo calcolare il rapporto di impedenza e l'impedenza che sarà riflessa sul primario con un dato carico sul secondario. Ricordare che abbiamo detto che il rapporto spire è la radice quadrata del rapporto impedenza. Con il nostro rapporto di trasformazione di 25:1 nella figura 2, il rapporto spire elevato al quadrato è 25 x 25 = 625:1. Così se il trasformatore lavora con un carico di 8 ohm, l'impedenza che sarà riflessa sul primario è 625 x 8 = 5000 ohm. Se il carico sul secondario viene cambiato in 4 ohm, l'impedenza riflessa sul primario sarà 625 x 4 = 2500 ohm

Così possiamo vedere che il rapporto spire del trasformatore determina che impedenza verrà riflessa sul primario dal carico di impedenza collegato al secondario, e che un inappropriato carico sul secondario può avere parecchi effetti:

• se il carico di impedenza è troppo basso, aumenterà la corrente negli avvolgimenti del trasformatore. Questo riduce inoltre l'impedenza del primario visto dal tubo e incrementa il flusso di corrente.

• se il carico di impedenza è troppo alto, questo riflette un'impedenza più alta del normale nel primario

• suono scarso di qualità e insufficienza di volume.

Il carico di impedenza visto dal tubo e dal trasformatore di uscita non è costante. Le frequenze del segnale audio cambiano in un ampia gamma. L'induttanza negli avvolgimenti dovrebbe avere un'impedenza differente alle differenti frequenze. Ad una certa frequenza, un altoparlante da 8 hm può avere un'impedenza di 10 ohm o a basse frequenze può avere 4 ohm. Questo variare di carico è riflesso indietro sul primario, così il tubo, e il trasformatore di uscita lavorano in un ampio spazio di impedenza

Scelta per la sostituzione di un Trasformatore di Uscita

Ora assumiamo di avere un ricevitore che ha un trasformatore di uscita con un avvolgimento interrotto che deve essere sostituito, e il tubo di uscita sia un 6F6. Lo schema da qualche volta la resistenza in continua degli avvolgimenti ma non ci aiuta a conoscere quale deve essere l'impedenza del trasformatore. Per prima cosa osserviamo la tabella in basso e vediamo che il tubo 6F6 lavora con una resistenza di carico di 7000 ohm. Quale è l'impedenza dell'altoparlante? Se noi non conosciamo l'impedenza della bobina mobile, possiamo fare una buona stima, misurando la resistenza della bobina e la moltiplichiamo per 1,25. Assumiamo che la misura sia di 6,25 ohm che moltiplicati per 1,25 = 8,125 così sappiamo che possiamo dire che si tratta di una bobina da 8 ohm.

Con questa informazione possiamo calcolare quale deve essere il rapporto spire. Dividendo il carico di 7000 ohm richiesto dalla 6F6 per il carico secondario di 8 ohm, otteniamo un rapporto di impedenza di 875:1. Se l'impedenza è il quadrato del rapporto spire, il apporto spire è la radice quadrata del rapporto di impedenza. Estraendo la radice quadrata di 875 abbiamo un rapporto di 29,6:1, così un trasformatore di uscita con un rapporto spire in questo arco deve lavorare.

Usando la procedura di test sottolineata in precedenza possiamo testare i nostri trasformatori disponibili. per vedere se ne abbiamo uno che corrisponde alle nostre esigenze di rapporto spire approssimativo di 30:1

Stima del Wattaggio

I trasformatori di uscita sono stimati in watt. Una buona regola 'a spanne ' è che il trasformatore di sostituzione deve avere le stesse dimensioni dell'originale. Se la sostituzione ha la stessa dimensione è più grande, deve poter erogare bene gli stessi watt.

Nota: La resistenza di carico può variare qualche volta dipendendo dalla tensione applicata al tubo e dal tipo di polarizzazione (fissa o automatica). Consultare il manuale del tubo per la resistenza di carico sotto differenti voltaggi e polarizzazioni.

R.M.A.

Codici dei colori per Trasformatori di Uscita