ダンピング要因: 神話と現実。オーディオの芸術

ダンピングは要因です：神話と現実

オーディオの芸術

減衰係数（国内文献 - 減衰係数） - 負荷との相互作用を決定する増幅器の特性（音響システム）。多くのアンプの説明では、このパラメーターはほとんど神秘的な意味を持ちます。どのような減衰係数が必要で、記録的な数値を追跡する価値はありますか?

負荷に関連するオーディオ周波数パワーアンプ（UMZCH）は、電圧源と電流源のXNUMXつのクラスに分けられます。後者の用途は非常に限られており、ほとんどすべてのシリアルモデルはアンプ、つまり電圧源です。

理想的なアンプは、どのような負荷抵抗でも同じ出力電圧を生成します。言い換えれば、理想的な電圧源の出力インピーダンスはゼロです。しかし、自然界には理想的なものは存在しないため、実際のアンプには一定の内部抵抗が存在します。これは、負荷の両端の電圧がその抵抗に依存することを意味します(図1)。

ダンピングは要因です：神話と現実
Pic.1

ただし、出力電圧の損失は、アンプが出力インピーダンスを持っているという事実による最も重要な結果ではありません。磁気システムのギャップ内でボイスコイルが動くと、そこに起電力 (EMF) が誘導されます。この EMF は、アンプの出力抵抗を通過して、コイルの動きを妨げる電流を生成します。

この電流の大きさと制動力はアンプの出力インピーダンスに反比例します。この現象はスピーカーの電気的ダンピングと呼ばれ、パルス信号の再生の性質を大きく決定します。

ダイナミックヘッドは、複数の共振周波数 (可動システムの機械共振、サスペンションとディフューザーの内部共振など) を持つ複雑な振動システムです。パルス信号が再生されると、システムの共振周波数で発振が発生します。問題は、減衰が弱い場合、これらの減衰振動は、その振動を引き起こしたインパルスが終了した後も継続する可能性があることです (図 2)。その結果、再生にはサウンドを彩る副音が伴います。

ダンピングは要因です：神話と現実
Pic.2

オーディオシステムの設計者の仕事は、ラウドスピーカーを減衰させて、自然な振動をできるだけ早く消滅させることです。ただし、これにはそれほど多くの資金はありません。頭を湿らせるには、次の XNUMX つの方法があります。

機械的減衰。サスペンションの内部摩擦による損失によって決まります。
音響減衰。音響設計の特性によって決定されます。
電気的減衰はアンプの出力インピーダンスによって決まります。

機械的減衰はダイナミックヘッドの設計特徴によって決定され、設計段階で決定されます。完成したスピーカーでその値を変更することはほとんど不可能です。

独立した解決策として、音響システムの本体に吸音材を充填する形で音響減衰が使用されます。さらに、密閉型中音域および高周波ヘッドの設計には音響減衰が組み込まれています。ダイナミックヘッドの放射抵抗も音響減衰にある程度の影響を与えます。

ただし、これらすべてのコンポーネントがヘッドの全体的な減衰度に与える影響は小さいです。したがって、電気的ダンピングは、アンプとスピーカーのシステムの過渡特性に影響を与える主なツールになります。

サウンドのキャラクターとアンプの出力インピーダンスの関係は、50 年代の真空管アンプの時代に注目されました。特に三極管と五極管をベースとした出力段を備えたアンプの音の違いは顕著でした。五極管アンプには大きな出力インピーダンスがあり、その結果、ダイナミックヘッドの減衰が不足し、サウンドにブーイングのある倍音が発生しました。

負帰還の導入によりアンプの出力インピーダンスを下げることは可能になりましたが、問題を完全に解決したわけではありません。どちらのアンプが優れているかという議論が半世紀経った今も続いているというのは驚くべきことだ。しかし、それはアンプだけではなく、スピーカーシステムにも当てはまります。

アンプのダンピング特性を評価するために、ダンピング係数という新しいパラメータが提案されました。これは、アンプの出力インピーダンスに対する負荷抵抗の比率です。

同時に行われた実験により、このパラメータの最小値 - 5...8 を確立することができました。アンプの出力インピーダンスをさらに低下させても、システムのパルス特性には事実上影響はありませんでした。ところで、Hi-Fi (High Fidelity の略) のイデオロギーとその用語自体は、50 年代の終わりまでに形を成しました。

この時点で、オーディオシステムの最小要件、つまり再生周波数帯域、高調波歪み率（当時はクリアファクターと呼ばれていた「純度」）、および出力が決定されました。その後、トランジスタアンプと「軽い」サスペンションを備えた特殊な低周波ダイナミックドライバーが登場した後、ダンピングファクターの下限は増加しました。

これにより、音響設計の特性に関係なく、アンプのパラメータによってヘッドの減衰の程度を明確に決定することが可能になりました。同時に、特定の制限内で、異なるアンプを使用した特定のスピーカーのサウンドの「同一性」が保証されました。

有名な DIN45500 規格は、Hi-Fi アンプの減衰係数を 20 以上と明確に定義しました。これは、4 オームの負荷で動作するときのアンプの出力インピーダンスが 0,2 オーム以下であるべきであることを意味します。しかし、現代のアンプの出力インピーダンスははるかに低く、オームのXNUMX分のXNUMXとXNUMXであり、ダンピングファクターはそれぞれXNUMXとXNUMXです。

この指標におけるこのような大幅な改善にはどのような意味があるのでしょうか? 奇妙なことに、この場合の減衰係数はそれとは何の関係もありません。重要な要素は 4000 つだけです、それはアンプの出力インピーダンスです。この場合、誰もが現代のアンプの数百ワットの出力電力に慣れており、何か新しいもので買い手を引き付ける必要があるため、「数字の魔法」が起こります。「ダンピングファクター 0,001」は「出力インピーダンス XNUMX オーム」よりもはるかに優れていることに同意します。

いずれにせよ、これが意味することはただ XNUMX つだけです。アンプの出力インピーダンスは非常に低く、負荷に大量の電流を (たとえ短時間であっても) 供給できるということです。また、出力電力とダンピングファクターとの関係は、直接的ではありますが、明確ではありません。つまり、以前は専門家のみが興味を持っていた用語が、新たな用途を見出したのです。

ただし、ダンピングファクターの話にはもう XNUMX つ登場人物がいます。それはスピーカーケーブルです。そして、彼は数字だけでなく、音質も大幅に台無しにすることができます。結局、ケーブル抵抗はアンプの出力インピーダンスに追加され、ダンピング係数の構成要素になります。

長さ 2 m のケーブルの場合、0,05 オームの抵抗はかなり適切な指標です。しかし、出力インピーダンスが 0,01 オームのアンプの場合、このようなケーブルを使用した 4 オーム負荷でのダンピングファクターは 400 から 66 に減少します。まだ心配する必要はありません。しかし、一連のスピーカーからの薄い「レース」と、合計抵抗が0,3 ... 0,4オームの疑わしいねじれを使用すると（残念ながら、状況はまだ珍しいことではありません）、減衰係数は関係なく10に低下しますアンプの性能について。したがって、ワイヤを節約する価値はありません。

パッシブクロスオーバーも同様の問題を引き起こします。したがって、強磁性コアを備えたコイルは、「空気」コイルよりもクロスオーバーで頻繁に使用されます。これにより、高価な（「持っている」）銅線を節約できるだけでなく、コイルの抵抗を大幅に減らすことができます。もちろん、コアが再磁化されると、追加の非線形信号歪みが発生しますが、ほとんどの場合、これは減衰不足のスピーカーほど悪影響はありません。

ちなみに、異なる設計のクロスオーバーを備えたシステムのサウンドの違いは、導入される歪みの性質によってではなく、スピーカーのダンピングの違いによって決まることがよくあります。コア付きコイルの設置が「良心が許さない」場合、減衰の不足は音響的な方法で補うことができます。ただし、音響減衰には電気減衰のすべての機能が備わっているわけではなく、最終的にはより高価になる可能性があります。

同じ入力信号を使用して、アイドル状態 (Eo) と特定の抵抗 (R) の負荷 (U) で出力電圧を測定すると、アマチュア条件でアンプの出力インピーダンスを計算することができます。ただし、この単純な方法の精度は、アンプの出力インピーダンスが 0,05 オーム未満の場合に低下します。

結論：

サスペンションが軽く、可動システムの質量が大きく、主な機械的共振の領域に入って動作するダイナミックヘッドには、高い減衰係数（50以上）が必要です（アクティブなサブウーファーまたはミッドバス）クロスオーバー、クロスオーバーなしの広帯域ヘッド);
共振周波数が動作周波数帯域 (MF、HF) の外側にあるダイナミックヘッドの場合、可動システムの主な機械的共振を抑制するには電気減衰が最も効果的であるため、減衰係数はマルチバンド増幅では問題になりません。
パッシブクロスオーバーを使用する場合、システムのダンピングファクターは主にパスバンド内のクロスオーバーの出力インピーダンスによって決定されるため、アンプのダンピングファクターの要件を減らすことができます (20...30)。アンプの出力インピーダンスをさらに大きくすると、クロスオーバーのカットオフ周波数が変化する可能性があります。
ディフューザーとサスペンションの材料の構造共振の減衰は、アンプの機能には含まれておらず、機械的にのみ実行できます。これは動的な頭の問題です。
出力インピーダンスが高いアンプ（電流源）の場合、ダンピング係数の概念は無意味です。この場合、可動システムの主要な機械的共振を抑制するために使用できるのは音響減衰だけです。

出版物: www.bluesmobil.com/shikhman

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