Elektroakustyka {współczynnik tłumienia}

[hjp]

Witam! Czy mogę zadać szanownym forumowiczom pytanie w pod temacie ? Pozdrawiam! hjp.

[Kazimierz]

Możesz.

[whwp]

Zanosi się na emocjonujący wątek.

[hjp]

Witam!
Ten temat usiłowałem rozwinąć na ELEKTRODZIE w nieco innej formie, ale szybko porównano mnie do jakiegoś audiofila i admin. wyrzucił mnie na zbity pysk. Do rzeczy! Ostatnio Żona zadała mi zaskakujące pytanie: a w tym twoim wzmacniaczu basowym, jaki jest współczynnik tłumienia? {chyba Jej się brzmienie podobało}. W pierwszej chwili pomyślałem, palnę jakąś liczbę, np.21,{nr naszego domu} i z głowy. No tak, a jak zapyta czego 21, kartofli, buraków? to co Jej powiem, mam nawijać o jakichś liczbach niemianowanych? to mnie wyśmieje. Mówię więc, ja zapytam na forum to Ci odpowiem.
Wygląda to tak: steruję z gen.sinus.50Hz. na wyjściu wzm. mam np.5V. Odłączam obciążenie [głośnik} dalej 5V. Dołączam znamionowy rezystor zastępczy,,,5V, odłączam, 5V.
Zwiększam U z gen. na wyjściu wzm. mam np.20V,,odłączam obciążenie{rezystor}dalej 20V. Mógłbym tak zwiększać to U z gen.a wartość U wyjść. z obciążeniem znam. czy bez, pozostaje ta sama, ale nie mam rezystora o mocy 200W, a te 150\180W Pwyjść. wzmacniacz jest w stanie osiągnąć. Głośnik w bas refleksie ma 300W.8Ohm.
Jak widzicie wniosek jest prosty: rezystancja wewnętrzna wzm. równa się 0. No tak, ale co z tym współczynnikiem, co ja biedny mam odpowiedzieć, może doradzicie coś sensownego, wszak w Was ostatnia nadzieja.

Pozdrawiam! hjp.

[CHOPIN66]

Jak widzicie wniosek jest prosty: rezystancja wewnętrzna wzm. równa się 0.

Pozdrawiam! hjp.

Nie może być rezystancja wewnętrzna równa 0 bo to by oznaczało zwarcie . Wzmacniacz zawsze musi mieć rezystancje wewnętrzną . Wynik taki jak opisałeś daje to ,że dołączając rezystor równolegle do wyjścia wzmacniacza na wyjściu uzyskujesz zmiany w natężaniu prądu , a napięcie w tym wypadku się nie zmienia . Wynika to min. z prawa Ohma i tego,że łącząc równolegle rezystancje zmniejszasz/zwiększasz płynący przez nią prąd a przyłożone napięcie pozostaje bez zmian , łącząc rezystancje szeregowo prąd pozostaje bez zmian a zmniejszasz napięcie .

[hjp]

Wybacz, wprowadziłem Cię w błąd. Oczywiście że nie może być rezystancja wew.wzm.O. Umknęło mi słowo: dynamiczna. No widzisz człowiek już stary, to różnie bywa. Dynamiczna rezystancja wewnętrzna wzmacniacza powinna być jak najmniejsza do 0 włącznie, i może być nawet ujemna. Rolą wzm. jest dostarczenie mocy do głośnika i stłumienie drgań własnych membrany.
Coś się chyba nie zrozumieliśmy,,,do wyjścia dołączam jeden element, jest albo głośnik albo R zast. Równolegle do tego dołączony jest wyłącznie przyrząd pomiarowy. Dalsza Twoja wypowiedź jest już niestety przeze mnie niezrozumiała. Co do Prawa Ohma, to mam pewne zastrzeżenia, ale to na inny temat.

[tszczesn]

Nie może być rezystancja wewnętrzna równa 0 bo to by oznaczało zwarcie .

Ależ oczywiście że może. Rezystancja wewnętrzna to oporność pomiędzy wyjściem wzmacniacza traktowanym jako idealne źródło napięciowe a fizycznym zaciskiem wyjściowym. Jak jest równa zeru to nie ma żadnego zwarcia, oznacza to tylko, że napięcie na zacisku wyjściowym jest całkowicie niezależne od obciążenia.

[kubafant]

Nie może być rezystancja wewnętrzna równa 0 bo to by oznaczało zwarcie .

Może być 0, a co więcej - może być nawet poniżej zera

Badanie kolegi Założyciela tematu jest przeprowadzone niewłaściwie. Skoro przy obciążeniu nominalną impedancją nie zauważasz różnicy napięć między stanem nieobciążonym, a obciążonym, to znaczy że rezystancja wewnętrzna wzmacniacza jest o wiele niższa i pomiar nie będzie miarodajny (chyba, że masz bardzo dokładny woltomierz). Zwiększanie napięcia nic tu nie da, należy natomiast zwiększyć prąd. Słowem, obciążyć wzmacniacz opornikiem o zdecydowanie niższej wartości. Tak, żeby spadek napięcia był mierzalny z dobrą dokładnością. Wtedy łatwo będzie policzyć (z równania prostego dzielnika potencjometrycznego, jaki de facto tworzy opór wewnętrzny wzmacniacza i opór obciążenia) rezystancję wewnętrzną wzmacniacza, a dalej w prostej drodze - współczynnik tłumienia. Biorąc oczywiście do obliczeń już opór nominalny obciążenia, a nie ten opornik z testu.

Dobrą dokładność uzyskasz, gdy opór obciążenia będzie miał wartość korespondującą z impedancją wyjściową wzmacniacza, a więc - można szacować - rzędu dziesiątych części oma (jeśli jest to dobry wzmacniacz lampowy). Oczywiście trzeba wtedy uważać, żeby nie przeciążyć wzmacniacza - koniecznie pracować z bardzo niskimi amplitudami sygnału.

Pozdrawiam

[hjp]

Do kubafant!
Nigdy w życiu nie wpadłbym na to, co jest przyczyną moich niepowodzeń w dociekaniu, jak to faktycznie jest z tym nieszczęsnym współczynnikiem. Teraz rozumiem,,, jak ja miałem dojść ładu, skoro mam nieodpowiedni woltomierz. Postaram się w najbliższym czasie nabyć odpowiedni, a moje dotychczasowe LAVO 3 [szt.2] z hukiem wyrzucę. Obiecuję że po spełnieniu w\w warunków natychmiast powiadomię Cię o efektach.
Jednak problem dalej istnieje, co mam powiedzieć Tej mojej upartej [kobieca natura] Żonie. To że dynamiczna rezystancja wewnętrzna tego wzmacniacza równa się 0, Ją nie przekonuje, Ona chce wiedzieć jaki jest współczynnik tłumienia i basta. Co tu począć,,, co tu począć!

Na razie! Również pozdrawiam!

[Tomek Janiszewski]

Wszelkie dalsze rozważania w tym kierunku można sobie OKDR Tzw. współczynnik tłumienia (Damping Factor, choć właściwsza byłaby tu nazwa duping fucktor ) ma obecnie znaczenie wyłącznie marketingowe. Ot jedna firma wyprodukowała wzmacniacz o oporze 0,1 oma co przy 8 omach obciążenia daje "DF" równy 80, tymczasem innej udało się (lepiej nie pytać jakim kosztem) zmniejszyć oporność wzmacniacza do 1 milooma i chwali się: A nasz wzmacniacz może poszczycić się DF równym 8000, tym samym wasz jest go bani bo tłumi głośnik 100 razy słabiej niż nasz! W istocie zaś cała powyższa teza wyczerpuje znamiona Trzeciej Prawdy ks. Tischnera. Rzeczywisty wpływ na tłumienie głośnika ma bowiem stosunek zupełnie innych impedancji. Jedna - to tzw. rezystancja ruchowa, wynikająca z faktu przetwarzania części (zwykle zresztą niewielkiej) mocy elektrycznej doprowadzonej do głośnika na moc mechaniczną. Objawia się ona tym że normalnie pracujący głośnik wykazuje nieznacznie większą impedancję dla prądu przemiennego (i nie jest to tylko reaktancja indukcyjna cewki drgającej ale także najprawdziwsza rezystancja) niż wynosi rezystancja drutu cewki którą można zmierzyć zwykłym omomierzem wykorzystującym prąd stały. Typowe głośniki tzw. otwarte cechują się ową rezystancją ruchową stanowiącą od 10% (a nawet mniej, zwłaszcza w przypadku współczesnym zminiaturyzowanych głośników o niskiej efektywności) do max. 20% impedancji znamionowej podawanej przez producenta. Większym udziałem impedancji ruchowej mogą poszczycić się tylko niektóre głośniki tubowe. Druga - to sumaryczna rezystancja liczona po drugiej stronie "zacisków" owej (niedostępnej fizycznie dla użytkownika) rezystancji ruchowej. Składają się na nią: impedancja wyjściowa wzmacniacza, rezystancja kabli głośnikowych oraz połączeń stykowych w tym przekaźników jeżeli takowe występują, przede wszystkim jednak - rezystancja miedzianego lub aluminiowego drutu którym nawinięto cewkę głośnika. A ta jak napisałem wyżej - w przypadku głośnika o impedancji 8 omów będzie wynosiła np. 7 omów, na rezystancję ruchową przypadnie zatem zaledwie 1 om. Tłumienie zatem będzie wyrażać się w najlepszym razie ułamkiem 1/7. Jak może zatem wpłynąć na to dodatkowa, zewnętrzna impedancja (wzmacniacza, styków i kabli) na poziomie 0.1 oma? Tylko nieznacznie, bez względu na to czy wzmacniacz ma 0.1 oma czy też 1 miliom. Podobnie zastosowanie grubych, ciężkich kabli, kosztujących na audiofilskim rynku więcej niż cała reszta sprzętu nieznacznie tylko polepszy sprawę, jeżeli użyte poprzednio cechowały się rezystancją na poziomie dziesiątek a nawet setek miliomów. No ale są audiofilscy frajerzy którzy za wyimaginowaną poprawę parametrów zapłacą każdą cenę.
Tzw. DF miał jeszcze jakieś fizyczne znaczenie w dobie wzmacniaczy lampowych, z zasady działania cechujących się znaczącą impedancją wejściową (np. klasyczne stopnie pentodowe przy dopasowaniu korzystnym z punktu widzenia oddawanej mocy i zniekształceń nielinearnych miały impedancję wyjściową po stronie wtórnej transformatora nawet 5 razy większą od impedancji obciążenia do jakiej zostały przystosowane). Tak np. w omawianym przykładzie dołączenie głośnika 8 omów do wzmacniacza o impedancji wyjściowej 40 omów pogorszyłoby tłumienie (elektryczne) w stopniu wręcz drastycznym, bowiem stosunek rezystancji ruchowej do sumy pozostałych impedancji wyrażałby się teraz liczbą 1/47 zamiast 1/7. Co nie znaczy że głośnik nie mógłby przy tak marnym tłumieniu działać, bowiem przemilczeliśmy tłumienie akustyczne, wynikające z promeniowania dźwięku (a więc także energii) w przestrzeń. Niemniej jednak wskazane było w tym przypadku polepszyć tłumienie głośnika przez wzmacniacz stosując Ultra Linear a nawet konfigurację triodową, plus ogólne ujemne sprzężenie zwrotne. Ale bez przesady, zgodnie z tym co wyżej.
Radykalną poprawę tłumienia głośnika przez wzmacniacz (wszystko jedno jaki - lampowy lub tranzystorowy) można było osiągnąć dopiero przez nadanie wzmacniaczowi ujemnej rezystancji wyjściowej. Taki zabieg jest elementarnie prosty, polega bowiem na wprowadzeniu dodatniego prądowego sprzężenia zwrotnego, obok powszechnie stosowanego ujemnego napięciowego sprzężenia zwrotnego. Nie święci garnki lepią - nawet w głębokich czasach PRL przytaczano na łamach Młodego Technika przykład wzmacniacza w taką kombinację sprzężeń wyposażonego:
https://mlodytechnik.pl/files/jww/78-nw ... j_mocy.pdf
i tylko nie potrafiono poprawnie narysować schematu Transformator głośnikowy nie powinien mieć na uzwojeniu wtórnym odczepu oznaczonego jako "8", jego końcówka "9" nie powinna łączyć się z masą lecz wyłącznie z dolnymi końcówkami potencjometru P7 i bocznikującego go rezystora 0,5 oma, z masą powinien być połączony zacisk wyjściowy "0" a głośnik - włączony między ten zacisk i jeden z pozostałych zacisków "8 om" lub "4 om". W układach tranzystorowych dodatnie prądowe USZ najprościej jest zrealizować inaczej: od strony masy włączyć szeregowo z głośnikiem rezystor o wartości ułamka oma, i z niego czerpać sygnał prądowy, aby zaś sprzężenie było dodatnie, należy doprowadzić go do przeciwnego wejścia stopnia różnicowego (lub bazy stopnia wstępnego jeśli jest pojedynczy) niż te do którego doprowadza się sygnał napięciowego USZ. Dopiero wówczas należy oczekiwać znaczącego wzrostu tłumienia: wystarczy uzyskać wyjściową rezystancję wzmacniacza minus 4 omy aby tłumienie wzmacniacza wyrażało się ułamkiem nie 1/7 jak przy "idealnym" bezrezystancyjnym wzmacniaczu (któremu audiofile przypisaliby "DF" równy nieskończoności), lecz 1/3. Można i dalej polepszyć tłumienie doprowadzając ujemną rezystancję do -5, -6 omów... ale to już robi się ryzykowne, łatwo bowiem o samowzbudzenie gdyby suma rezystancji wzmacniacza, kabli i drutu cewki głośnika stała się ujemna. Oczywiście nie trzeba dodawać że wzmacniacz wyregulowany dla głośnika 8 omów najpewniej się wzbudzi w razie użycia głośnika 4 omy, ale też współczesnych zespołów głośnikowych gdzie spadek impedancji dla niektórych częstotliwości do wartości wynoszącej połowę a nawet mniej impedancji znamionowej uchodzi za rzecz normalną. Z tego też względu, jeśli stosuje się dodatnie prądowe sprzężenie zwrotne, to ogranicza się zakres jego działania tylko do najniższych częstotliwości, w pobliżu rezonansu GDN gdzie dobre tłumienie jest najpotrzebniejsze (choć i to nie chroni przed katastrofą w razie dołączenia takich np. zespołów KEF-Q4 gdzie producent dopuścił się karygodnego oszustwa wstawiając GDN o impedancji 4 omy i deklarując znamionową impedancję zespołu na 8 omów). Ale i przy dołączeniu poprawnie skonstruowanych zespołów dla których impedancja nie spada nigdzie poniżej znamionowej (poza częstotliwościami poniżej rezonansu GDN gdzie dąży ona do impedancji drutu w cewce głośnika plus rezystancja cewki w zwrotnicy jeśli takowa występuje) sprawia że wobec ograniczenia zakresu działania sprzężenia dodatniego niezbędna jest przynajmniej pasywna korekcja charakterystyki częstotliwościowej na wejściu wzmacniacza dla uzyskania w miarę płaskiej charakterystyki na wyjściu, co sprawia że wzmacniacze z ujemnym oporem wyjściowym spotyka się rzadko, mimo bezdyskusyjnych ich zalet jeśli idzie o tłumienie głośników.
Dziękuję za uwagę.

[Marek7HBV]

Czyli ,,rzecz,, jest w niedoskonałości głośnika{co było do udowodnienia},a w takim razie dlaczego jeszcze żaden audiofil nie wpadł na pomysł uzwojenia cewki nadprzewodnikiem? To by dopiero podniosło rangę producenta i rozdęło ceny A może to by była przesada-wystarczy obudowa ślimakowa{ten sam potencjalny zysk,przy mniejszym nakładzie}.

[Tomek Janiszewski]

Nawijanie cewek głośnikowych nadprzewodnikiem byłoby ze wszech miar celowe. Nie tylko radykalnie polepszyłoby tłumienie głośnika i to przy zasilaniu go z tradycyjnego wzmacniacza wyposażonego tylko w napięciowe USZ tj. o pomijalnym oporze wyjściowym ale i polepszyło sprawność, z uwagi na to że przy użyciu tradycyjnych materiałów zdecydowana większość mocy elektrycznej wydziela się w postaci ciepła na rezystancji tej cewki co stwarza problemy z jej odprowadzeniem, i zwiększa zapotrzebowanie na moc wzmacniacza. Niestety obecnie znane materiały nadprzewodnikowe nie wymagają już wprawdzie pracy w temperaturze ciekłego helu (w zupełności wystarczy znacznie tańszy ciekły azot a niekiedy nawet nieporównanie łatwiejszy do skroplenia dwutlenek węgla), ale nawet pojawiające się sensacyjne doniesienia o nadprzewodnictwie w temperaturze minus kilkunastu stopni Celsjusza nie wyglądają w tym zastosowaniu zachęcająco. Tym bardziej że zjawisko nadprzewodnictwa nie lubi zbyt silnych pól magnetycznych (a z takimi mamy wszak do czynienia w szczelinie głośnika), a w konsekwencji też nadmiernych gęstości prądu.
Oczywiście niedasie wykluczyć że audiofile odkryją (o ile już tego nie zrobili) zjawisko nadprzewodnictwa kwantowego czy jakoś tak (nie bacząc że zjawisko nadprzewodnictwa od początku dawało się wyjaśnić na gruncie fizyki kwantowej). Mamy już audiofilskie kwantowe reduktory szumów masy(!) czy kierunkowe kwantowe podstawki pod przewody głośnikowe (a nawet kwantowe stojaki pod głośniki ), więc nie zdziwmy się jeśli pojawią się kwantowe nadprzewodnikowe głośniki gdzie zostanie wprawdzie użyty materiał któremu daleko będzie do nadprzewodnictwa w temperaturze pokojowej, ale które dzięki bliżej niesprecyzowanym efektom kwantowym występującym także w temperaturze normalnej będą biły wszystkie dotychczasowe przetworniki deklarowanymi przez producenta parametrami.
Zwłaszcza ceną.

[AZ12]

Witam

Rzeczywisty wpływ na tłumienie głośnika ma bowiem stosunek zupełnie innych impedancji. Jedna - to tzw. rezystancja ruchowa, wynikająca z faktu przetwarzania części (zwykle zresztą niewielkiej) mocy elektrycznej doprowadzonej do głośnika na moc mechaniczną. Objawia się ona tym że normalnie pracujący głośnik wykazuje nieznacznie większą impedancję dla prądu przemiennego (i nie jest to tylko reaktancja indukcyjna cewki drgającej ale także najprawdziwsza rezystancja) niż wynosi rezystancja drutu cewki którą można zmierzyć zwykłym omomierzem wykorzystującym prąd stały. Typowe głośniki tzw. otwarte cechują się ową rezystancją ruchową stanowiącą od 10% (a nawet mniej, zwłaszcza w przypadku współczesnym zminiaturyzowanych głośników o niskiej efektywności) do max. 20% impedancji znamionowej podawanej przez producenta. Większym udziałem impedancji ruchowej mogą poszczycić się tylko niektóre głośniki tubowe.

Niestety, gęstość prądu w przewodzie z którego wykonana jest cewka musi być duża w celu zmniejszenia jej masy, co poprawia pracę głośnika przy wyższych częstotliwościach.

Druga - to sumaryczna rezystancja liczona po drugiej stronie "zacisków" owej (niedostępnej fizycznie dla użytkownika) rezystancji ruchowej. Składają się na nią: impedancja wyjściowa wzmacniacza, rezystancja kabli głośnikowych oraz połączeń stykowych w tym przekaźników jeżeli takowe występują, przede wszystkim jednak - rezystancja miedzianego lub aluminiowego drutu którym nawinięto cewkę głośnika. A ta jak napisałem wyżej - w przypadku głośnika o impedancji 8 omów będzie wynosiła np. 7 omów, na rezystancję ruchową przypadnie zatem zaledwie 1 om. Tłumienie zatem będzie wyrażać się w najlepszym razie ułamkiem 1/7. Jak może zatem wpłynąć na to dodatkowa, zewnętrzna impedancja (wzmacniacza, styków i kabli) na poziomie 0.1 oma? Tylko nieznacznie, bez względu na to czy wzmacniacz ma 0.1 oma czy też 1 miliom. Podobnie zastosowanie grubych, ciężkich kabli, kosztujących na audiofilskim rynku więcej niż cała reszta sprzętu nieznacznie tylko polepszy sprawę, jeżeli użyte poprzednio cechowały się rezystancją na poziomie dziesiątek a nawet setek miliomów.

Zamiast zmniejszać rezystancję przewodów łączących wzmacniacz z głośnikiem poprzez zwiększanie ich przekrojów można zastosować układ czteroprzewodowy tzw. Kelvina.

[kubafant]

Oczywiście, ale przecież Tomek wykazał, że lwia część rezystancji obniżającej współczynnik tłumienia głośnika pochodzi od oporu samej cewki, a nie impedancji wyjściowej wzmacniacza czy oporu przewodów (które można dać choćby i z linki spawalniczej).

[Tomek Janiszewski]

Zamiast samych tylko czterech przewodów można by z o wiele lepszym skutkiem zastosować oprócz nich osobną, pomocniczą cewkę w głośniku, połączoną sztywno z membraną, ale niesprzężoną magnetycznie z zasadniczą cewką napędową. W tej cewce indukowałoby się napięcie proporcjonalne do prędkości ruchu całego układu drgającego, które byłoby wykorzystywane w roli sygnału USZ. W ten sposób kontrolowany byłby bezpośrednio ruch membrany zamiast napięcia mającego go wywoływać, jak to jest w zwykłych głośnikach. Uczyniłoby to małoznaczącym rezonans głośnika, zbędne stałoby się mechaniczne tłumienie membrany (np. wypełnianie obudów materiałem dźwiękochłonnym) co zawsze kosztuje część mocy użytecznej. Potrzebny byłby tylko dodatkowy, wejściowy korekcyjny układ całkujący (nawet prosty dolnoprzepustowy człon RC), jako że ciśnienie fali dźwiękowej zależy nie od prędkości tylko przyspieszenia ruchu membrany. W istocie jednak takie rozwiązanie, wymagające pewnej komplikacji głośnika byłoby równoważne zasilaniu zwykłego głośnika ze źródła o ujemnym oporze wewnętrznym. To tak jak z silnikami prądu stałego: można stabilizować ich obroty przez posłużenie się prądnicą pomiarową (tachometrem) jednak w takim sprzęcie jak magnetofony kasetowe osiągało się to dużo mniejszym nakładem środków: zmodyfikowano stabilizator zasilający silnik (zrealizowany na układzie ESM227/UL1901 zawierającym wzmacniacz operacyjny ale we wcześniejszych konstrukcjach wystarczał do tego celu układ zawierający zaledwie 2 tranzystory) tak aby jego napięcie rosło przy wzroście prądu obciążenia, co było równoznaczne z zasilaniem silnika ze źródła o ujemnym oporze wewnętrznym. Jeżeli dobrano go tak aby był tylko nieznacznie mniejszy co do modułu od rezystancji drutu wirnika, to prędkość obrotowa mało zależała od obciążenia.