Veel specificaties van versterkers vermelden ook de zogenaamde ‘dempingsfactor’.
Het idee hierachter is dat de resonanties van de luidsprekers in de behuizing (voornamelijk de woofer) worden gedempt door het absorberen van de bewegingsenergie van de luidsprekerunits (opgeslagen in die resonanties) door de versterker. De versterker zou zich als een lage weerstand gedragen, waardoor de luidspreker deze energie snel kwijt zou raken door deze terug te leveren aan de versterker die ze door de lage weerstand zou absorberen. Daardoor zou de luidspreker zich beter gedragen en veel beter de opgelegde beweging van de uitgangsspanning (door de versterker) volgen. Klinkt aannemelijk, maar is het wel allemaal goud wat er blinkt? Nou, daar is nog wel wat op af te dingen.
Allereerst: wat is de dempingsfactor? Deze is gedefinieerd als de verhouding tussen de (nominale) luidsprekerimpedantie (zeg maar zijn ‘wisselstroomweerstand’) en de uitgangs-impedantie van de versterker (zeg maar hoe goed deze zich gedraagt als weerstand). Als formule uitgedrukt: Dempingsfactor is Zluidspreker / Zuit.
Een rekenvoorbeeld: we nemen een 8 ohm luidspreker en een uitgangsimpedantie van 0,1 ohm. De dempingsfactor is dan 8 / 0,1 is 80. Nu wordt vaak de indruk gewekt dat een hoge dempingsfactor belangrijk is voor een goede weergave. Een hoge dempingsfactor correspondeert met een lage uitgangsimpedantie, maar hoe laag is nodig, dan wel wenselijk? Sommigen claimen een dempingsfactor van meer dan 500. Kan dit en helpt dit?
Diamant rondstraler in een huiskamer
Allereerst is de uitgangsimpedantie van een versterker in veel gevallen afhankelijk van de signaalsterkte en van de frequentie. Dit komt omdat ten eerste bij klasse AB versterkers de stroom door de vermogenstransistoren niet constant is en ten tweede door het gebruik van terugkoppeling. Omdat de terugkoppelfactor afhangt van de ‘open-lus’ versterking (die dus afhankelijk is van de signaalsterkte en van de frequentie) is de uitgangsimpedantie geen constante. Dus welke Zuit moet er in de formule worden ingevoerd? Een goede vraag, maar eigenlijk zonder goed antwoord…
Geen Einstein
In de tweede plaats ‘zien’ de luidsprekereenheden niet direct de uitgangsimpedantie van de versterker. Tussen deze twee zit een luidsprekerkabel (met aansluitklemmen) en een scheidingsfilter. In serie met de woofer zit gewoonlijk een spoel (voor de laagdoorlaatfiltering) en deze heeft al gauw een weerstand van zo’n 0,5 ohm. Maar er is nog een veel grotere spelbreker aanwezig!
de CA 020 stuurversterker (boven) met de PA 080 eindversterker
De spreekspoel van de luidspreker heeft ook een gelijkstroomweerstand en deze bedraagt grofweg zo’n 65 – 75% van de nominale impedantie. Dus de spreekspoel van een 8 ohm luidspreker heeft een gelijkstroomweerstand rond de 5,5 ohm (voor wie het niet gelooft: zoek maar wat specificaties van fabrikanten op). De combinatie van deze drie bedraagt in de orde van 6 ohm en is dus vele malen hoger dan de 0,1 ohm die een versterker met een dempingsfactor van 80 zou hebben. Maar in werkelijkheid is deze dus 8 / 6,1 = 1,31 en kan nooit hoger worden dan 1,33. Je hoeft geen Einstein te heten om te beseffen dat hogere dempingsfactoren tamelijk nutteloos zijn. Je gaat er pas iets van merken als de uitgangsimpedantie van de versterker een noemenswaardige fractie van de totale fractie van de keten gaat worden, denk dan in dit voorbeeld aan iets van minimaal 0,5 ohm, dan wordt de dempingsfactor 1,23. Dit kan bij buizenversterkers optreden, bij transistorversterkers is dit zeldzaam (maar niet onmogelijk).
Beter resultaat
Als gebruiker kun je je afvragen waarom dempingsfactoren van meer dan 20 als verkoopargument worden aangevoerd omdat deze geen verdere verbetering van de geluidskwaliteit oplevert. Veelal zullen hoge dempingsfactoren worden bereikt door een hoge terugkoppelfactor in de versterker toe te passen. En dat heeft ook weer zijn nadelen.
De PA 030 eindversterker
Veel nuttiger is het om de uitgangsimpedantie zoveel mogelijk wèl constant en frequentieonafhankelijk te laten zijn. Dat vergt echter een andere manier van het ontwerpen van de versterker dan gebruikelijk. Als dit wordt gecombineerd met impedantiecompensatie van de luidspreker (waardoor onder andere de resonanties worden geëlimineerd en het scheidingsfilter zich beter gaat gedragen en de overnemingsvervorming wordt verminderd) wordt een – zeker gehoormatig – veel beter resultaat verkregen.
Vragen?
Op onze website (www.temporalcoherence.nl) staan meer technische artikelen over de achtergronden van de problemen met terugkoppeling en impedantiecompensatie. Deze zijn gratis te downloaden. En vragen kunt U altijd stellen via info@temporalcoherence.nl met in de onderwerpregel ‘Vraag over artikelen.’
Hans R.E. van Maanen
Temporal Coherence, www.temporalcoherence.nl
Reacties (0)