덤핑 팩터: 신화와 현실. 오디오의 예술

덤핑이 하나의 요인: 신화와 현실

오디오의 예술

감쇠 계수(국내 문헌 - 감쇠 계수) - 부하(음향 시스템)와의 상호 작용을 결정하는 증폭기의 특성. 많은 증폭기에 대한 설명에서 이 매개변수는 거의 신비한 의미를 갖습니다. 어떤 댐핑 팩터가 필요하며 기록적인 숫자를 쫓을 가치가 있습니까?

부하와 관련된 오디오 주파수 전력 증폭기(UMZCH)는 전압 소스와 전류 소스의 두 가지 클래스로 나뉩니다. 후자는 매우 제한적으로 사용되며 거의 모든 직렬 모델은 증폭기 - 전압 소스입니다.

이상적인 증폭기는 모든 부하 저항에서 동일한 출력 전압을 생성합니다. 즉, 이상적인 전압원의 출력 임피던스는 1입니다. 그러나 자연에는 이상적인 것이 존재하지 않으므로 실제 앰프에는 일정한 내부 저항이 있습니다. 이는 부하 양단의 전압이 저항에 따라 달라짐을 의미합니다(그림 XNUMX).

덤핑이 하나의 요인: 신화와 현실
Pic.1

그러나 출력 전압의 손실은 증폭기에 출력 임피던스가 있다는 사실로 인해 가장 중요한 결과는 아닙니다. 자기 시스템 틈에서 보이스 코일이 움직이면 기전력(EMF)이 유도됩니다. 증폭기의 출력 저항을 통해 닫히는 이 EMF는 코일의 움직임을 방해하는 전류를 생성합니다.

이 전류의 크기와 제동력은 증폭기의 출력 임피던스에 반비례합니다. 이 현상을 라우드스피커의 전기적 감쇠라고 하며 펄스 신호 재생의 특성을 크게 결정합니다.

다이나믹 헤드는 여러 공진 주파수(이동 시스템의 기계적 공진, 서스펜션 및 디퓨저의 내부 공진 등)를 갖는 복잡한 진동 시스템입니다. 펄스 신호가 재생되면 시스템의 공진 주파수에서 진동이 발생합니다. 문제는 약한 감쇠를 사용하면 이러한 감쇠 진동이 이를 유발한 충격이 끝난 후에도 계속될 수 있다는 것입니다(그림 2). 결과적으로 재생 시 사운드를 색칠하는 사이드 사운드가 동반됩니다.

덤핑이 하나의 요인: 신화와 현실
Pic.2

오디오 시스템 설계자의 임무는 자연스러운 진동이 가능한 한 빨리 사라지도록 라우드스피커를 약화시키는 것입니다. 그러나 이에 대한 자금은 그리 많지 않습니다. 머리를 적시는 세 가지 방법이 있습니다.

서스펜션의 내부 마찰로 인한 손실에 의해 결정되는 기계적 댐핑;
음향 설계의 특성에 따라 결정되는 음향 감쇠;
증폭기의 출력 임피던스에 의해 결정되는 전기적 감쇠.

기계적 감쇠는 다이나믹 헤드의 설계 특징에 따라 결정되며 설계 단계에서 결정됩니다. 완성된 스피커에서 그 값을 바꾸는 것은 거의 불가능합니다.

독립적인 솔루션으로 음향 감쇠는 음향 시스템 본체를 흡음재로 채우는 형태로 사용됩니다. 또한 폐쇄형 중음역 및 고주파수 헤드 설계에는 음향 감쇠 기능이 포함되어 있습니다. 다이나믹 헤드의 방사 저항도 음향 감쇠에 어느 정도 영향을 미칩니다.

그러나 헤드의 전반적인 감쇠 정도에 대한 이러한 모든 구성 요소의 기여는 작습니다. 따라서 전기적 댐핑은 앰프-스피커 시스템의 과도 특성에 영향을 미치는 주요 도구가 됩니다.

사운드의 특성과 앰프의 출력 임피던스 사이의 관계는 50년대 진공관 앰프 시절부터 주목되었습니다. 특히 XNUMX극관과 XNUMX극관을 기반으로 한 출력단을 갖춘 앰프의 사운드 차이가 두드러졌습니다. XNUMX극관 앰프는 상당한 출력 임피던스를 갖고 있었고 그 결과 다이내믹 헤드가 과소감쇠되었고 사운드가 굉장한 배음을 얻었습니다.

네거티브 피드백의 도입으로 앰프의 출력 임피던스를 줄일 수는 있었지만 문제가 완전히 해결되지는 않았습니다. 어떤 앰프가 더 좋은지에 대한 논쟁이 반세기 후에도 계속된다는 것은 놀라운 일입니다. 하지만 이는 앰프뿐만 아니라 스피커 시스템에 관한 것이기도 합니다.

증폭기의 감쇠 특성을 평가하기 위해 증폭기의 출력 임피던스에 대한 부하 저항의 비율인 감쇠 계수라는 새로운 매개 변수가 제안되었습니다.

동시에 수행된 실험을 통해 이 매개변수의 최소값인 5...8을 설정할 수 있었습니다. 증폭기 출력 임피던스의 추가 감소는 시스템의 펄스 특성에 사실상 영향을 미치지 않았습니다. 그런데 Hi-Fi(High Fidelity의 약어) 이념과 용어 자체는 50년대 말에 구체화되었습니다.

이 시점에서 오디오 시스템의 최소 요구 사항, 즉 재생 주파수 대역, 고조파 왜곡 계수(당시에는 클리어 계수("순도")라고 함) 및 출력 전력이 결정되었습니다. 그 후 트랜지스터 증폭기와 "가벼운" 서스펜션을 갖춘 특수 저주파 다이내믹 드라이버가 등장한 후 덤핑 계수의 하한이 증가했습니다.

이를 통해 음향 설계의 특성에 관계없이 앰프의 매개 변수에 따라 헤드의 감쇠 정도를 명확하게 결정할 수 있습니다. 동시에 특정 한도 내에서 서로 다른 앰프를 사용하는 특정 스피커 사운드의 "동일성"이 보장되었습니다.

유명한 DIN45500 표준은 Hi-Fi 증폭기의 감쇠 계수를 20 이상으로 명확하게 정의했습니다. 이는 4Ω 부하에서 작동할 때 증폭기의 출력 임피던스가 0,2Ω 이하여야 함을 의미합니다. 그러나 최신 증폭기의 출력 임피던스는 훨씬 낮습니다. 즉, XNUMX분의 XNUMX옴과 XNUMX분의 XNUMX옴이고 감쇠 계수는 각각 수백, 수천입니다.

이 지표가 크게 개선되었다는 것은 무엇을 의미합니까? 이 경우 감쇠 계수는 이상하게도 그것과 아무 관련이 없습니다. 중요한 구성 요소는 증폭기의 출력 임피던스입니다. 이 경우 모든 사람이 현대 앰프의 수백 와트 출력에 익숙하고 새로운 것으로 구매자를 유치해야하기 때문에 "숫자의 마법"이 발생합니다. "덤핑 팩터 4000"이 "출력 임피던스 0,001Ω"보다 훨씬 좋아 보인다는 데 동의합니다.

그리고 어떤 경우에도 이것은 단 한 가지를 의미합니다. 증폭기는 출력 임피던스가 매우 낮고 (단기간이라도) 상당한 전류를 부하에 전달할 수 있다는 것입니다. 그리고 출력 전력과 덤핑 팩터 사이의 연결은 비록 직접적이긴 하지만 분명하지 않습니다. 따라서 이전에는 전문가들에게만 관심이 있었던 용어가 새로운 용도로 사용되었습니다.

그러나 댐핑 팩터의 이야기에는 스피커 케이블이라는 또 하나의 캐릭터가 있습니다. 그리고 그는 숫자뿐만 아니라 음질도 크게 망칠 수 있습니다. 결국 케이블 저항은 증폭기의 출력 임피던스에 더해져 감쇠 요인의 구성 요소가 됩니다.

길이가 2m인 케이블의 경우 0,05옴의 저항이 적절한 지표입니다. 그러나 출력 임피던스가 0,01옴인 증폭기의 경우 이러한 케이블을 사용하는 4옴 부하에서 감쇠 계수가 400에서 66으로 감소합니다. 아직 걱정할 이유는 없습니다. 그러나 스피커 세트에서 얇은 "레이스"를 사용하고 총 저항이 0,3 ... 0,4 옴인 모호한 꼬임을 사용하면 (불행히도 상황은 여전히 흔하지 않습니다) 감쇠 계수는 관계없이 10으로 떨어집니다. 앰프 성능. 따라서 전선을 절약할 가치가 없습니다.

패시브 크로스오버도 비슷한 문제를 야기합니다. 따라서 강자성 코어가 있는 코일은 "공기" 코일보다 크로스오버에 더 자주 사용됩니다. 이를 통해 값비싼("가지고 있는") 구리선을 절약할 수 있을 뿐만 아니라 코일의 저항을 크게 줄일 수 있습니다. 물론 코어가 재자기화되면 추가적인 비선형 신호 왜곡이 발생하지만 대부분의 경우 이는 저감쇠 스피커보다 덜 해롭습니다.

그건 그렇고, 서로 다른 디자인의 크로스오버가 있는 시스템의 사운드 차이는 종종 발생하는 왜곡의 특성이 아니라 스피커의 다양한 댐핑에 의해 결정됩니다. 코어가 있는 코일 설치를 "양심이 허용하지 않는" 경우 음향 방법으로 댐핑 부족을 보완할 수 있습니다. 그러나 음향 감쇠는 전기 감쇠의 모든 기능을 갖추고 있지 않으며 결과적으로 비용이 더 많이 들 수 있습니다.

동일한 입력 신호로 유휴(Eo) 및 특정 저항(R)의 부하(U)에서 출력 전압을 측정하면 아마추어 조건에서 증폭기의 출력 임피던스를 계산할 수 있습니다. 그러나 이 간단한 방법은 증폭기의 출력 임피던스가 0,05옴 미만일 때 정확도가 떨어집니다.

결론 :

가벼운 서스펜션과 큰 질량의 이동 시스템이 있는 다이내믹 헤드에는 높은 감쇠 계수(50 이상)가 필요하며 주요 기계적 공진 영역(서브우퍼 또는 활성 크로스오버, 크로스오버가 없는 광대역 헤드);
공진 주파수가 작동 주파수 대역(MF, HF) 외부에 있는 동적 헤드의 경우 전기 댐핑이 움직이는 시스템의 주요 기계적 공진을 억제하는 데 가장 효과적이기 때문에 댐핑 계수는 다중 대역 증폭에서 중요하지 않습니다.
패시브 크로스오버로 작업할 때 시스템의 감쇠 계수는 주로 통과대역에서 크로스오버의 출력 임피던스에 의해 결정되므로 증폭기의 감쇠 계수에 대한 요구 사항을 줄일 수 있습니다(20...30). 증폭기의 출력 임피던스를 더 높이면 크로스오버 차단 주파수가 변경될 수 있습니다.
디퓨저 및 서스펜션 재료의 구조적 공진 감쇠는 증폭기의 기능에 포함되지 않으며 기계적으로만 수행될 수 있습니다. 이것은 동적 헤드 문제입니다.
출력 임피던스가 높은 증폭기(전류 소스)의 경우 감쇠 계수의 개념은 의미가 없습니다. 이 경우 이동 시스템의 주요 기계적 공진을 억제하기 위해 음향 감쇠만 사용할 수 있습니다.

발행: www.bluesmobil.com/shikhman

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