Намотка малосигнальных трансформаторов

[Garin]

Готово,в один слой уместил 300 витков 0,15 мм.,по меди,0.2мм.,фактически,10 Ом, железо не очень,-сечение 63мм2,индуктивность при 300 витках 5,4Гн.,вторичная 7 витков 8мГн,паразитная индуктивность действительно маленькая 0,2 мГн.,но окно огромное,почти 15мм.,интересно можно заметить разницу между 0,2 и 0,4 мГн,паразитной индуктивности.

[Beermonza]

интересно можно заметить разницу между 0,2 и 0,4 мГн,паразитной индуктивности.

На слух нет. По уровню -1 дБ это за 100 кГц. Но хорошо, что 20 кГц проходит почти по уровню 0 дб. При 1,4-2 мГн, 20 кГц уже хуже намного, во столько же раз по уровню -1 дБ.

[Garin]

Вот такая намотка (на фото) 0,09мм.,проводом,в один слой с шагом 300 витков,дала дико малую паразитную индуктивность 0,02мГн,наверняка и малая емкость,это просто как опыт,необходимости в такой малой паразитной индуктивности нет,да и много недостатков,-большое железо,сопротивление 20 Ом,намотка непосредственно на нанокристаллический материал,эпоксидной смолой торцы залил,это скруглило острые углы и распределило давление,первичку если только на каркас мотать поместив,это изделие в него.

[Zabotin]

Beermonza! А как насчет входного транса к преампу. Какое R подставить в формулу, если на выходе микрофона уже стоит транс. ( конденсаторный микрофон.)

[Beermonza]

Beermonza! Вот там у тебя формулы по расчету входного транса. Это если знаешь сопротивление ленты - все понятно. А если выход трансформаторный конденсаторного микрофона - какое сопротивление брать? Омическое выходного транса? А как в случае с выходным трансом для преампа? Я все равно остановился на твоей схеме. Вот разбираюсь с входными и выходными трансами.

Нет, омическое сопротивление - это часть комплексного. В паспорте на микрофон указывается импеданс на средней частоте, он и будет входным сопротивлением. Порядка 600 Ом обычно, или чуть больше - 1К.

Трансформатор должен иметь достаточно индуктивности в обмотках чтобы не срезать НЧ раньше требуемого значения. Fн - точка среза.

[Zabotin]

А как насчет выходного транса преампа? Как расчитать правильно? И насчет МК- 219 - написано выходной импеданс -200ом и минимальный входной - 1000ом. Я так понимаю, что последнее минимальное входное сопротивление усилителя. А чего подставлять? На выходе схемы твоего преда будет повторитель - вот его буду нагружать, конечно через емкость ( чтоб не было перемагничивания) и на звуковку.

[Beermonza]

А как насчет выходного транса преампа? Как расчитать правильно?

Точно так же. Считаете выходное сопротивление каскада на лампе и задаётесь им как входным. На выходе 600 Ом, считаете индуктивности. Только пермаллой не любой подойдёт, и опять из-за индукции, она в выходном трансформаторе преампа на порядки больше чем во входном.

Трансформатор в качестве непосредственной нагрузки каскада или двухтактный через разделительную ёмкость?

И насчет МК- 219 - написано выходной импеданс -200ом и минимальный входной - 1000ом. Я так понимаю, что последнее минимальное входное сопротивление усилителя. А чего подставлять?

Берите 1000 Ом.

[Zabotin]

На выходе схемы твоего преда будет повторитель - вот его буду нагружать, конечно через емкость ( чтоб не было перемагничивания) и на звуковку. Или бог с ним - с трансом - поставить на выходе фазоинвертор и всё? Все равно дальше одни микросхемы.

[Beermonza]

C КП трансформатор не получится, у него внутреннее сопротивление слишком низкое (сотня ом) и сам он уже прокачивает ёмкость кабеля. Выходной трансформатор нужен, если выходной каскад имеет сопротивление порядка 5К и больше и надо согласовать на 600-омную линию (килоомную).

[ARF]

Так как тема по трансформаторам, то задам свой вопрос тут.
Как подбирать номиналы резистора и конденсатора на вторичной обмотке входных и выходных трансформаторов?

например вот тут; (схема NEVE)




так как я применяю на входе трансы BEAG, а выходной сам мотаю, то думаю что данные указанные на схеме номиналы не подойдут )))

Спасибо

 

[Beermonza]

Это не в раздел "Технологии". Обычный снаббер, подрез ВЧ.

[Garin]

Столкнулся с явлением которое удовлетворительно не могу даже сам себе объяснить.
 Изготавливал трансформатор для ленточника с пожеланием заказчика убрать если получится хоть сколько то низких частот в спектре... Решил намотать минимальное кол-во витков в первичной обмотке чтобы трансформатор плохо работал с низкой частотой,но достаточно чтобы трансформатор оставался трансформатором.
 
Чтобы найти минимальное кол-во витков начал с 1 витка в первичной обмотке,это привело почти к исчезновению выходного сигнала,полному отсутствию низких частот.То есть трансформатор вовсе не был трансформатором при одном витке в первичной обмотке.
Сделал 2 витка,раз в десять возрос выходной сигнал,немного появились низкие частоты,но все равно трансформатор еще не стал трансформатором.
3 витка в первичной обмотке оказались полностью достаточны чтобы трансформатор заработал и не было никакой разницы в его работе при дальнейшем увеличении витков в первичной обмотке,что 4,5-8 витков,что 3 витка выходной сигнал был в привычных пределах,но что непонятно,что низкие частоты тоже нисколько не упали хотя при 3 витках должен быть хороший срез так как индуктивности при этом не достаточно для передачи низкой частоты по расчетам.

Результат понравился,решил переделать трансформатор в своем микрофоне,так же намотал 3 витка в первичную и 120 во вторичную обмотку.Уменьшил в два раза ширину ленты,стала 2мм с сопротивлением 2 Ом,то есть при этом для пропускания полосы с 20 Гц индуктивности обмоток должны быть по расчетам намного больше чем имеется,а имеется во вторичной 2 Гн,первичная 2,58 мГн (реально наверно 1,3 мГн)

Что смущает,то что при всем описанном,низкие частоты даже возросли  добавились по уровню и расширились по спектру,(высокие не упоминаю,их тоже стало больше наверно из-за приличных щелей по сторонам ленты с более узкой лентой) Напрашивается объяснение связанное с уменьшением массы ленты в два раза,но недостаток индуктивности первичной обмотки должен был все перечеркнуть...

Судить о уровне низких частот могу довольно точно потому что постоянно имеется одинаковый низкочастотный фон в комнате на частотах 6,12,24,50,100 Гц.Пики этих "столбиков" всегда отслеживаю и их уровень одинаков,либо относительно одинаков как и при индуктивности первичной обмотки 13 мГн и 2,5 мГн, хотя столбиков на 6,12,24 Гц совсем нет при 1 витке в первичке. Так же на слух низких частот прибавилось,первое что об этом ярко заявило,это звук клацанья мышкой иногда встречающийся по краям моих треков,за долгое время хорошо запомнился этот звук и не сложно было услышать изменения,звук стал  реальнее,полнее за счет того что стал немного более низкочастотным...
 
Попытки это все объяснить свелись к тому что возможно (в расчетах ведь не упоминаются ни ток,ни напряжение) малосигнальный трансформатор не рассчитывается для работы с мощностью потому что энергия ленты так мала,что практически любое кол-во витков и любое сечение сердечника будет достаточным для работы с ней.А расчет ведется(тут непонимание процесса) с целью не дать уйти сердечнику в насыщение на низких частотах из-за большей энергии в них за такт распределив ее по виткам,разуплотнив.
Но эти рассуждения не добавили ясности,ведь получается что именно индуктивности 3х витков достаточно для пропускания трансформатором без последствий частоты в 20 Гц,а то и ниже,что сильно противоречит расчетам,по расчетам для этого в данном конкретном случае нужно гораздо больше витков в первичной обмотке.
Можно конечно предположить,что просто прибор показывая 2,5 мГн,занижает показания по каким то причинам и на самом деле это не 2,5 а 15 мГн,но это тоже не вяжется,ведь чтобы 3 витка давали индуктивность 15 мГн должна быть просто сказочная проницаемость сердечника и при сечении сердечника 34мм2 и длине средней линии кольца 34,5мм это скорее всго недостижимо.
Наблюдал ли кто то что то подобное?

[burd-ig]

Я этот эксперимент провёл почти два года назад и количество витков у меня определилось музыкальностью микрофона, а не прямыми расчетами.
Чисто моё мнение, малое количество витков делает более плоским и жестким звучание микрофона. Слуховые ощущения на бумаге трудно передать, но я мотаю больше, чем нужно, индуктивности на порядок больше, чем в теории.
С одной стороны, приобретение сердечников из аморфного сплава это соблазн намотать "куций" трансформатор, с другой стороны - музыкальность материала требует несколько другого подхода к намотке. Я бы сказал, нет большого преимущества перед пермаллоем по количеству витков.
Это чисто моё субъективное мнение, но оно подкреплено очень большим количеством аудио записей.
Скорее всего частотная характеристика в среднем диапазоне более "мягкая" при намотке должного количества витков. Неровность этой характеристики и определяет музыкальность.
Как говорят звукорежиссеры: "АЧХ ленточника неровная, но очень музыкальная".
А три витка в первичке - это, что бы было

Да и когда вы пишите индуктивность, например, 2 Гн, то указывайте на какой частоте и чем и как измерено. Если стандартный прибор покажет вам 2 Гн на 100(120Гц), то на 20 Гц это значение может быть гораздо больше. Где-то был график с пермаллоем 80%, так там со 100 Гц до 20 Гц индуктивность меняется на порядок. И после общения с инженером Ашинского завода, мне дали ясно понять, что тестовый сигнал прибора скорее всего большой для таких измерений.

[Beermonza]

Совершенно правильно говорит инженер завода. Простой измеритель индуктивности не имеет регулятора амплитуды, чем легко превышает максимальную индукцию для какого-то измеряемого материала. Есть аморфные сердечники на основе кобальта, а есть на основе железа, есть и термообработанные нанокристаллы, и у всех разная паспортная индукция насыщения. У которых в паспорте указано от 1 Тл до 1,5 Тл - можно измерять простым прибором, а у которых около 0,5 Тл - нельзя. Пермаллой тут тоже не исключение. Более менее адекватно измеряется 50Н.

Допустим прибор подаёт амплитуду ~1В. Если намотать несколько витков на магнитопроводе с низкой индукцией насыщения, допустим пермаллой 79НМ или кобальт-аморф, то со 100% гарантией показания будут сильно занижены. Если смотреть график "индукция-проницаемость" на конкретный материал, то можно увидеть какая реальная проницаемость будет у сердечника в рабочем режиме. Чтобы адекватно измерить, нужно снизить индукцию. Это можно сделать либо уменьшением амплитуды генератора измерителя, раз в 100, либо увеличением числа витков в 1000 раз.

burd-ig, если Вы используете материал с почти линейным перемагничиванием (коэффициент наклона 0,3 и меньше), то для поддержания рабочей индукции, при которой КПД трансформатора оптимальный, нужна бОльшая напряжённость поля, а она таковая получается в системе с бОльшим числом витков в обмотках. Для материалов с наклоном от 0,4 и выше, число витков может быть снижено без последствий. Тогда можно брать более тонкий провод и улучшать все параметры трансформатора.

Без подробных параметров мотать бесполезно, ...хорошо, если слух и род деятельности исключает самовнушение    

[Garin]

burd-ig
Вы очень точно описали ситуацию связанную с увеличением витков,я точно так же описывал этот момент "Beermonza" говоря что больше витков лучше не смотря на избыточную индуктивность при этом,и действительно было лучше как вы говорите,но это было в моем случае с предпоследними колечками до аввшного,с леграндовскими(они из простого аморфа,мягкая лента),хотя я и придерживался этого мнения когда уже стоял трансформатор другой,просто не было опыта описанного выше,думал это справедливо в принципе,но вот оказалось,что это вопрос не принципиальный,а зависящий от свойств материала как и поясняет выше "Beermonza" ,то есть переход с индуктивности в первичной обмотке с 13,8 мГн на 2,58 мГн никак не ухудшили ситуацию,даже в чем то она улучшилась,сопротивление вторичной обмотки стало 1 Ом(получилось намотать 0,37мм проводом),а при переходе на в два раза более узкую ленту частотный диапазон расширился и то,что можно вложить в понятие "музыкальность"(насчет неравномерности тут надо подумать) тоже улучшилось.

Измерял на 100 Гц простым мультиметром "VC9805" подсоединив щупы к обмотке с разомкнутой другой обмоткой,напряжение пробовал замерить другим мультиметром со щупов,показал 1,5 вольта.
 Значит все таки в основном "необъяснимое" это заслуга неверных данных замеров из-за невозможности простым прибором дать оценку материалу в рабочих режимах.Об этом начал задумываться когда начала садится крона в мультиметре,показания индуктивности стали намного выше,не знаю правда связано это было с просто невозможностью схемы прибора нормально работать при этом,либо что то типа,-падение тока вызывало рост напряжения,что насыщало сердечники и поэтому показания росли,но просто напряжения наверно мало,нужно больше энергии чтобы насытить,откуда ей взяться с дохлой батарейкой,... в общем тут тоже не понимаю сути происходящего.

Значит если исходить из того "понимания"(пробелы в понимании процесса) что при более низких частотах питающего напряжения из-за большей энергии в одном такте относительно более высоких частот проще наступает насыщение сердечника тем более при малом количестве витков и нужно распределить ее на большее кол-витков уменьшив тем самым плотность энергии (тут тоже пробелы в понимании,сердечнику как бы должно быть все равно какое кол-во витков создает поле в нем,оно ведь одинаковое что его одним витком передать,что десятью) но чем материал сердечника более магнитопроводен,тем меньшее кол-во витков можно использовать без угрозы насыщения.

[real64]

Измерение приборами индуктивности  обмотки с ферромагнитным сердечником  не имеет большого практического смысла, так как эта величина  нелинейно зависит от магнитного потока (индукции)   в сердечнике  и непостоянна.
   Для того чтобы сердечник работал в линейном режиме важно не допускать превышения максимальной индукции Bm величины в зависимости от материала 0.5-1 Тл. Превысили эту величину - вогнали сердечник в насыщение - индуктивное сопротивление резко упало - здравствуйте нелинейные искажения и прощайте низкие частоты.  
    Bm не будет превышено в первом приближении при соблюдении следующего условия:
     
           Bm= U1/(4.44*f*S*W1) < 0.5-1

U1 - напряжение приложенное к первичной обмотке
f - частота
S - сечение сердечника
W1 - количество витков
   
  В трансформаторе для ленточного микрофона с его микровольтами на выходе ленточки получить малое  количество витков достаточно легко.  
   
 
   
   
     

[Beermonza]

real64, звучит слишком категорично, как я считаю. Смысл есть и он является опорной точкой. На минутку, в интересующем нас диапазоне звуковых частот (скажем 20 - 20 000 Гц) проницаемость ненасыщенного магнитопровода держится более менее стабильно, ...это какие-то 5-10%, и падение проницаемости наблюдается только на подходе к ВЧ границе, где она (проницаемость) не так важна как на НЧ.

Продолжая линию "опорной точки" можно говорить о том, что применительно к ленточным микрофонам трансформатор находится в "измерительном режиме", где проницаемость принимается равной начальной, и где индукция в магнитопроводе очень мала по сравнению с той, что устраивает измерительный прибор.

Формула, которую показал real64 - для трансформаторной стали, этот коэффициент - 4,44 закладывает максимальную проницаемость стали в 2000 при рабочей индукции около 1,3 Тл. Надо учитывать начальную проницаемость и ток через обмотку. Частота не нужна. Это когда сердечник влетел в насыщение, его проницаемость скачет с частотой, как раз такое и наблюдается при измерении на разных частотах прибором, и при этом разные показатели. У стали проблем нет.

В итоге, предлагаю считать индуктивность на основе стенда, которым пользуется real64 в его теме: Тут ..."стукнуть" в резонансный контур и вычислить остальное - индуктивность, проницаемость. Дальше надо будет изучать материал магнитопровода, смотреть петлю гистерезиса, вычислять наклон и сопоставлять, сколько ему надо витков для напряжённости поля при которой КПД оптимален.

[real64]

Коэффициэнт 4.44 это  переход от максимального значения к действующему при синусоидальном сигнале.

     4.44=2*Pi/SQRT(2)

Формула всё же относится не только к стали с проницаемостью 2000, а к любому ферромагнетику (кроме идеального)
Частота всё же  нужна. Это частота среза Fн, которую мы хотим получить по низу.
S - Понятно, сечение применяемого сердечника
U1 - Наибольшее действующее  значение (RMS), которое будет подаваться на первичную обмотку.    
W1 - Количество витков, которым мы задаемся.
 Подставив все значения в формулу - проверяем выполнение условия Bm< 0,5-1 Тл (А если у вас материал с другим известным Вам значением - никто не против     , подставляйте его)
 И КПД нам интересен постольку поскольку. Важнее что мы хотим получить детальность с "окрасом" искажениями или  потерю оной с уменьшением искажений.  
Выбирать Bm очень маленьким - терять в детальности из-за потерь на перемагничивание сердечника и увеличение габаритов тр-ра. Большим - рост искажений на нижних частотах.
   А оценивать получившийся результат всё же проще, быстрее и нагдяднее с помощью RMAA. (см в той же теме)

[Beermonza]

real64, ладно, я не лезу, измените точку зрения со временем, ...это не долго  
(у стальных силовых трансформаторов по закону электромагнитной индукции 4,44 = SQRT(2)*Пи)

Индукция в кольцевом магнитопроводе:

B = MU * MU0 * H

MU - проницаемость материала (мю),
MU0 - абсолютная магнитная проницаемость вакуума (1,257 * 10^-3 мкГн/мм)

Напряжённость магнитного поля:

H = (I * w) / lср

I - ток в обмотке,
lср - длина средней линии магнитопровода.

И КПД нам интересен постольку поскольку. Важнее что мы хотим получить детальность с "окрасом" искажениями или потерю оной с уменьшением искажений.

Я говорил про "оптимальный КПД" в малосигнальных трансформаторах, это совсем не одно и то же, что КПД в силовых трансформаторах. Здесь мы имеем дело с таким КПД, который выжимает все возможности материала с приемлемыми искажениями. Это чаще всего не соблюдается, поэтому трансформатор начинает "окрашивать".

[real64]

Я тоже не буду спорить, так как Ваша формула верна.  Но величины, используемые в ней трудно пощупать.  Оценку же в случае когда один виток меняет индукцию кардинально легче провести по предложенному мной варианту. В этой формуле хорошо видно как влияют входные напряжение, частота, количество витков и сечение сердечника.
   Вместо "оптимального КПД" наверное  надо бы говорить об оптимизации по каким либо критериям (искажениям, детальности, и т.д.)
  Лишнюю восьмёрку убрал.