Демпінг-фактор – міфи та реальність. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Демпінг-фактор – міфи та реальність. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Підсилювачі потужності транзисторні

Коментарі до статті

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
Рис. 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
Рис. 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, що 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.

Демпінг-фактор - міфи та реальність

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 років. 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. Проте 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. У 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. Тож 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 так 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.

Демпінг-фактор - міфи та реальність

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.

Автор: А. Шихатов; Публікація: bluesmobile.com/shikhman

Дивіться інші статті розділу Підсилювачі потужності транзисторні.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Застигання сипких речовин 30.04.2024

У світі науки існує досить загадок, і однією з них є дивна поведінка сипких матеріалів. Вони можуть поводитися як тверде тіло, але раптово перетворюватися на текучу рідину. Цей феномен став об'єктом уваги багатьох дослідників, і, можливо, нарешті ми наближаємося до розгадки цієї загадки. Уявіть собі пісок у пісочному годиннику. Зазвичай він тече вільно, але в деяких випадках його частинки починають застрягати, перетворюючись з рідкого стану на тверде. Цей перехід має важливе значення для багатьох областей, починаючи від виробництва ліків та закінчуючи будівництвом. Дослідники зі США спробували описати цей феномен і наблизитися до його розуміння. У ході дослідження вчені провели моделювання в лабораторії, використовуючи дані про пакети полістиролових кульок. Вони виявили, що вібрації усередині цих комплектів мають певні частоти, що означає, що через матеріал можуть поширюватись лише певні типи вібрацій. Отримані ...>>

Імплантований стимулятор мозку 30.04.2024

В останні роки наукові дослідження в галузі нейротехнологій зробили величезний прогрес, відкриваючи нові обрії для лікування різних психіатричних та неврологічних розладів. Одним із значних досягнень стало створення найменшого імплантованого стимулятора мозку, представленого лабораторією Університету Райса. Цей новаторський пристрій, який отримав назву Digitally Programmable Over-brain Therapeutic (DOT), обіцяє революціонізувати методи лікування, забезпечуючи більше автономії та доступності для пацієнтів. Імплантат, розроблений у співпраці з Motif Neurotech та клініцистами, запроваджує інноваційний підхід до стимуляції мозку. Він живиться через зовнішній передавач, використовуючи магнітоелектричну передачу енергії, що виключає необхідність дротів та великих батарей, типових для існуючих технологій. Це робить процедуру менш інвазивною та надає більше можливостей для покращення якості життя пацієнтів. Крім застосування у лікуванні резист ...>>

Сприйняття часу залежить від того, на що людина дивиться 29.04.2024

Дослідження у галузі психології часу продовжують дивувати нас своїми результатами. Нещодавні відкриття вчених з Університету Джорджа Мейсона (США) виявилися дуже примітними: вони виявили, що те, на що ми дивимося, може сильно впливати на наше відчуття часу. У ході експерименту 52 учасники проходили серію тестів, оцінюючи тривалість перегляду різних зображень. Результати були дивовижні: розмір і деталізація зображень значно впливали на сприйняття часу. Більші і менш захаращені сцени створювали ілюзію уповільнення часу, тоді як дрібні та більш завантажені зображення викликали відчуття його прискорення. Дослідники припускають, що візуальний безлад чи перевантаження деталями можуть утруднити наше сприйняття навколишнього світу, що у свою чергу може призвести до прискорення сприйняття часу. Таким чином було доведено, що наше сприйняття часу тісно пов'язане з тим, що ми дивимося. Більші і менш ...>>

Випадкова новина з Архіву

Смартфон Intex Cloud String V2.0 із дактилоскопічним сенсором 01.08.2016

Компанія Intex анонсувала смартфон Cloud String V2.0, який підтримує роботу в мобільних мережах четвертого покоління та технологію VoLTE.

Апарат базується на процесорі Spreadtrum SC9832A, який містить чотири обчислювальні ядра з тактовою частотою 1,3 ГГц. Об'єм оперативної пам'яті складає 2 Гбайт. На додаток до флеш-модуля місткістю 16 Гбайт можна використовувати карту microSD.

Сенсорний дисплей на матриці IPS з діагоналлю 5 дюймів має роздільну здатність 1280 х 720 пікселів, що відповідає формату 720р. На тильній стороні корпусу розташовується 8-мегапіксельна камера з автофокусом, подвійним світлодіодним спалахом та максимальною діафрагмою f/2,2. Для відеотелефонії та селфі-зйомки призначена фронтальна 5-мегапіксельна камера. За ідентифікацію користувачів відповідає дактилоскопічний детектор.

Є адаптери бездротового зв'язку Wi-Fi 802.11b/g/n і Bluetooth 4.0, а також приймач GPS. Живлення забезпечує акумуляторна батарея ємністю 2200 мАг. Габарити складають 144,5 х 72,5 х 8,7 мм, вага – 150 грамів.

На смартфон встановлено операційну систему Android 5.1 (Lollipop). Придбати новинку можна буде за орієнтовною ціною 100 доларів.

Інші цікаві новини:

▪ Нова технологія оптичного зображення наночастинок

▪ Вінчестер Hitachi Deskstar 7K2000

▪ Дерева допомагають із міською спекою

▪ Набір модулів пам'яті DDR4-3200 128 ГБ

▪ Надміцна деревина

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Охорона та безпека. Добірка статей

▪ стаття Місця не такі віддалені. Крилатий вислів

▪ стаття Чим Термінатор відрізняється від Хермінатора? Детальна відповідь

▪ стаття Машиніст екскаватора. Типова інструкція з охорони праці

▪ стаття Зарядний пристрій від сонячних батарей. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Перевертання колоди. Секрет фокусу

Залишіть свій коментар до цієї статті:

Коментарі до статті:

Володимир
Під електричним демпфуванням прийнято вважати відношення опору навантаження до внутрішнього опору підсилювача. При цьому вважається чим більше це ставлення, тим швидше загасають власні коливання дифузора. Насправді, якщо взяти опір динаміка 8 Ом і опір підсилювача 0,1 Ом або 1 Ом, то демпінг матиме величини 80 одиниць або 8 одиниць. Кожен скаже, що 80 набагато більше 8 і власні коливання дифузора з демпінгом 80 значно швидше загасатимуть. А ось і нет.ЭДС котушки динаміка при власних коливаннях, навантажена на ланцюг з двох опорів-самого динаміка і вихідного опору підсилювача. Виходить навантаження ЕРС динаміка на 8.1 ОМ або 9 ом. Різниця то виходить всього 10%, а не в 10 разів. Ось якщо вихідний опір підсилювача буде 8 ом, то власні коливання дифузора будуть в 2 рази довше ніж при опорі підсилювача в 0.1 Ом або навіть 1 Ом. Тому вважаю поняття демпінг фактора надуманим з метою запудрити мізки неучам. Якщо взяти ламповий підсилювач, який має за багатьма відгуками краще звучання, то за теорією, при оптимальному трансформаторному узгодженні опору динаміка з вихідною лампою, вихідний опір дорівнюватиме опору динаміка. Демпфактор дорівнює 1!

Олег
Ця стаття застаріла і не відповідає сучасним вимогам. Теорія у разі далека від практики. Почнемо з того, що порівняльні прослуховування підсилювача з КД-тисяча та більше, порівняно з підсилювачем з малим КД – показують значну відмінність у звучанні. Це легко перевіряється і теорії не відповідає, тому що в теорії забули, що КД величина частотнозалежна і нормується на частоті 1 кГц. А на 20 Гц -? Ось тому підсилювач потрібно нормувати на низьких частотах, а не там, де найкраще виходить. І, наступне питання – це стійкість самого підсилювача до протиЕРС. Тобто - підсилювач необхідно перевіряти на зовнішній вплив на його вихід. Така методика була запропонована ще С. Агєєвим. І, цілком очевидно, що немає жодних чітких критеріїв, методик вимірювання та мірних величин, за якими можна оцінити, чи реально підсилювач демпфує динамік і як він реагує на протиЕРС та нелінійність навантаження. Звідси висновок, що КД більше тисячі однозначно краще, ніж 100, хоча теоретично цього і досить...

All languages of this page

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