Немного теории или что такое демпфинг-фактор и с чем его едят

Усилители мощности звуковой частоты (УМЗЧ) по отношению к нагрузке делятся на два класса - источники напряжения и источники тока. Последние находят очень ограниченное применение, а практически все серийные модели являются усилителями - источниками напряжения.

Идеальный усилитель при любом сопротивлении нагрузки создает на выходе одинаковое напряжение. Другими словами, выходное сопротивление идеального источника напряжения равно нулю. Однако идеальных вещей в природе не существует, поэтому реальный усилитель обладает определенным внутренним сопротивлением. Это означает, что напряжение на нагрузке будет зависеть от ее сопротивления (рис.1).

[/img]

Задача конструктора аудиосистемы - задемпфировать громкоговоритель так, чтобы собственные колебания затухали как можно быстрее. Однако средств для этого не так уж много. Возможны три способа демпфирования головки:

механическое демпфирование, определяемое потерями на внутреннее трение в подвесе

акустическое демпфирование, определяемое особенностями акустического оформления

электрическое демпфирование, определяемое выходным сопротивлением усилителя

Механическое демпфирование определяется конструктивными особенностями динамической головки и закладывается на этапе ее проектирования. Изменить его величину в готовом динамике редко представляется возможным. Как самостоятельное решение акустическое демпфирование применяется в виде заполнения корпуса акустической системы звукопоглощающим материалом. Кроме того, акустическое демпфирование входит в конструктивное оформление закрытых СЧ и ВЧ головок. Некоторое влияние на акустическое демпфирование оказывает и сопротивление излучения динамической головки. Однако, вклад всех этих составляющих в общую степень демпфирования головки невелик. Таким образом, электрическое демпфирование становится основным инструментом воздействия на переходные характеристики системы усилитель-динамическая головка .

Взаимосвязь характера звучания с выходным сопротивлением усилителя заметили еще в пору ламповых усилителей, в 50-е годы. Особенно заметна была разница в звучании усилителей с выходным каскадом на триодах и пентодах. Пентодные усилители обладали значительным выходным сопротивлением, вследствие чего динамические головки были недодемпфированы и звучание приобретало гулкий призвук. Введение отрицательной обратной связи позволило снизить выходное сопротивление усилителя, но полностью проблему не решало. Удивительно, что спор о том - какой усилитель лучше, продолжаются и полвека спустя. А ведь дело не только в усилителе, но и в акустической системе.

Для оценки демпфирующих свойств усилителя был предложен новый параметр - коэффициент демпфирования (damping factor), представляющий собой отношение сопротивления нагрузки к выходному сопротивлению усилителя.

Проведенные тогда же эксперименты позволили установить минимальную величину этого параметра - 5...8. Дальнейшее снижение выходного сопротивления усилителя практически не влияло на импульсные характеристики системы. Кстати, идеология Hi-Fi (сокращение от High Fidelity - высокая верность) и сам термин оформились к концу 50-х годов. К этому моменту были определены минимальные требования к аудиосистеме - полоса воспроизводимых частот, коэффициент гармоник (тогда его называли clear factor - степень чистоты) и выходная мощность. Впоследствии, после появления транзисторных усилителей и специализированных низкочастотных динамических головок с легким подвесом, нижний предел демпинг-фактора был повышен. Это позволило однозначно определить степень демпфирования головки параметрами усилителя вне зависимости от особенностей акустического оформления. При этом в некоторых пределах обеспечивалась одинаковость звучания конкретной АС с различными усилитлеями.

Знаменитый стандарт DIN45500 определял коэффициент демпфирования для Hi-Fi усилителей однозначно - не менее 20. Это означает, что выходное сопротивление усилителя при работе на нагрузку 4 Ом должно быть не более 0,2 Ом. Однако выходное сопротивление современных усилителей намного меньше - сотые и тысячные доли ома, а демпинг-фактор, соответственно, - сотни и тысячи.

Каков смысл столь значительного улучшения этого показателя? Коэффициент демпфирования в данном случае, как ни странно, ни при чем. Важна только одна его составляющая - выходное сопротивление усилителя. В данном случае имеет место магия цифр, поскольку к сотням ватт выходной мощности современных усилителей все привыкли и нужно привлечь покупателя чем-то новым. Согласитесь, что демпинг-фактор 4000 выглядит намного симпатичнее, чем выходное сопротивление 0,001 Ом. А означает это в любом варианте только одно - усилитель имеет очень низкое выходное сопротивление и способен отдавать в нагрузку значительный ток (пусть даже и кратковременно). А связь между выходной мощностью и демпинг-фактором хоть и прямая, но не однозначная. Так что термину, интересовавшему раньше только специалистов, нашлось новое применение.

Однако в повести о демпинг-факторе есть еще одно действующее лицо - акустический кабель. А он в состоянии сильно испортить не только цифры, но и качество звучания. Ведь сопротивление кабеля суммируется с выходным сопротивлением усилителя и становится составляющей демпинг-фактора.

Для кабеля длиной 2 м сопротивление 0,05 Ом - вполне пристойный показатель. Но для усилителя с выходным сопротивлением 0,01 Ом демпинг-фактор на нагрузке 4 Ом с таким кабелем снизится с 400 до 66. Поводов для беспокойства пока нет. Но если использовать тоненький шнурок из комплекта динамиков и сомнительные скрутки общим сопротивлением 0,3...0,4 Ом (ситуация, к сожалению, еще нередкая), то демпинг-фактор упадет до 10, независимо от показателей усилителя. Поэтому на проводах экономить не стоит.

Пассивный кроссовер создает аналогичные проблемы. Поэтому катушки с ферромагнитным сердечником в кроссоверах применяются чаще, чем воздушные - это позволяет не только сэкономить дорогой (у них) медный провод, но и значительно снизить сопротивление катушки. Конечно, при перемагничивании сердечника возникают дополнительные нелинейные искажения сигнала, но в большинстве случаев это меньшее зло, чем недодемпфированные динамики. Кстати, разница в звучании систем с кроссоверами разной конструкции зачастую определяется не столько характером вносимых искажений, сколько различным демпфированием динамика. В тех случаях, когда совесть не позволяет ставить катушки с сердечником, недостаток демпфирования можно восполнить акустическими методами. Но акустическое демпфирование не обладает всеми возможностями электрического и может в конечном счете обойтись дороже.

Вычислить выходное сопротивление усилителя в любительских условиях можно, если при одинаковом входном сигнале измерить его выходное напряжение на холостом ходу (Eo) и на нагрузке (U) определенного сопротивления ®. Однако точность этого простого метода снижается при выходном сопротивлении усилителя меньше 0,05 Ом.

Выводы:

высокий демпинг-фактор (более 50) требуется для динамических головок с легким подвесом и большой массой подвижной системы, работающих с заходом в область основного механического резонанса (сабвуфер или мидбас с активным кроссовером, широкополосные головки без кроссовера);

для динамических головок, резонансная частота которых находится за пределами рабочей полосы частот (СЧ, ВЧ) демпинг-фактор при многополосном усилении значения не имеет, поскольку электрическое демпфирование наиболее эффективно для подавления основного механического резонанса подвижной системы;

при работе с пассивным кроссовером демпинг-фактор системы определяется главным образом выходным сопротивлением кроссовера в полосе его пропускания, поэтому требования к демпинг-фактору усилителя можно снизить (20...30). Дальнейшее увеличение выходного сопротивления усилителя может вызвать изменение частот среза кроссовера;

демпфирование структурных резонансов в материале диффузора и подвеса не входит в функцию усилителя и может осуществляться только механически. Это проблема динамической головки; для усилителей с высоким выходным сопротивлением (источников тока) понятие демпинг-фактора лишено смысла. В этом случае для подавления основного механического резонанса подвижной системы можно использовать только акустическое демпфирование.

Думаю пригодится.

Оффтоп

:facepalm: Клонировать чужой текст, это одно! Понять, как это работает... другое! Обьясни, что влияет на демпинг-фактор в усилках класса АВ?!

:facepalm: Клонировать чужой текст, это одно! Понять, как это работает... другое! Обьясни, что влияет на демпинг-фактор в усилках класса АВ?!

Привести формулу, которая работает для всех классов усилков?

Оффтоп

:facepalm: Клонировать чужой текст, это одно! Понять, как это работает... другое! Обьясни, что влияет на демпинг-фактор в усилках класса АВ?!

А какая разница АВ или Д класс? Эдс возникает в любом случае,когда диффузор возвращается в исходное положение,и усилить должен поглатить это,без вреда себе. Разница лишь какое там возникает напряжение,у Дина с слабой магнитной системой,легким диффузором,с небольшим Хмах-будет и эдс небольшая,а у мощной головки с нео магнитной и тяжелым диффузором(чтоб выдержать тяжелые нагрузки)большим Хмах-не хилая такая ЭДС возникнет. Сразу представляю как опиздюливается усь когда играет автоматную очередь.... С первым дином ты ее услышь,а второй дин ее размажет,если демфер фактор усилителя будет маленький.. ИМХО:hi:

А какая разница АВ или Д класс? Эдс возникает в любом случае,когда диффузор возвращается в исходное положение,и усилить должен поглатить это,без вреда себе. Разница лишь какое там возникает напряжение......Сразу представляю как опиздюливается усь когда играет автоматную очередь.... С первым дином ты ее услышь,а второй дин ее размажет,если демфер фактор усилителя будет маленький.. ИМХО:hi:

А как такое: "... При воздействии импульсных сигналов на звуковую катушку громкоговорителя появляется сила, стремящаяся изменить её состояние в магнитном поле. Возникшая противо - Э.Д.С. индукции, замыкаясь на выходное сопротивление усилительного каскада, создаёт ток противоположный выходному, что приводит к затягиванию фронтов сигнала...

Однако, на импульсных сигналах, выходное сопротивление из-за задержки ООС носит колебательный характер, что вызывает бесконтрольное изменение синусоидальной формы и оказывает негативное влияние на звукоусиление...

В следствии таких негативных воздействий, интермодуляционные искажения в транзисторных изделиях (с выходом по напряжению) возрастают, более чем в 10 раз, достигая 10 - 25%. В тоже время, в аппаратуре с выходом по току (повторитель) эти искажения примерно на порядок ниже 2 - 3%. В ламповых конструкциях искажения такого рода возрастают всего в 1.5 раза...."

О стремлении к низкоомной нагрузке... Kd=R/r коэффициент демпфирования падает пропорционально уменьшению сопротивления динамика. Вроде так...

статья написана для владельцев моноблоков от кикс... судя по всему, говоря про стремный контроль, и не подозревая об этом, владельцы их неосознанно констатируют плохой ДФ этих усилов...

По сути дэмпфинг фактор и определяет тот самый "контроль", потому усилки с неипическим демпфинг фактором более музыкальны.

Ради интереса сравнение в среднем весе: Kicx qs 1000: >100, oris ad-2000: >280. И это ощутимая разница на музыкальном материале.

Ради интереса сравнение в среднем весе: Kicx qs 1000: >100, oris ad-2000: >280. И это ощутимая разница на музыкальном материале.

Блин, вам поговорить чтоли неочем кроме как о демпинг факторе? Надо учится строить правильное оформление а не блохоискательством заниматься, как напилишь так и заиграет. Не так давно была тема про выбор между скаром 2500 или тысячником и там подняли эту вонь про фактор, здесь похоже тоже нужно написать.

http://www.bassclub.ru/forum/showpost.php?p=1186529&postcount=40

(из темы http://www.bassclub.ru/forum/showthread.php?t=77018)