Демпінг - фактор: міфи та реальність. Мистецтво аудіо

КНИГИ ТА СТАТТІ
Безкоштовна бібліотека / Довідник / Мистецтво аудіо

Демпінг - фактор: міфи та реальність

Мистецтво аудіо

Демпінг-фактор (у вітчизняній літературі – коефіцієнт демпфування) – характеристика підсилювача, що визначає його взаємодію з навантаженням (акустичною системою). В описі багатьох підсилювачів цей параметр набуває майже містичного змісту. Який коефіцієнт демпфування необхідний і чи варто гнатися за рекордними цифрами?

Підсилювачі потужності звукової частоти (УМЗЧ) стосовно навантаження діляться на два класи - джерела напруги та джерела струму. Останні знаходять дуже обмежене застосування, а майже всі серійні моделі є підсилювачами - джерелами напруги.

Ідеальний підсилювач за будь-якого опору навантаження створює на виході однакову напругу. Іншими словами, вихідний опір ідеального джерела напруги дорівнює нулю. Однак ідеальних речей у природі не існує, тому реальний підсилювач має певний внутрішній опір. Це означає, що напруга на навантаженні залежатиме від її опору (рис.1).

Демпінг - фактор: міфи та реальність
Ріс.1

Однак втрата вихідної напруги - не найголовніше наслідок того, що підсилювач має вихідний опір. При будь-якому переміщенні звукової котушки в зазорі магнітної системи наводиться електрорушійна сила (ЕРС). Ця ЕРС, замикаючись через вихідний опір підсилювача, створює струм, що протидіє переміщенню котушки.

Величина цього струму і сила гальмування обернено пропорційні вихідному опору підсилювача. Це називається електричним демпфуванням гучномовця й у значною мірою визначає характер відтворення імпульсних сигналів.

Динамічна головка - складна коливальна система, що має кілька частот резонансу (механічний резонанс рухомої системи, внутрішні резонанси підвісу та дифузора тощо). При відтворенні імпульсного сигналу виникають коливання резонансних частотах системи. Неприємність полягає в тому, що при слабкому демпфуванні ці затухаючі коливання можуть продовжуватися і після того, як закінчився імпульс, що викликав їх (рис.2). В результаті відтворення супроводжуватиметься призвуками, що забарвлюють звучання.

Демпінг - фактор: міфи та реальність
Ріс.2

Завдання конструктора аудіосистеми - задемпфувати гучномовець так, щоб власні коливання згасали якнайшвидше. Однак коштів для цього не так багато. Можливі три способи демпфування головки:

механічне демпфування, що визначається втратами на внутрішнє тертя у підвісі;
акустичне демпфування, яке визначається особливостями акустичного оформлення;
електричне демпфування, що визначається вихідним опором підсилювача.

Механічне демпфування визначається конструктивними особливостями динамічної голівки та закладається на етапі її проектування. Змінити його величину в готовому динаміці рідко можна.

Як самостійне рішення акустичне демпфування застосовується як заповнення корпусу акустичної системи звукопоглинаючим матеріалом. Крім того, акустичне демпфування входить до конструктивного оформлення закритих СЧ та ВЧ головок. Певний вплив на акустичне демпфування чинить опір випромінювання динамічної головки.

Однак, внесок усіх цих складових у загальний ступінь демпфування голівки невеликий. Таким чином, електричне демпфування стає основним інструментом на перехідні характеристики системи "підсилювач-динамічна головка".

Взаємозв'язок характеру звучання з вихідним опором підсилювача помітили ще в пору лампових підсилювачів, у 50-ті роки. Особливо помітна була різниця у звучанні підсилювачів із вихідним каскадом на тріодах та пентодах. Пентодні підсилювачі мали значний вихідний опір, внаслідок чого динамічні голівки були недодемпфовані і звучання набувало гучного призвука.

Введення негативного зворотного зв'язку дозволило знизити вихідний опір підсилювача, але проблему не вирішувало. Дивно, що суперечка про те - який підсилювач краще, тривають і через півстоліття. Адже справа не тільки в підсилювачі, а й в акустичній системі.

Для оцінки демпфуючих властивостей підсилювача було запропоновано новий параметр - коефіцієнт демпфування (damping factor), що є відношенням опору навантаження до вихідного опору підсилювача.

Проведені тоді експерименти дозволили встановити мінімальну величину цього параметра - 5...8. Подальше зниження вихідного опору підсилювача мало впливало на імпульсні характеристики системи. До речі, ідеологія Hi-Fi (скорочення від High Fidelity - висока вірність) і термін оформилися до кінця 50-х.

До цього моменту були визначені мінімальні вимоги до аудіосистеми - смуга частот, що відтворюються, коефіцієнт гармонік (тоді його називали clear factor - "ступінь чистоти") і вихідна потужність. Згодом, після появи транзисторних підсилювачів та спеціалізованих низькочастотних динамічних головок з "легким" підвісом, нижня межа демпінг-фактора була підвищена.

Це дозволило однозначно визначити рівень демпфування головки параметрами підсилювача незалежно від особливостей акустичного оформлення. При цьому в деяких межах забезпечувалася "однаковість" звучання конкретної АС з різними підсилювачами.

Знаменитий стандарт DIN45500 визначав коефіцієнт демпфування для Hi-Fi підсилювачів однозначно - не менше 20. Це означає, що вихідний опір підсилювача при роботі навантаження 4 Ом має бути не більше 0,2 Ом. Однак вихідний опір сучасних підсилювачів набагато менший – соті та тисячні частки Ома, а демпінг-фактор, відповідно, – сотні та тисячі.

Який сенс такого значного поліпшення цього показника? Коефіцієнт демпфування в даному випадку, як не дивно, ні до чого. Важлива лише одна його складова – вихідний опір підсилювача. В даному випадку має місце "магія цифр", оскільки до сотень ват вихідної потужності сучасних підсилювачів усі звикли і потрібно залучити покупця чимось новим. Погодьтеся, що "демпінг-фактор 4000" виглядає набагато симпатичніше, ніж "вихідний опір 0,001 Ом".

А значить це в будь-якому варіанті тільки одне - підсилювач має дуже низький вихідний опір і здатний віддавати в навантаження значний струм (нехай навіть короткочасно). А зв'язок між вихідною потужністю та демпінг-фактором хоч і прямий, але не однозначний. Отже терміну, який цікавив раніше лише фахівців, знайшлося нове застосування.

Однак у повісті про демпінг-фактор є ще одна дійова особа – акустичний кабель. А він може сильно зіпсувати не лише цифри, а й якість звучання. Адже опір кабелю підсумовується вихідним опором підсилювача і стає складовою демпінг-фактора.

Для кабелю довжиною 2 м опір 0,05 Ом – цілком пристойний показник. Але для підсилювача з вихідним опором 0,01 Ом демпінг-фактор на навантаженні 4 Ом з таким кабелем знизиться з 400 до 66. Приводів для занепокоєння поки що немає. Але якщо використовувати тоненький "шнурок" з комплекту динаміків та сумнівні скручування загальним опором 0,3...0,4 Ом (ситуація, на жаль, ще нерідка), то демпінг-фактор впаде до 10, незалежно від показників підсилювача. Тому на дротах економити не варто.

Пасивний кросовер створює аналогічні проблеми. Тому котушки з феромагнітним сердечником у кросоверах застосовуються частіше, ніж "повітряні" - це дозволяє не тільки заощадити дорогий ("у них") мідний провід, а й значно знизити опір котушки. Звісно, при перемагнічуванні сердечника виникають додаткові нелінійні спотворення сигналу, але здебільшого це менше зло, ніж недодемпфовані динаміки.

До речі, різниця в звучанні систем з кросоверами різної конструкції найчастіше визначається не стільки характером спотворень, що вносяться, скільки різним демпфуванням динаміка. У тих випадках, коли "совість не дозволяє" ставити котушки із сердечником, недолік демпфування можна заповнити акустичними методами. Але акустичне демпфування не має всіх можливостей електричного і може зрештою обійтися дорожче.

Обчислити вихідний опір підсилювача в аматорських умовах можна, якщо за однакового вхідного сигналу виміряти його вихідну напругу на холостому ходу (Eo) і навантаженні (U) певного опору (R). Однак точність цього простого методу знижується при вихідному опорі підсилювача менше 0,05 Ом.

Висновки:

високий демпінг-фактор (більше 50) потрібен для динамічних головок з легким підвісом та великою масою рухомої системи, що працюють із заходом в область основного механічного резонансу (сабвуфер або мідбас з активним кросовером, широкосмугові голівки без кросовера);
для динамічних головок, резонансна частота яких за межами робочої смуги частот (СЧ, ВЧ) демпінг-фактор при багатосмуговому посиленні значення не має, оскільки електричне демпфування найбільш ефективно для придушення основного механічного резонансу рухомої системи;
при роботі з пасивним кросовером демпінг-фактор системи визначається головним чином вихідним опором кросовера у смузі його пропускання, тому вимоги до демпінг-фактора підсилювача можна знизити (20...30). Подальше збільшення вихідного опору підсилювача може спричинити зміну частот зрізу кросовера;
демпфування структурних резонансів у матеріалі дифузора та підвісу не входить у функцію підсилювача і може здійснюватися лише механічно. Це проблема динамічної голівки;
для підсилювачів з високим вихідним опором (джерел струму) поняття демпінг-фактора не має сенсу. В цьому випадку для придушення основного механічного резонансу рухомої системи можна використовувати лише акустичне демпфування.

Публікація: www.bluesmobil.com/shikhman

Рекомендуємо цікаві статті розділу Мистецтво аудіо:

▪ Як зробити маленький бокс великим або дещо про заповнення

▪ Лов бліх по-науковому

▪ Знайомтесь: Мікрофон

Дивіться інші статті розділу Мистецтво аудіо.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Штучна шкіра для емуляції дотиків 15.04.2024

У світі сучасних технологій, де віддаленість стає дедалі більш повсякденною, збереження зв'язку й почуття близькості грають значної ролі. Нещодавні розробки німецьких учених із Саарського університету в галузі штучної шкіри становлять нову еру у віртуальних взаємодіях. Німецькі дослідники з університету Саарського розробили ультратонкі плівки, які можуть передавати відчуття дотику на відстані. Ця передова технологія надає нові можливості для віртуального спілкування, особливо для тих, хто виявився далеко від своїх близьких. Ультратонкі плівки, розроблені дослідниками, товщиною всього 50 мікрометрів, можуть бути інтегровані в текстильні вироби та носитися як друга шкіра. Ці плівки діють як датчики, що розпізнають тактильні сигнали від мами чи тата, і як виконавчі механізми, що передають ці рухи дитині. Дотики батьків до тканини активують датчики, які реагують на тиск та деформують ультратонку плівку. Ця ...>>

Котячий унітаз Petgugu Global 15.04.2024

Турбота про домашніх тварин часто може бути викликом, особливо коли йдеться про підтримку чистоти в будинку. Представлено нове цікаве рішення стартапу Petgugu Global, яке полегшить життя власникам кішок та допоможе їм тримати свій будинок в ідеальній чистоті та порядку. Стартап Petgugu Global представив унікальний котячий унітаз, здатний автоматично змивати фекалії, забезпечуючи чистоту та свіжість у вашому будинку. Цей інноваційний пристрій оснащений різними розумними датчиками, які стежать за активністю вашого вихованця в туалеті та активуються для автоматичного очищення після його використання. Пристрій підключається до каналізаційної системи та забезпечує ефективне видалення відходів без необхідності втручання з боку власника. Крім того, унітаз має великий обсяг сховища, що змивається, що робить його ідеальним для домашніх, де живуть кілька кішок. Котячий унітаз Petgugu розроблений для використання з водорозчинними наповнювачами та пропонує ряд додаткових матеріалів. ...>>

Привабливість дбайливих чоловіків 14.04.2024

Стереотип про те, що жінки віддають перевагу "поганим хлопцям", довгий час був широко поширений. Однак нещодавні дослідження, проведені британськими вченими з Університету Монаша, пропонують новий погляд на це питання. Вони розглянули, як жінки реагують на емоційну відповідальність та готовність допомагати іншим у чоловіків. Результати дослідження можуть змінити наше уявлення, що робить чоловіків привабливими в очах жінок. Дослідження, проведене вченими з Університету Монаша, призводить до нових висновків щодо привабливості чоловіків для жінок. В рамках експерименту жінкам показували фотографії чоловіків з короткими історіями про їхню поведінку в різних ситуаціях, включаючи їхню реакцію на зіткнення з бездомною людиною. Деякі з чоловіків ігнорували безпритульного, тоді як інші надавали йому допомогу, наприклад, купуючи їжу. Дослідження показало, що чоловіки, які виявляють співчуття і доброту, виявилися більш привабливими для жінок порівняно з т ...>>

Випадкова новина з Архіву

Роботи-пастухи 02.01.2008

Голландська фірма "Лелі" розпочала випуск роботизованої системи випасу худоби.

Два робота, що живляться від сонячних батарей, оточують стадо дротом, через який пропущений електрострум, і, слідуючи заздалегідь запрограмованим вказівкам фермера, переносять цей рухомий загін у міру виїдання трави на нове місце.

Інші цікаві новини:

▪ Портативний накопичувач Kingston Wi-Drive

▪ Золото змінює свічення кремнієвих квантових точок.

▪ Іспанський робот-хірург

▪ Новий підхід до формування скла

▪ Поворот коліс електромобілів на 90 градусів

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Цікаві факти. Добірка статей

▪ стаття Антоніо Грамші. Знамениті афоризми

▪ стаття Хто зберігає домівку? Детальна відповідь

▪ стаття Ванни гігієнічні, загальні та місцеві лікувальні. Медична допомога

▪ стаття Універсальний металошукач. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Перетворювач напруги із Ши стабілізацією. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт