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BÜCHER UND ARTIKEL
Dumping ist ein Faktor: Mythen und Realität
Verzeichnis / Die Kunst des Audios Dämpfungsfaktor (in der heimischen Literatur - Dämpfungsfaktor) - eine Eigenschaft des Verstärkers, die seine Wechselwirkung mit der Last (akustisches System) bestimmt. In der Beschreibung vieler Verstärker bekommt dieser Parameter eine fast mystische Bedeutung. Welcher Dämpfungsfaktor wird benötigt und lohnt sich die Jagd nach Rekordzahlen? Tonfrequenz-Leistungsverstärker (UMZCH) werden in Bezug auf die Last in zwei Klassen eingeteilt - Spannungsquellen und Stromquellen. Letztere finden nur sehr begrenzt Verwendung, und fast alle Serienmodelle sind Verstärker - Spannungsquellen. Ein idealer Verstärker erzeugt für jeden Lastwiderstand die gleiche Spannung am Ausgang. Mit anderen Worten: Die Ausgangsimpedanz einer idealen Spannungsquelle ist Null. Ideale Dinge gibt es in der Natur jedoch nicht, daher hat ein echter Verstärker einen gewissen Innenwiderstand. Das bedeutet, dass die Spannung an der Last von ihrem Widerstand abhängt (Abb. 1).
Der Verlust der Ausgangsspannung ist jedoch nicht die wichtigste Folge der Tatsache, dass der Verstärker eine Ausgangsimpedanz hat. Bei jeder Bewegung der Schwingspule im Spalt des Magnetsystems wird in ihr eine elektromotorische Kraft (EMF) induziert. Diese EMF, die sich durch den Ausgangswiderstand des Verstärkers schließt, erzeugt einen Strom, der der Bewegung der Spule entgegenwirkt. Die Größe dieses Stroms und die Bremskraft sind umgekehrt proportional zur Ausgangsimpedanz des Verstärkers. Dieses Phänomen wird als elektrische Dämpfung des Lautsprechers bezeichnet und bestimmt maßgeblich die Art der Wiedergabe von Impulssignalen. Ein dynamischer Kopf ist ein komplexes Schwingsystem mit mehreren Resonanzfrequenzen (mechanische Resonanz eines beweglichen Systems, interne Resonanzen einer Aufhängung und eines Diffusors usw.). Bei der Wiedergabe eines gepulsten Signals treten Schwingungen bei den Resonanzfrequenzen des Systems auf. Das Problem besteht darin, dass diese gedämpften Schwingungen bei schwacher Dämpfung auch nach dem Ende des Impulses, der sie verursacht hat, noch anhalten können (Abb. 2). Dadurch wird die Wiedergabe von Obertönen begleitet, die den Klang färben.
Die Aufgabe des Audiosystemdesigners besteht darin, den Lautsprecher so zu dämpfen, dass die Eigenschwingungen möglichst schnell abklingen. Dafür stehen aber nicht so viele Mittel zur Verfügung. Es gibt drei Möglichkeiten, den Kopf zu dämpfen:
Die mechanische Dämpfung wird durch die Konstruktionsmerkmale des dynamischen Kopfes bestimmt und in der Konstruktionsphase berücksichtigt. Es ist selten möglich, seinen Wert in der fertigen Dynamik zu ändern. Als eigenständige Lösung wird die akustische Dämpfung in Form einer Füllung des Lautsprechergehäuses mit schallabsorbierendem Material eingesetzt. Darüber hinaus ist bei der Konstruktion geschlossener Mittel- und Hochtöner eine akustische Dämpfung vorgesehen. Der Strahlungswiderstand des dynamischen Kopfes hat auch einen gewissen Einfluss auf die akustische Dämpfung. Der Beitrag aller dieser Komponenten zum Gesamtgrad der Kopfdämpfung ist jedoch gering. Somit wird die elektrische Dämpfung zum Hauptinstrument zur Beeinflussung der transienten Eigenschaften des Systems „Verstärker-Dynamikkopf“. Der Zusammenhang zwischen der Art des Klangs und der Ausgangsimpedanz des Verstärkers wurde bereits zu Zeiten der Röhrenverstärker in den 50er Jahren festgestellt. Besonders auffällig war der klangliche Unterschied bei Verstärkern mit einer Ausgangsstufe auf Basis von Trioden und Pentoden. Pentodenverstärker hatten eine erhebliche Ausgangsimpedanz, wodurch die dynamischen Köpfe unterdämpft wurden und der Klang einen dröhnenden Oberton bekam. Die Einführung der Gegenkopplung ermöglichte eine Reduzierung der Ausgangsimpedanz des Verstärkers, löste das Problem jedoch nicht vollständig. Es ist überraschend, dass die Debatte darüber, welcher Verstärker besser ist, ein halbes Jahrhundert später weitergeht. Aber es ist nicht nur der Verstärker, sondern auch das Lautsprechersystem. Um die Dämpfungseigenschaften des Verstärkers zu bewerten, wurde ein neuer Parameter vorgeschlagen - der Dämpfungsfaktor, der das Verhältnis des Lastwiderstands zur Ausgangsimpedanz des Verstärkers ist.
Die gleichzeitig durchgeführten Experimente ermöglichten die Ermittlung des Mindestwerts dieses Parameters – 5...8. Eine weitere Verringerung der Ausgangsimpedanz des Verstärkers hatte praktisch keinen Einfluss auf die Impulsantwort des Systems. Die Ideologie von Hi-Fi (kurz für High Fidelity – High Fidelity) und der Begriff selbst nahmen übrigens Ende der 50er Jahre Gestalt an. Zu diesem Zeitpunkt wurden die Mindestanforderungen an ein Audiosystem festgelegt – das Band der reproduzierbaren Frequenzen, der harmonische Koeffizient (damals Clear Factor – „Reinheitsgrad“ genannt) und die Ausgangsleistung. Anschließend, nach dem Aufkommen von Transistorverstärkern und speziellen Niederfrequenz-Dynamikköpfen mit „leichter“ Aufhängung, wurde die Untergrenze des Dämpfungsfaktors erhöht. Dadurch war es möglich, den Dämpfungsgrad des Fells anhand der Parameter des Verstärkers eindeutig zu bestimmen, unabhängig von den Besonderheiten des akustischen Designs. Gleichzeitig wurde in gewissen Grenzen die „Gleichheit“ des Klangs eines bestimmten Lautsprechers mit unterschiedlichen Verstärkern sichergestellt. Der berühmte DIN45500-Standard hat den Dämpfungsfaktor für Hi-Fi-Verstärker eindeutig definiert – mindestens 20. Das bedeutet, dass die Ausgangsimpedanz des Verstärkers bei Betrieb an einer Last von 4 Ohm nicht mehr als 0,2 Ohm betragen sollte. Allerdings ist die Ausgangsimpedanz moderner Verstärker viel geringer – Hundertstel und Tausendstel Ohm, und der Dämpfungsfaktor beträgt jeweils Hundertstel und Tausendstel. Was bedeutet eine so deutliche Verbesserung dieses Indikators? Der Dämpfungskoeffizient hat in diesem Fall seltsamerweise nichts damit zu tun. Nur eine seiner Komponenten ist wichtig – die Ausgangsimpedanz des Verstärkers. In diesem Fall findet die „Magie der Zahlen“ statt, da jeder an Hunderte Watt Ausgangsleistung moderner Verstärker gewöhnt ist und man den Käufer mit etwas Neuem anlocken muss. Stimmen Sie zu, dass „Dumpingfaktor 4000“ viel schöner aussieht als „0,001 Ohm Ausgangsimpedanz“. Und das bedeutet auf jeden Fall nur eines: Der Verstärker hat eine sehr niedrige Ausgangsimpedanz und ist in der Lage, (wenn auch nur für kurze Zeit) einen erheblichen Strom an die Last abzugeben. Und der Zusammenhang zwischen der Ausgangsleistung und dem Dämpfungsfaktor ist zwar direkt, aber nicht eindeutig. So fand der Begriff, der früher nur für Spezialisten von Interesse war, eine neue Anwendung. Es gibt jedoch noch eine weitere Figur in der Geschichte des Dämpfungsfaktors – das Lautsprecherkabel. Und er kann nicht nur die Zahlen, sondern auch die Klangqualität stark verderben. Schließlich addiert sich der Kabelwiderstand zur Ausgangsimpedanz des Verstärkers und wird Bestandteil des Dämpfungsfaktors. Bei einem Kabel mit einer Länge von 2 m ist ein Widerstand von 0,05 Ohm ein recht ordentlicher Indikator. Aber bei einem Verstärker mit einer Ausgangsimpedanz von 0,01 Ohm sinkt der Dämpfungsfaktor an 4 Ohm Last mit einem solchen Kabel von 400 auf 66. Grund zur Sorge gibt es noch nicht. Wenn Sie jedoch eine dünne "Spitze" aus einer Reihe von Lautsprechern und zweifelhaften Wendungen mit einem Gesamtwiderstand von 0,3 ... 0,4 Ohm verwenden (die Situation ist leider immer noch nicht ungewöhnlich), sinkt der Dämpfungsfaktor trotzdem auf 10 der Verstärkerleistung. Daher lohnt es sich nicht, an Kabeln zu sparen. Passive Crossover verursachen ähnliche Probleme. Daher werden Spulen mit ferromagnetischem Kern in Frequenzweichen häufiger verwendet als „Luft“-Spulen – dadurch können nicht nur teure („sie haben“) Kupferdrähte eingespart, sondern auch der Widerstand der Spule deutlich reduziert werden. Wenn der Kern ummagnetisiert wird, kommt es natürlich zu einer zusätzlichen nichtlinearen Signalverzerrung, aber in den meisten Fällen ist dies ein geringeres Übel als unterdämpfte Lautsprecher. Übrigens wird der Klangunterschied bei Systemen mit Frequenzweichen unterschiedlicher Bauart oft nicht so sehr durch die Art der eingebrachten Verzerrungen, sondern durch die unterschiedliche Dämpfung des Lautsprechers bestimmt. In den Fällen, in denen das „Gewissen“ den Einbau von Spulen mit Kern nicht zulässt, kann die fehlende Dämpfung durch akustische Methoden ausgeglichen werden. Allerdings verfügt die akustische Dämpfung nicht über alle Möglichkeiten der elektrischen Dämpfung und kann am Ende teurer sein. Es ist möglich, die Ausgangsimpedanz eines Verstärkers unter Amateurbedingungen zu berechnen, wenn Sie bei demselben Eingangssignal seine Ausgangsspannung im Leerlauf (Eo) und bei einer Last (U) mit einem bestimmten Widerstand (R) messen. Die Genauigkeit dieses einfachen Verfahrens verschlechtert sich jedoch, wenn die Ausgangsimpedanz des Verstärkers weniger als 0,05 Ohm beträgt.
Schlussfolgerungen:
Veröffentlichung: www.bluesmobil.com/shikhman
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