Microcamtest

Лайфстайл портал

Что такое коэффициент демпфирования нагрузки

Физика понятия коэффициента демпфирования

Демпфирующий коэффициент определяется как величина, показывающая отношение сопротивления акустической системы к сопротивлению выхода низкочастотного усилителя.

Идеальный усилитель низких частот (УНЧ) имеет нулевое сопротивление на выходе, которое никак не отражается на воспроизведении музыкальных сигналов. В реальности усилитель имеет отличную от нуля величину, что определяет небольшие потери мощности на этом сопротивлении.

Если бы нагрузкой усилителя выступало простой активный резистор, то на этом бы дело и ограничилось, но в связке УНЧ-АС в дело вступает комплексный характер импеданса акустической системы — его индуктивная и емкостные составляющие.

На практике комплексный характер импеданса, при движении звуковой катушки в магнитном поле динамика, выражается в появлении небольшой величины паразитной ЭДС. Взаимодействие этой ЭДС и выходного сопротивления усилителя ведет к появлению звуковых колебаний, которых нет в исходной фонограмме. Чем больше выходное сопротивление УНЧ, тем больше окрашивается исходный звук.

Стоит отметить, что коэффициент демпфирования актуален только для низкочастотных динамиков, в области средних и низких част его влияние незначительно.

Видео

Демпинг-фактор

Представим работу динамика в колонке. Музыкальный фрагмент – игра одной палочкой на барабане… В момент удара палочки, катушка динамика вместе с диффузором перемещается в зазоре магнитной системы вперёд. А диффузор имеет свойство – возвращаться на своё место “покоя”. Вот как вы думаете – долго ли он будет возвращаться на “это место покоя” и что будет со звуковыми волнами, которые создает диффузор?

Диффузор возвращается назад до места “покоя” и даже дальше! Как мы понимаем, диффузор работает – как батут. Сначала сжимается, а потом пытается вернуться на своё место “равновесия”. Но в момент возврата диффузора и катушки, в последней наводится значительная ЭДС (электродвижущая сила). Через  провод (который соединяет динамик и выход усилителя) происходит обратное движение этой ЭДС. Она не значительная, но как раз это, через сопротивление усилителя, и создаёт силу торможения диффузора (электрическое демпфирование). Но это не все силы и причины по которым диффузор останавливается.

Это одна из причин, а конкретно это явление, называется электрическим демпфированием громкоговорителя и в значительной степени определяет характер воспроизведения импульсных сигналов. Но кроме электрических, существуют и другие причины – механические и акустические. Об этом чуть позже, ниже по тексту.

И ещё вопрос. На какие частоты этот демпинг-фактор оказывает влияние? Сразу ответ – в основном, только на низкочастотный спектр. На ВЧ динамиках нет таких проблем, так как подвесы и диффузоры твиттеров не столь критичны к обратным ЭДС и ход самого динамика ничтожно мал, что бы это имело значение для демпфирования сигнала.

График демпфирования сигнала

Что такое демпфирование? По простому – это искусственное подавление колебаний.

На графике можно проследить, как затухает уровень

На графике можно проследить, как затухает уровень сигнала от усилителя в зависимости от времени.

Вроде наглядно и понятно:

  • Желтая линия. Самая первая. Затухания диффузора вообще не наблюдается. Звук от динамика не прекращается, или очень медленно идет на спад. Тут можно представить теннисный шарик скачущий на столе. В идеальных условиях он может скакать несколько секунд. А для звука, эти секунды – порвут всю “картину” и мы будем слушать кучу эхо ударов барабана вместо отрывистого удара один раз. Или представить удар по одной чашке ударной установки – звон от неё будет слышен очень долго.
  • Зеленая линия. Здесь немного быстрее происходит затухание звуковой волны. Вероятно, что динамик немного справляется и самостоятельно гасит свои колебания. Но эффект “эхо” будет слышен.
  • Синяя линия. Удар по тарелочке уже будет звучать отрывисто. Как будто, после удара, саму тарелочку придерживают рукой.
  • Голубая линия. По тарелочке ударили в тот момент, когда её держали рукой. И звук получился даже не звонким, а скорее глухим и зажатым.
  • Красная линия – затухание практически идеальное. В звуке не будет ни каких призвуков от “ненужной” работы динамика при затухании колебаний. Колебаний практически нет или они на столько не значительны, что брать их во внимание – не имеет смысла. А на слух – они вообще ни как не будут заметны.

Из рассмотренной таблицы, лично я, могу сделать следующий вывод:

Чем выше показатель демпинг-фактора, тем меньше будет искажений и посторонних призвуков в звуковом тракте усилителя и акустики.

Немного цифр, но без формул

Сейчас немного науки. Есть такой стандарт прошлого века, употребляемый в Hi-Fi технике – DIN45500. В соответствии с ним, минимальная величина демпинг-фактора должна составлять не менее 20 единиц. Как к этому пришли? Есть история, как опытным путем выявили эту зависимость. В 20-м веке, на заре поисков высококачественного звука, использовались ламповые усилители, которые имели высокое выходное сопротивление. В результате экспериментов было выведено, что минимальная величина коэффициента демпфирования должна быть от 5 до 8 единиц, не меньше.

Но после появления транзисторных усилителей, этот параметр удалось без особых трудностей улучшить, и был принят тот стандарт – не менее 20 единиц.

Как это понять, что это за единицы? Если не по научному, а из практики, как и в чём это выражается? Это значит, что сопротивление выхода усилителя при работе с акустикой 4 Ом, не должно быть выше 0,2 Ом. Но каждый проводник (провод) имеет своё сопротивление. Как мы уже измеряли здесь (Каким проводом лучше подключать акустику?, провод по любому имеет сопротивление. И получается, что провод (кабель) который соединяет усилитель и акустику вносит свою лепту в этот демпинг-фактор.

Сегодня, любая уважающая себя компания по производству радиоаппаратуры, доводит цифру демпинг-фактора до идеала. Не часто можно найти в характеристиках показания этого параметра ниже 50-70 единиц. А при использовании усилителей класса D параметр выглядит совсем фантастическим – 2000 и выше. И этот параметр пытаются выставить, как самый важный из всех, хотя на самом деле – это не так важно. Но об этом чуть ниже.

Коэффициент демпфирования акустики и усилителя

Таким образом, высокий коэффициент демпфирования в основном влияет на воспроизведение низких частот, которое является более контролируемым, сухим и точным. С другой стороны, высокое затухание в диапазоне резонансной частоты также ограничивает глубину.

В связи с коэффициентом затухания также играет рол

В связи с коэффициентом затухания также играет роль следующее: внутреннее сопротивление усилителя и сопротивление акустики можно представить как последовательно включенный делитель напряжения.

Повышение и понижение импеданса воспроизводящего громкоговорителя теперь создает на нем неустойчивую кривую напряжения, которая оказывается еще более резкой в ​​относительном выражении с более высокими внутренними сопротивлениями усилителя. Другими словами: низкое выходное сопротивление обеспечивает более постоянное напряжение на акустике.

Grande Maestro Acustica +клон NHB-108
Grande Maestro Acustica +клон NHB-108

Теги