Damping Factor, a konstrukcje kolumn

silver_sound · 29 Maja 2015

Mysie, że podforum DI, jest dobrym miejscem, aby pogadać, o konstrukcjach, zarówno kolumn, jak i wzmacniaczy.

Każdy wie, że im lepszy DF, tym lepiej. O sposobach "pozyskiwania" tego parametru, nie chce teraz nad tym się rozwodzić, a o tym jak to faktycznie wygląda z tym współczynnikiem.

Otóż jest to wartość określająca ile razy impedancja wyjściowa wzmacniacza jest mniejsza od impedancji kolumny / głośnika. Czyli jeśli głośnik ma impedancje 8 omów, a impedancja wzmacniacza wynosi 0,001 o ma, to FD = 8/ 0,001, czyli 8000, cóż przepiekanie... Bo wystarczy aby było powyżej 50 aby spełnić minimum, jakie z tym współczynnikiem jest związane. Jednak jest pewien szkopuł... Te wyliczenia dotyczą warunków idealnych, czyli idealnego głośnika, oraz idealnych kabli itd..

Aby to zauważyć, proponuje mały eksperyment.

Postawcie dwie kolumny obok siebie, Jedną zasilcie sygnałem z jakiegoś generatora dość niskimi częstotliwościami, dobrze by było, jak można by było zmieniać płynnie te częstotliwości. Moc nie musi być wysoka, kilka watów. Druga kolumna nie jest podłączona do wzmacniacza.

Jak zauważycie, mimo iż ta druga kolumna nie jest podłączona do wzmacniacza, membrana głośnika basowego, zaczyna drgać i to z dość duża amplitudą... A największą przy częstotliwości rezonansowej tego głośnika. Postarajcie się tak zorganizować to doświadczenie, aby była możliwość zwierania portu wejściowego do tej komuny nie podłączonej do wzmacniacza. Gdy znajdziecie już taką częstotliwość, przy której membrana w nie podłączonej kolumnie drga z największa amplitudą, zewrzyjcie port tej kolumny nie podłączonej, i obserwujcie co się dzieje z membrana basowca... Zapewne zauważycie, ze przestała drgać z taką amplitudą jak poprzednio, i teraz praktycznie membrana "stoi" w miejscu.

Re zwarte końcówki przewodów przyłączeniowych, to wyjście wzmacniacza, i jego zbawienny wpływ na głośnik, czyli tłumienie rezonansów własnych głośnika, miedzy innymi.

Zatem, im lepsze "zwarcie", tym mniejsze ruchy membrany w tej nie podłączonej kolumnie. Takie zaś warunki pracy głośnika, są realne tylko przy braku jakichkolwiek elementów w torze przyłączeniowym głośnika do wzmacniacza, czyli tzw Biampling.

Jak poobserwujecie dane producentów głośników, ich spl waha sie od ok 88dB, do ok 90dB w niszy sprzętu domowego. Trudno, albo raczej wcale nie da się znaleźć głośnika ani wysoko tonowego, ani średnio tonowego, o efektywności ok 80 dB...

Jak poobserwujecie dane producentów głośników, ich spl waha się od ok 88dB, do ok 90dB w niszy sprzętu domowego. Trudno, albo raczej wcale nie da się znaleźć głośnika ani wysoko tonowego, ani średnio tonowego, o efektywności ok 80 dB...

Skoro jak już udowodniłem, w obudowach typu "odgroda", niskie pasmo, o niskiej efektywności osiągane jest pasmowa redukcja efektywności wyższych częstotliwości, to skoro nie ma "gotowych głośników ani średnio tonowych, ani wysoko tonowych o tak niskiej efektywności, to ... trzeba ich efektywność zredukować do poziomu basów. Zatem wymusza to konstrukcje w bi-amplingu, i niezbyt mocno takie rozwiązanie ingeruje w zakres średnio-wysoko-tonowy, bo w zależności od rodzaju zastosowanych filtrów, od 0,5, do jednej oktawy od częstotliwości podziału, skutkując przesunięciami fazy, to sekcja basowa, nie jest juz pod tym względem tak "łagodna", dla fazy tejże. Każdy filtr, czy to pasywny, czy elektroniczny wprowadza przesunięcia fazowe. Filtry pasywne dodatkowo zaś swoja rezystancja cewek, zwiększają rezystancje miedzy głośnikiem, a wzmacniaczem, czego efektem jest zniwelowanie efektu tłumienia głośnika przez wzmacniacz. Zatem, jeśli jest to konstrukcja w biamplingu, to nie ma konieczności tłumienia głośnika ani wysoko tonowego, ani średniaka, bo dokonamy tego ustaleniem mocy wyjściowych poszczególnych wzmacniaczy, zasilających, poszczególne głośniki, ale w konstrukcjach z podziałami pasywnymi, MUSIMY zredukować efektywność głośników średnio tonowego, i wysoko tonowego, z ok 90dB do ok 80dB!!! Jedynie można to osiągnąć poprzez zastosowanie tłumików rezystorowych, czyli w szereg z wyjściem wzmacniacza, wstawiamy jakiś rezystor, czyli... niweczymy zbawienny wpływ DF, na te głośniki.

Współczynnik DF w sumie jest wartością syntetyczną, bo liczona z założeniem, że głośnik / kolumna jest elementem idealnym, i kable, i złącza połączeniowe są także idealne.

Zatem nie ważna w sumie jest wartość tego współczynnika podana przy wzmacniaczu, wystarczy że będzie miała minimum 50, bo najważniejsze są pozostałe elementy toru przyłączeniowego, kształtującego pasma przenoszenia głośnika, i ewentualne tłumienia głośników Zatem na całe to zagadnienie należy patrzeć nie od strony wzmacniacza, a od strony głośnika.

Zatem, jeśli impedancja wyjściowa z pierwszego przykładu, wynosi 0,001 oma, i DF teoretycznie aż 8000, dla 8 omów, to jeśli w szereg z wzmacniaczem wstawimy np 8 omowy rezystor, w tłumiku redukującym „średniak” z 90 dB do poziomu 80dB, to ,mamy 8+0,001 oma, co daje nam 8,001 oma. Dzieląc wartość impedancji 8 omów, przez łączną impedancje i rezystancje do wzmacniacza, mamy DF = 0,9999.... Zatem ten tłumik, zredukował, i osłabił całkowicie zbawienne dla głośnika oddziaływanie tak niskiej impedancji wyjściowej wzmacniacza. Zatem do wszystkich już omówionych wad, niskoefektywnego rozwiązania z basem typu "odgroda”, mamy jeszcze całkowita degrengoladę średnicy, i wysokich.

Dotyczy to, tylko konstrukcji z podziałami pasywnymi.

Owszem, co już pisałem, można tego akurat uniknąć podziałem aktywnym, i bi-amplingiem, ale poza negatywami, już wcześniej opisanymi, dochodzi jeszcze jeden aspekt. Ilu z Was ma na tyle doświadczenia, oraz niezbędne przyrządy, aby poobliczać te filtry, zaprojektować je, dokonać pomiarów i ewentualnej korekcji...?

Jak czytaliście wcześniej, podobno z radia albo telewizora można wyjść sygnałem cyfrowym, i "obrobić" ten sygnał tak, aby zasilał wzmacniacze do sekcji basów, i powyżej, tylko, że bez pomiarów, i doświadczenia w programowaniu, procesorów, także będzie raczej bardzo mizerny efekt... Ponadto, ja nie uważam sygnału z radia, czy telewizora za dźwięk audiofilski, bo do przesyłu, jest stosowana modulacja i "pakowanie" zbliżone do "pakowania", mp3...

Jak widać każda konstrukcja ma swoje wady i zalety, i jak widać tak promowane przez kilku ludzi rozwiązanie, ma tak naprawdę dużo więcej wad, niż inne. Owszem, są ładnie wyglądające, po kilkadziesiąt tysięcy "gotowce", tylko jest pytanie, czy akurat tak zmanierowany przez takowa konstrukcje brzmienie, to Wasze brzmienie.

Nie dawajcie się otumanić na forum , że to najlepsza konstrukcja, bo tak nie jest, bo sami zobaczcie, jaki procent wychwalanych konstrukcji na rynku, to odgroda, a jaki, to inne rozwiązania. Gdyby odgroda była najlepszym rozwiązaniem, dominowała by na rynku, a jest NISZOWĄ propozycja.

Zawsze róbcie posłuchania porównawcze, w tzw "ślepym teście", najlepiej bez udziału innych osób, bo wam wmówią, że cos jest lepsze. Sklepikarz, bo albo ma na tym najlepszy zysk, albo chce się pozbyć "pułkownika", konstruktor, bo nie uznaje nic lepszego, a w opinii niektórych, to oni robia najlepsze.

Wasze pieniądze, Wasza decyzja, i niech będzie to decyzja autonomiczna. Aha , posłuchań robić na dobrze sobie znanych utworach, dobrze obsłuchanych na przyzwoitych słuchawkach, i im brzmienie bardziej zbliżone do tego ze słuchawek, tym bardziej radziłbym interesować się tym sprzętem.

Zapraszam do dalszej dyskusji, bo być może w tym nieco lakonicznym wpisie nie poruszyłem wszystkich ważnych aspektów

slawek213 · 29 Maja 2015

mamy jeszcze całkowita degrengoladę średnicy, i wysokich.

Ja powiem tak:

Stosowanie opornika szeregowego w wysokotonowych ma na celu miedzy innym polepszenie odpowiedzi impulsowej ukladu albo jak kto woli zgodnosci fazowej. Podnosi sie Qts glosnika, co umozliwia dostrojenie filtru do oczekiwanej formy.

Trzeba patrzec na wynik koncowy

Wszystko trzeba oceniac kompleksowo

**zjj_wwa** · 29 Maja 2015

Zakładam, iż mówimy tutaj w wątku wyłącznie o wzmacniaczach napięciowych, o możliwie dużej wartości DF,

a nie o wzmacniaczach prądowych o możliwie małej wartości DF ...

**Seyv** · 29 Maja 2015

A co ze wzmacniaczami lampowymi? Ich opór "widziany" od strony głośnika to 4 czy 8 ohmów. A jeszcze nie słyszałem tranzystora, który byłby w stanie dorównać dobrej lampie.

Przy tych rozważaniach nie uwzględniłeś w ogóle sztywności zawieszenia głośnika, to ona ma kluczowe znaczenie w tym zjawisku. Prąd jaki się indukuje w drgającej cewce głośnika tak naprawdę ma niewielki wpływ na pracę głośnika.

silver_sound · 29 Maja 2015

Ja powiem tak:

Stosowanie opornika szeregowego w wysokotonowych ma na celu miedzy innym polepszenie odpowiedzi impulsowej ukladu albo jak kto woli zgodnosci fazowej. Podnosi sie Qts glosnika, co umozliwia dostrojenie filtru do oczekiwanej formy.

Trzeba patrzec na wynik koncowy

Wszystko trzeba oceniac kompleksowo

Prosze o choc jeden przykład głosnika wysokotonowego, dla którego sa podane wartości T-S....

I odpowiedź impulsowa, nie ma nic wspólnego z faza. To sa brednie.

Owszem, firma SONUS FABER w swoich konstrukcjach stosowała rezystor, jako fltr, a w sumie to głosnik filtrował sie sam, poprzez to, że miał bardzo wysoka spl, i odpowiednio wzrastająca impedancje w funkcji częstotliwości. Zatem, jeśli szeregowo był wstawiony rezystor 50omów, a impedancja dla jakiejś czestotliwosci wynosiła np 5 omów, to na rezystorze "zostawało" ok 90% mocy, ale jak impedancja wzrastała do 20Omów, to juz na rezystorze straty mocy były tylko ok 70, a dla impedancji ok 50omów, ok 50% . Takie rozwiazanie faktycznie z powodu braku kondensatora nie powodowało zmian fazy. Jednak jak to wyjasniłem, zadaniem tego rezystora jest tłumienie, a zmienna impedancja głosnika, powoduje zmiany pobieranej przez niego mocy, czyli filtrowanie...Problemem jest dzisiejsza konstrukcja głosników, gdzie konstruktorzy staraja sie zniwelowac zmiany impedancji w funkcji częstotliwosci.

Jesli idzie o ominięcie wad filtrów pasywnych dla głosników wysokotonowych, stosuje sie zelazna zasade, że nie 'wpuszcza" sie ich do pracy poniżej, i w częstotliwości rezonansu własnego. Zatem, czy to szeregowy rezystor, cZy tłumik szeregowo równoległy, ma za zadanie po piewrwsze i najwazniejsze tłumienie jego spl, i faktycznie czasami mozna w taki sposób dostposowac jego impedancje, do filtru, ale jest to w sumie mało znaczace zastosowanie.

Gdyby jak kolega sugeruje DF nie miał znaczenia, nie byłoby dyskusji, i parcia na ten parametr....

jk

Zakładam, iż mówimy tutaj w wątku wyłącznie o wzmacniaczach napięciowych, o możliwie dużej wartości DF,

a nie o wzmacniaczach prądowych o możliwie małej wartości DF ...

Wartości DF mozna pozyskać w obu rozwiazaniach takie same. Ja stosuje praktycznie zawsze stopnie mocy z pradowym ujemnym sprzężeniem zwrotnym, i prosze dac mi wiare, że z powodu miernia z 2 cyframi po przecinku, a pomiar napiecia wyjsciowego wzmacniacza był taki sam na biegu "luzem", i z obciązeniem zastepczym 8 omów, taki sam, załozyłem, że jest róznica na 3 cyfrze, i wyszło mi ok 2000....Jest tylko jedna różnica. Wzmacniacze z pradowym sprzeżeniem, maja w zasadzie płytkie te sprzerzenia, na poziomie 10-15 dB, zatem DF pozyskiwane jest z konstrukcji wzmacniacza, a petla zwieksza jego wartośc od 10 do 20 razy. W napieciowych sprzezeniach na poziomie 30-40dB, petla "wzmacnia' DF od 1000, do nawet 10000 razy.... Dlatego "napieciowce", moim zdaniem sa gorszymi konstrukcjami.

A co ze wzmacniaczami lampowymi? Ich opór "widziany" od strony głośnika to 4 czy 8 ohmów. A jeszcze nie słyszałem tranzystora, który byłby w stanie dorównać dobrej lampie.

Przy tych rozważaniach nie uwzględniłeś w ogóle sztywności zawieszenia głośnika, to ona ma kluczowe znaczenie w tym zjawisku. Prąd jaki się indukuje w drgającej cewce głośnika tak naprawdę ma niewielki wpływ na pracę głośnika.

A co ma za znaczenie sztywnośc jakiegos elementu głosnika, na powiązanie głosnika ze wzmacniaczem, i okreslenie tłumienia wzmacniacza. Wstawiony szeregowo z głosnikiem rezystor zawsze ma negatywny wpływ na prace głosnika.

Czy tranzystor, czy lampa, to kwestia upodobań, i gustu. Uzwojenie wtórne trafa, ma za zadanie dopasowanie napięcia wysciowego, aby dopasowac go, do oddania okreslonej mocy, dla przewidywanej impedancji obciążenia. Zatem jesli zastosujemy odpowiedni gruby drut, to rezystancja tego uzwojenia bedzie wynosic kilka dzisiatych oma, albo i mniej.

**Seyv** · 29 Maja 2015

A co ma za znaczenie sztywnośc jakiegos elementu głosnika, na powiązanie głosnika ze wzmacniaczem, i okreslenie tłumienia wzmacniacza.

Jeśli głośnik ma sztywne zawieszenie wpływ DF będzie miał mniejsze znaczenie.

Wstawiony szeregowo z głosnikiem rezystor zawsze ma negatywny wpływ na prace głosnika.

Tego nie kwestionowałem. Ze względu na opory zwrotnicy w ogóle nie interesuje mnie tłumienie wzmacniacza ani opór kabli głośnikowych (przynajmniej tych krótkich).

Zatem jesli zastosujemy odpowiedni gruby drut, to rezystancja tego uzwojenia bedzie wynosic kilka dzisiatych oma, albo i mniej.

Ale w tym zjawisku chyba uwzględnia się impedancję...

silver_sound · 29 Maja 2015

Tego nie kwestionowałem. Ze względu na opory zwrotnicy w ogóle nie interesuje mnie tłumienie wzmacniacza ani opór kabli głośnikowych (przynajmniej tych krótkich).

Oczywiście, że kazda pasywna zwrotnica, ma jakies wady, chocby swoja reystancje. W tekście podstawowym zwracam uwage na wade rozwiazań w których konieczne jest zmniejszanie przez tłumiki== rezystancje w szereg z głosnikiem sredniotonowym, aby dopasowac ja do spl basów, do poziomu np: 80dB.. .

Ale w tym zjawisku chyba uwzględnia się impedancję...

Oczywiście, przeciez wyjście wzmacniacza, także okresla sie jako impedancja, a nie rezystancja. Dla uproszczenia do przykładowych wyliczeń zastosowałem byc może mylne okreslenia.

raven1985 · 29 Maja 2015

Jedynie można to osiągnąć poprzez zastosowanie tłumików rezystorowych, czyli w szereg z wyjściem wzmacniacza, wstawiamy jakiś rezystor, czyli... niweczymy zbawienny wpływ DF, na te głośniki.

Niweczy już sam filtr a rezystancja tłumika niekoniecznie będzie miała dominujące znaczenie.

Mamy prosty filtr 1 rzędu LP i HP na średnio tonowym w postaci cewki 1mH i konda 47uF .

Przymnijmy rezystancję cewki 0.3om (jeszcze nie taka droga ) a impedancje wzmacniacza wraz z kablami i rezystancjami styków optymistycznie na 0.1om.

Jaką impedancję zobaczy głośnik od strony zwrotnicy ?

Będzie to szeregowe połączenie wszystkiego .

Oczywiście reaktancja L i C zależny od częstotliwościowi więc policzmy co jest od strony głośnika dla kilku częstotliwościowi ze szkolnych wzorów

XL = 2*pi*f*L i XC = 1/(2*pi*f*C)

Dla 20Hz mamy w sumie: ~ 170om

dla 100Hz : ~34.9om

dla 500Hz : ~ 10.3om

dla 1k : ~ 10om

dla 2k : ~ 14.7om

dla 5k : ~ 32.5om

Jak widać rezystancja cewki , kabli i wzmacniacza są w praktyce bez znaczenia .

A co jak musimy głośnik tłumić o te 10db ?

Zwykle takiego dużego tłumienia nie robi się pojedynczym rezystorem tylko dzielnikiem napięcia tzw. l-padem .

Przyjmijmy przykładowo takie wartości lpada :

szeregowy rezystor 6om a równoległy 3om .

Co daje nam tłumienie prawie 10dB .

I teraz policzmy co zobaczy głośnik jeszcze raz .

Teraz mamy równoległe połączenie rezystora 3om z całkowitą rezystancją szeregowo połączonych pozostałych elementów .

dla 20hz : 2.95om

dla 100hz: 2.78om

dla 500hz: 2.45om

dla 1k : 2.44om

dla 2k : 2.56om

dla 5k : 2.8om

Jak widać tłumienie głośnika wcale nie pogorszyło nam DF :)

Ale wręcz znacząco poprawiło i redukując też zmiany impedancji w funkcji f. jakie "zobaczy" głośnik.

Wnioski ?

DF zależy od konstrukcji filtru a nie od tego ile tłumimy głośnik i duży zapas efektywności praktycznie zawsze jest korzystny .

Czy ten df dla średnio tonowego jest istotny ?

To już zależy od konstrukcji głośnika i filtru .

Trzeba mieć świadomość, że prąd pobierany przez głośnik jest odkształcony (L(i) ) a i sama impedancja głośnika nieliniowo zależy od wychylenia (L(X)) czy temperatury cewki głośnika .

Im mniejszą impedancję widzi głośnik tym mniejszy jest wpływ tych czynników .

Także silne rezonanse membrany w głośnikach metalowych/ ceramicznych skorzystają z niskiej wartości impedancji filtra.

Im mniejsza impedancja tym lepiej będą tłumione po przez sem głośnika .

Oczywiście dotyczy to też podstawowego rezonansu mechanicznego głośnika .

Najlepszym rozwiązaniem jest podział aktywny .

Ale w domowych warunkach zwykle drogi i mało praktyczny .

Dalej dominują rozwiązania pasywne i nie zapowiada się aby coś w tym temacie szybko się zmieniło .

z ok 90dB do ok 80dB!!!

Takie tłumienie to norma w domowych warunkach .

Większość dzisiejszych głośników basowych to konstrukcję o niskim SPL .

Wynika to z kilku rzeczy i jest sprawą korzystną dla głosików tłumionych .

W domowych warunkach niewiele osób może sobie pozwolić na kolumnę wielkości pralki a prawa akustyki mówią, że jak chcemy mieć niski bas i małą skrzynkę to efektywność będzie niska :)

Wszystkiego naraz się nie da mieć .

A dlaczego zapas SPL jest korzystny ?

- bo umożliwia zastosowanie łagodniejszych zboczy filtru bez przeciążania głośnika .

- niższej częstotliwości podziału (korzystne dla charakterystyk kierunkowych i zniekształceń od efektu Dopplera )

- redukcję kompresji termicznej .

- redukcję wychyleń głośnika średnio tonowego co ma wpływ na zniekształcenia spowodowane efektem Dopplera (należny pamiętać, że jest to dominujące źródło zniekształceń intermodulacyjnych dla średnich tonów )

Oczywiście są i wady .

Konieczność posiadania mocniejszego wzmacniacza i pewne straty mocy na tłumikach które muszą mieć odpowiednią moc .

Takie rozwiazanie faktycznie z powodu braku kondensatora nie powodowało zmian fazy

Powodowało jak każdy filtr .

Wartości DF mozna pozyskać w obu rozwiazaniach takie same.

Koledze chodziło nie o prądowe sprzężenie zwrotne tylko o wzmacniacza który zamiast być źródłem napięciowym jest prądowym .

Wzmacniacze z pradowym sprzeżeniem, maja w zasadzie płytkie te sprzerzenia, na poziomie 10-15 dB

A to niby czemu ?

Mój ma nie mniej niż 40dB w całym paśmie audio a dla niskich f 80db .

zatem DF pozyskiwane jest z konstrukcji wzmacniacza

Jedynymi możliwością pozyskania lepszego DF czyli niższej wartości impedancji wyjściowej konstrukcją wzmacniacza jest :

- metoda brut force :) czyli dodaj więcej tranzystorów wyjściowych :)

- zastosowanie lokalnego nfb w różnej postaci np: układu korekcji błędów .

Dużo bardziej istotną kwestią niż sam syntetyczny DF jest zamiana impedancji wyjściowej wzmacniacza w funkcji prądu .

Dla prostych wzmacniaczy gdy tranzystory wyjściowe wchodzą w zakres beta dropu impedancja wy. rośnie Dodatkowo jeśli stopień mocy nie jest wystarczająco odizolowany od stopnia napięciowego w warunkach beta dropu zwiększy się obciążenie stopnia napięciowego . Skutkować to będzie spadkiem wzmocnienia , co za tym idzie głębokości nfb no i na końcu rezystancji wyjściowej .

KrzysiekA · 29 Maja 2015

Każdy wie, że im lepszy DF, tym lepiej.

Niekoniecznie. Robiłem eksperymenty ze wzmacniaczami transkonduktancyjnymi czyli o zerwom współczynniku tłumienia i wynik był niejednoznaczny. Powiedział bym nawet że większość głośników grała lepiej przy zerowym współczynniku tłumienia chociaż zdarzyły się takie które takich wzmacniaczy nie tolerowały. Nie bez powodu wzmacniacze lampowe całkiem dobrze sobie radzą mimo że mają dosyć wysoką impedancję wyjściową. Niektórzy nawet twierdza że to właśnie dlatego.

Mierzyłem n.p harmoniczne i głośnik napędzany ze wzmacniaczy transkonduktancyjnych mają dziesięć razy mniejsze THD.

**zjj_wwa** · 29 Maja 2015

Niekoniecznie. Robiłem eksperymenty ze wzmacniaczami transkonduktancyjnymi czyli o zerwom współczynniku tłumienia i wynik był niejednoznaczny. Powiedział bym nawet że większość głośników grała lepiej przy zerowym współczynniku tłumienia chociaż zdarzyły się takie które takich wzmacniaczy nie tolerowały. Nie bez powodu wzmacniacze lampowe całkiem dobrze sobie radzą mimo że mają dosyć wysoką impedancję wyjściową. Niektórzy nawet twierdza że to właśnie dlatego.

Mierzyłem n.p harmoniczne i głośnik napędzany ze wzmacniaczy transkonduktancyjnych mają dziesięć razy mniejsze THD.

No właśnie.

Dobrze gadasz.

***

Ukryta Zawartość