Демпинг-фактор усилителя. Что это и как влияет на качество воспроизведения?

демпинг-фактор Аудиотехника

Если начали читать эту статью, значит есть вопрос — «Что такое демпинг-фактор?» Это словосочетание частенько упоминается в литературе и на сайтах про аудиотехнику, при разговоре о колонках и усилителях и их взаимосвязи. Лично я мало обращал внимания на этот параметр. Знал о таком, но не придавал этим параметрам особого внимания.

Попробуем разобраться. Но учтите, не всегда можно объяснить всё своими словами, потому многие выражают свои мысли выдержками из научной литературы, где всё написано слишком заумным языком. Я таким языком практически не владею, ну может на начальном уровне, как и многие из вас, потому попробую выразить всё что знаю об этом — своими словами, что называется — «реально своими».

Пролог

Все усилители мощности (УМЗЧ), через которые мы слушаем свои колонки, являются усилителями напряжения. Но бывают ещё и усилители тока, но они очень редко находят своё место в нашей «музыкальной жизни» и применение.

Идеальным усилителем можно считать такой, который выдаёт одинаковое напряжение на выходе не зависимо от подключенной к нему нагрузки (сопротивлению колонки). Такой усилитель должен иметь нулевое сопротивление на выходе. Но любой усилитель имеет какое-то своё сопротивление, а потому, выходное напряжение на нагрузке всегда будет зависеть от сопротивления самой нагрузки.

Так а при чем здесь демпинг-фактор?? Как раз подходим к этому ответу.

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.

демпинг-фактор

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.

О демпфировании

Сам динамик является достаточно сложной колебательной системой, которая может иметь несколько частот резонанса (механический резонанс, резонансы подвеса, диффузора..). И при воспроизведении какого либо сигнала, возникают колебания на резонансных частотах. И если демпфирование слабое, то даже после того, как пропадает этот сигнал, затухающие колебания могут продолжаться. Это, в свою очередь, будет сопровождать воспроизведение звуков дополнительными призвуками, окрашивающими звучание.

При проектировании и изготовлении акустики важно правильно учитывать этот фактор и задемпфировать громкоговоритель так, чтобы собственные колебания затухали как можно быстрее. Для демпфирования динамика имеется всего три средства, о которых чуть выше упоминалось:

  • Механическое демпфирование. Здесь определяются потери на внутреннее трение в подвесе.
  • Акустическое демпфирование. Акустическое оформление имеет свои особенности, о которых нужно знать, понимать и не забывать.
  • Электрическое демпфирование. Это средство определяется выходным сопротивлением усилителя. Часто, в параметрах усилителя, указывается и такой параметр как «демпинг-фактор».

Немного развернуто.

Механическое демпфирование головки закладывается ещё на стадии проектирования. Определяется конструктивная особенность динамической головки и потом, позже, изменить каким либо способом этот параметр практически невозможно. Тут мы безсильны.

Акустическое демпфирование вполне реально провести. Именно этот параметр проще всего изменить, улучшить показатель. Изменить как? Проклеить внутреннюю часть корпуса акустики вибро и звукопоглащающим материалом (об этом мы много раз говорили и приводили примеры  даже на своём опыте, при доработке акустики). Так же, можно изменить конструктивное оформление среднечастотных и ВЧ динамиков. Здесь можно внести значительное улучшение в этот фактор, если не слишком перестараться.

Но более значительный вклад в демпфирование вносит другой фактор — электрическое демпфирование. Это основной инструмент воздействия на переходные процессы между динамиком и усилителем. И тут мы не можем что-то изменить, ведь усилители выпускают огромные заводы, где трудится большое количество специалистов, инженеров — они то знают, что делать. Но здесь не стоит расстраиваться — производители усилителей об этом параметре знают и заботятся о соблюдении необходимых технических характеристик.

Очень часто, производители не указывают этот параметр (демпинг-фактор) в документах на усилитель, но это и не беда. На сегодня, практически все усилители соответствуют предъявляемым требованиям по этому вопросу.

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.

Акустический кабель, как составляющая демпинг-фактора

Как профессионалы говорят: «лучший кабель — это его отсутствие!» Что это значит? Что бы подключить акустику к усилителю безспорно, нужен провод. И много споров по поводу его длины, качества и сечения. Но одно здесь одно верно — чем короче, тем лучше! Не будем сильно тут углубляться, но немного разберем влияние длины кабеля на демпинг-фактор.

Акустический кабель может значительно испортить качество звучания акустики. Сопротивление самого усилителя суммируется с сопротивлением кабеля и всё это становится составляющей показателя демпинг-фактора. К примеру, кабель длиной примерно 2 метра имеющий сопротивление 0,04 Ом — это очень даже достойный показатель. Но, если усилитель имеет выходное сопротивление 0,01 Ом, то на нагрузке 4 Ома с таким кабелем показатель демпинг-фактора снизится с 400 до 80. Здесь нет повода — особо переживать, существенного снижения качества воспроизводимого звука не будет.

Но как мы уже здесь (Как выбрать сечение для акустического кабеля?) разбирали, если использовать тоненький проводок, который часто идет в комплекте с акустикой, или использовать провода, которые имеют скрутки, с общим сопротивлением 0,3…0,4 Ома, то демпинг-фактор может упасть до 10. И тут уже ни какие «навороченные» показатели усилителя и акустики не «вытянут» этот фактор до приемлемого.

Часто можно услышать, прочитать в отзывах, что после замены «штатных» акустических проводов на «нормальные» — появляется «правильный басс», и звук становится более разборчивым, акустика как-бы начинает звучать по другому. А всё потому, что при использовании нормального провода, динамики колонок лучше контролируются усилителем, резко увеличивается показатель электрического демпфирования. Получаем точную, сочную звуковую картинку, без лишних призвуков.

Потому, при выборе акустического провода, важно учитывать момент — сопротивление получаемой цепи. В расчет не берем сам усилитель. Мы «подразумеваем», что он изначально соответствует требуемым параметрам по сопротивлению на выходе.

Пример расчета демпинг-фактора

К примеру, имеется акустика сопротивлением 6 Ом. Делим это значение на минимальный желаемый показатель ДФ, к примеру на 30. Получается 0,2 Ома.

Потом считаем длину провода, точнее сопротивление по всей длине. К примеру, провода, сечением 1,5 мм2, проложены по плинтусу и общая длина получается 7 метров в одну сторону и плюс ещё 7 — обратно, итого — 14. Сопротивление посчитали — 0,6 Ом. Такой провод не подходит. Под этот провод  нужна акустика с сопротивлением 16-18 Ом.

Рассчитаем быстро для 16-омной акустики демпинг-фактор. 16 Ом / 30 = 0,53 Ом. А для 6-омной должно быть 0,2 ома. Разница однако значительная.

Тут есть выход — использовать акустический провод сечением 2,5 мм2. У него сопротивление будет значительно меньше и показатель демпинг-фактора будет в норме.

Можно ли этот демпинг-фактор услышать?

Этот показатель может сразу услышать и понять, что что-то не так, только профессионал с натренированным ухом (слухом). Он много чего слышал и поймет, что не так со звуком. А вот простым любителям музыки — эта заморочка с демпинг-фактором, по моему,- «до лампочки».

При расчете длинны провода, нужно просто банально учесть его сечение. Не использовать скрутки. И тогда можно получить ощутимый «плюс» от акустики и усилителя, прослушивая свои любимые композиции. А по поводу позолоченных клемм и посеребрённых проводов, «лыжной мази» — дело сугубо личное, но это уже другая история.

Выводы

Подводя итоги всему сказанному, попробую коротко сформулировать свои выводы, связанные с понятием демпинг-фактора:

  • Вопросы к коэффициенту демпфирования имеют значение только в низкочастотном спектре, где влияние комплексного импеданса акустики достаточно велико;
  • Короткие акустические кабели (до 4-6 метров), сечением не менее 1,5 мм², не оказывают значительного влияния на демпинг-фактор современного усилителя и на всю получаемую звуковую картину;
  • Акустические системы с высокой выходной мощностью, которые подключены длинными проводами, требуют значительных затрат на акустический кабель (его сечение). Это важный момент;
  • Если пробовать самостоятельно рассчитывать требуемые параметры акустического кабеля, то за основу можно взять величину удельного сопротивления кабеля сечением 2,5 мм² в 0,006 Ом на 1 метр. Это будет правильно.
  • Штатные провода и тонкие кабели для акустики (к примеру в акустике 5.1), почти у всех производителей, подлежат обязательной замене на акустические провода сечением равным минимум в 1,5 мм2, лучше — 2,5 мм2. Это еще один полезный вывод.
  • Особо не парится по поводу этого демпинг-фактора, так как технологии и разработка схем усилителей уже «устаканеный» момент, а потому, не требует особого внимания изучение характеристик приобретаемого усилителя именно по этому параметру.

Мнение других про демпинг-фактор

Известный блогер, специалист и понимающий в этом деле человек, Константин Мусатов, выразился о демпинг-факторе так:

О демпинг факторе имеет задумываться в весьма редких случаях с уж очень специфичной акустикой. Ну, или когда пытаетесь подключить акустику, рассчитанную под транзистор к лампам. В остальных случаях корреляции между демпинг фактором 30-100-300-1000 и звучанием не найдете, будет и так что с громадным демпинг фактором, а бас кривой и наоборот.

Провести корректный опыт по влиянию исключительно ДФ на звучание очень сложно.

Другие специалисты высказывают примерно такое мнение, другими словами и с иными объяснениями. Но суть от этого не меняется.


Будем рады вашему вниманию и комментариям. Вам не трудно — проголосуйте за эту статью. Я буду примерно знать ваше мнение о сказанном.

Всего знать — не дано никому, потому многие учатся до конца своих дней, если им это интересно. Так и мы, стараемся познать и поделиться своими размышлениями.

Хотите поделиться своим опытом, знаниями — напишите и мы обязательно примем меры к изучению информации. Вы сможете выразить своё мнение или вы захотите стать автором статей прямо на нашем сайте! Не забываем про Авторские права.


Хотите поделиться мнением о прочтенном на этой страничке — очень будем рады! Оставьте свой отзыв или напишите пожелания в форме ниже.

Возможно, некоторые фото для данной статьи взяты из открытых источников интернета, для примера, не претендуем на авторство оных. Так же, использовано немного своих, можете пользоваться. В случае, если нарушены чьи-то права — сообщите об этом в комментариях.

МузМедиа
Добавить комментарий

Нажимая на кнопку "Отправить комментарий", я даю согласие на обработку персональных данных и принимаю политику конфиденциальности.

 

  1. АТОС

    Все было прекрасно, пока автор не подошёл к электрическому демпфированию, там полнейшая ерунда

    Ответить

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: