Демпинг-фактор и его влияние на качество звука

Демпинг-фактор (коэффициент демпфирования) определяет степень взаимодействия усилителя низких частот с акустическими системами (АС) и в музыкальной среде часто включает в себя элементы мистики.

В этой статье предпринята попытка разобраться с реальным значением демпинг-фактора и его влиянием на качество воспроизведения музыкальных сигналов в обычной связке усилителя и АС.

Физика понятия коэффициента демпфирования

Демпфирующий коэффициент определяется как величина, показывающая отношение сопротивления акустической системы к сопротивлению выхода низкочастотного усилителя.

Идеальный усилитель низких частот (УНЧ) имеет нулевое сопротивление на выходе, которое никак не отражается на воспроизведении музыкальных сигналов. В реальности усилитель имеет отличную от нуля величину, что определяет небольшие потери мощности на этом сопротивлении.

Если бы нагрузкой усилителя выступало простой активный резистор, то на этом бы дело и ограничилось, но в связке УНЧ-АС в дело вступает комплексный характер импеданса акустической системы — его индуктивная и емкостные составляющие.

На практике комплексный характер импеданса, при движении звуковой катушки в магнитном поле динамика, выражается в появлении небольшой величины паразитной ЭДС. Взаимодействие этой ЭДС и выходного сопротивления усилителя ведет к появлению звуковых колебаний, которых нет в исходной фонограмме. Чем больше выходное сопротивление УНЧ, тем больше окрашивается исходный звук.

Стоит отметить, что коэффициент демпфирования актуален только для низкочастотных динамиков, в области средних и низких част его влияние незначительно.

Международные нормы и стандарты

Появление понятия демпинг-фактор связано с высоким выходным сопротивлением ламповых усилителей, которые в середине прошлого века составляли основу техники высококачественного воспроизведения звука. Опытным путем была установлена минимальная величина коэффициента демпфирования — от 5 до 8 единиц.

С развитием транзисторной техники и появлением динамиков с легким подвесом величина минимального демпинг-фактора была увеличена, что нашло свое отражение в уже легендарном стандарте Hi-Fi техники — DIN45500. Минимальная величина демпинг фактора по этому стандарту составляет 20 единиц. На практике это обозначает, что величина сопротивления выхода УНЧ при работе на АС импедансом 4 Ом, не должна быть выше 0,2 Ом.

Механизм влияния демпинг-фактора на качество звука

Теоретические основы взаимодействия усилителя и акустической системы часто наталкиваются на одну из составляющих звукового комплекса — акустический кабель.

При выходных сопротивлениях современных усилителей в сотые и тысячные доли Ома, сопротивление акустического кабеля часто выступает существенным элементом увеличения коэффициента демпфирования, так как оно суммируется с выходным показателем усилителя.

Такая особенность приводит к стремлению многих владельцев Hi-Fi техники покупать очень дорогие и мощные акустические кабели, что не всегда оправдано с точки зрения качества получаемого звука.

Для примера, рассмотрим УНЧ с выходным сопротивлением 0,01 Ом и акустический кабель с сопротивлением 0,04 Ом. Расчеты показывают, что добавление такого кабеля к акустической системе 4 Ом снижает демпинг-фактор с 400 до 80. То есть мы видим, что существенного снижения качества воспроизводимого звука не произойдет — коэффициент демпфирования 80 очень достойная цифра.

К сказанному необходимо добавить, что не многие производители кабелей для акустики указывают сопротивление своих изделий. Для ориентира можно взять справочную цифру для кабеля из бескислородной меди сечением 2,5 мм² — 0,6 Ом на сто метров длины.

Несколько практических выводов

Обобщая все выше сказанное, можно сформулировать несколько основных выводов, которые вносят ясность во все недомолвки и мифы, связанные с понятием демпинг-фактора:

• коэффициент демпфирования имеет существенное значение только в области низких частот, где влияние комплексного импеданса акустики достаточно велико;
• короткие акустические кабели сечением не ниже 1,5 мм² не оказывают существенного влияния на демпфирующий фактор современного усилителя или на итоговую звуковую картину;
• мощные акустические системы с проводами значительной длины потребуют серьезных затрат на акустический кабель;
• для самостоятельных расчетов требуемого параметров акустического кабеля можно ориентироваться на величину удельного сопротивления кабеля сечением 2,5 мм² — 0,006 Ом на погонный метр.

В заключение можно сделать еще один полезный вывод — штатные и тонкие кабели для акустики почти всех поставщиков звукоусилительной техники не выдерживают никакой критики и подлежат обязательной замене.