Dämpfungsfaktor - was steckt dahinter?

[Gast]

Hallo zusammen,

beim Vergleich zweier Endstufen (Modelle lasse ich mal weg) bin ich auf folgende technische Daten gestoßen:

Modell 1 2

Ausgangsleistung in W 350 240
Eingangswiderstand sym/asym 1,88/22,9 1,88/13,6
Eingangsempfindlichkeit 770mV 700mV
THD 0,003 0,005
Dämpfungsfaktor 800 3478

Wie erklärt sich der auffällige Unterschied beim Dämpfungsfaktor? Und wie wirkt sich der Unterschied im Dämpfungsfaktor aus, d.h. was passiert da.

Weil ich weiß, dass eine Diskussion ganz schnell aufkommt bitte ich darum, eine Diskussion um die Hörbarkeit wegzulassen.

LG
Thomas

[KSTR]

Der DF ist eine marketing-technische Vereinfachung, eine verlustbehaftete Kompression in einen griffigen Zahlenwert, von einer komplexen Eigenschaft.

Erstmal bedeuten die Werte dass #1 eine Ausgangswiderstand von 8R/800=0.1R hat, #2 8R/3478=~0.023R hat (auch die 4 angegeben Stellen des DF ist Marketing). Das enspricht einem Unterschied von 8.1R/8.023=1.0096 entspr. ~1% ... wäre also egal, so man rein von einem solchen statischen Unterschied ausginge. Ohne die genauen Umstände der Messung und ohne Kentniss der Schaltung und es Aufbaus kann man aber nicht sagen woher der Untschied rührt

Die Dämpfung eines Chassis ist BL²/Re, und zu diesem Re (von irgendwas zw. 3R und 7R) kommen also obige Reste dazu und bewirken auch enstpr. 1% Änderung an elektrischer Dämpfung der Grundresonanz(en, im Fall von Bassreflex). Mit Relais, Steckverbindern, Kabeln, Weichenspulen verschwindet der Unterschied völlig und wird von anderen Sachen dominiert (Schwingspulentemperatur vor allem). Ein zweistelliger DF wäre daher bereits ausreichend in der Praxis, dadurch dass es rein idealisiert nicht zu deutlichen Änderungen des Klanges führen kann.

Die Subtilitäten kommen daher, dass der "Ausgangwiderstand" eines Verstärkers eben nicht statische 0.x Ohm sind, sondern zum einen eine komplexe Größe, eine Impedanz (mit Betrag und Phase bzw Real- und Imaginärteil) und dass dieses Ding, was bereits als Frequenzgang dargestellt werden sollte, dann auch noch vom Betriebzustand abhängt und sich dadurch ständig leicht ändert und damit lineare und nichtlineare Verzerrungen induziert. Je höher das Impendanzniveau (also je kleiner der vereinfachende Wert des DF), desto höher wird die Auswirkung dieser dynamischen Änderungen, natürlich auch abhängig von deren Natur. Die Konstruktion einer Weiche (falls vorhanden) ist dabei auch ein Faktor, zB auf welches Impedanzniveau der Entwickler optimiert hat (z.B. 0.3R als Quellimpedanz angenommen) und wie die LS-Impedanz aussieht (das Ideal ist konstant, rein ohm'sch).

Deswegen kann man sagen, ist der DF zwar klein (relativ hochohmig, sagen wir DF<50) aber konstant wie ein Brett (rein ohm'sch), kann der Amp evtl. besser klingen als ein einer mit 10x dem DF welcher aber "zappelt". Aber ohne genaue Messung des kompletten Verhaltens der Ausgangsimpedanz weiß man erstmal nix, nur allein mit Angabe des DF.

Ist der DF abartig hoch, ist es jedoch auch wieder egal ob er ein bischen zappelt weil dies einfach zu kleine Änderung bewirkt.

[MusikistTrumpf]

Hallo Klaus,

danke! Ich habe doch einiges verstanden, wenngleich nicht alles. Ich muss das jetzt einmal für mich durchdenken. Im Kern meine ich verstanden zu haben,dass die Unterschiede zunächst einmal nicht so relevant sind, aber im Einzelfall doch relevant werden können?

LG
Thomas

[KSTR]

So ist es, ist der DF ausreichend hoch dann kann es nicht mehr primär daran liegen wenn was anders klingt. In der Mitte weiß man's nicht, und ganz unten (<10 oder so) ist klar dass es anders klingen muss (und dann ist das auch "unsachgemäßer" Betrieb), im Vergleich zum Ideal "unendlich".

[Cay-Uwe]

Thomas,

vereinfacht gesagt ist der Dämpfungsfaktor das Verhältnis aus Last zu Ausgangswiderstand von einen Verstärker:

DF = RL / Ra ( RL = Last, Ra = Ausgangswiderstand )

Wie zu sehen ist, ist es ein Verhältnis, das vom Lastwiderstand RL abhängig ist. Es muss also angegeben werden für welche Impendaz ( 8 Ohm, 4 Ohm, usw. ) der DF gilt. Außerdem wird der DF üblicherweise bei 1 kHz gemessen und wie Klaus sagte, kann das frequenzabhängig sein.

Im Allgemeinen gilt, wenn der DF hoch ist, hat der Verstärker eine "bessere Kontrolle" über die angeschlossene Last, sprich Passivlautsprecher oder Chassis.

Ich habe bessere Kontrolle in Hochkommas gesetzt, weil das nicht immer der Fall sein muss und Klaus hat bereits einiges dazu gesagt.

Ich habe dieses Jahr einige Verstärker getestet und es kam bei einigen Messungen sehr Überraschendes heraus.

Unter Anderen habe ich zwei Verstärker messtechnisch verglichen, die folgende DF bei 8 Ohm besitzen:

AMP1: DF = 1500
AMP2: DF = 500

Im Prinzip sind beide Werte extrem hoch, sprich "bessere Kontrolle" und man müsste glauben, dass sich beide Verstärker an komplexen Lasten wie Passivlautsprecher ähnlich zeigen müssten. Komplexe Lasten heißt, der Widerstand, genauer gesagt die Impedanz, ändert sich abhängig von der Frequenz.

Bei den hohen DF erwartet man, dass ein Verstärker solange er nicht an seine Grenzen kommt, seine Ausgangsspannungen hält.

Wie folgende Messung von mir zeigt, muss das nicht immer der Fall sein.



Die angeschlossene Last entspricht in etwa gängigen 2-Wege 4 Ohm Passivlautsprecher.

Die oberen Kurven sind vom AMP1 mit DF = 1500, die Unteren AMP2 mit DF = 500.

Die blauen Kurven zeigen die Ausgangsspannung von den AMPs ohne Last und die roten Kurven mit komplexer Last = Passivlautsprecher über die Frequenz. Im Idealfall sollten in beiden Fällen, ohne oder mit Last, die Kurven der jeweiligen AMPs gleich bleiben.

Während sich AMP1 praktisch "unbeeindruckt" von der angeschlossenen Last zeigt, hat der AMP2 "Mühe" bei der gleichen Last die Ausgangsspannungen zu halten.

Im Bereich von ca. 200 Hz, fällt die Ausgangsspannung von AMP2 fast 1dB ( das sind ca. 1% ). Für den angeschlossenen Lautsprecher heißt das, dass der Schallpegel ca. 2dB fallen würde.

Das ist hörbar, heißt aber nicht unbedingt, dass AMP2 schlechter ist. Welcher AMP nun "besser" gefällt muss der Interessent, oder die Anwendung entscheiden.

Ich benutze im übrigen beide. Den AMP1 um Passivlautsprecher zu betreiben, AMP2 um Aktivboxen zu bestücken :N

[Mike]

@KSTR
Vielen Dank für Deine Erklärung! Habe gerade etwas dazu gelernt. :E

@Cay-Uwe
Hallo Cay-Uwe,

bedeutet das, dass die Laststabilität eigentlich wichtiger als ein hoher DF ist? Das würde ja bedeuteten, dass die Herstellerangaben zum DF irrelevant sind.
Oder ergänzen sich DF und Laststabilität? Das hieße dann, die Herstellerangaben sind unvollständig.

[David]

Man kann die Auswirkungen in der Praxis schön sichtbar zu machen, indem man am besten einen Tieftöner (in uneingebautem Zustand!) mit weich eingespannter Membran nimmt (so einen mit "Schlauchbootsicke") und diese Membran bewegt. Entweder durch "Anklopfen" mittig an der Staubschutzkalotte, oder durch bewegen mit zwei Händen links und rechts der Membran.

Die Membran zu bewegen geht ganz leicht (bzw. sie schwingt mit ihrer Eigenresonanz), es gibt nur den mechanischen Widerstand der Einspannung (Sicke und Zentrierung).

Dann einmal die beiden Anschlüsse kurz schließen (mit einem Stückchen Draht).

Plötzlich ist eine Bewegung kaum noch möglich, die Membran wurde elektrisch maximal bedämpft.

Und das wäre auch der theoretisch beste Fall, wenn ein (sich in Betrieb befindlicher) Verstärker daran angeschlossen ist, also einer mit ebenso "Null Ohm" Widerstand am Ausgang (entspricht dem Kurzschluss).

Je nach Konstruktion gibt es aber diese "Null Ohm" bei Verstärkern nicht. Es liegt immer ein bestimmter Widerstandswert an (sogar frequenzabhängig - ist aber für die Erklärung sekundär) und dieser Wert bestimmt, wie stark die Membran bedämpft wird.

Oder anders ausgedrückt: dieser Widerstandswert bestimmt darüber, wie sehr die Membran den Vorgaben des Verstärkers folgt.

Wieder "theoretisch" wäre es am besten, wenn die Membran nur das macht was der Verstärker vorgibt (maximale Bedämpfung - bzw. hoher Dämpfungsfaktor).

Dass das in der Praxis nicht immer auch klanglich am besten ankommt, bestätigen die "Fans" von Röhrenverstärkern, denen ein "federnder Bass" (die Folge von schlechter Membrankontrolle) besser gefällt. Grund hierfür ist der Ausgangstransformator, der immer einen relativ hohen Innenwiderstand hat.

Man kann aber bei einem Verstärker mit hoher Bedämpfung auch ganz bewusst durch Hinzuschaltung eines Serienwiderstandes in den Lautsprecherkreis den Dämpfungsfaktor "verschlechtern", um einen ähnlichen (fast gleichen) Effekt zu erzielen. So etwas wird sogar bei einigen Verstärkern gemacht (umschaltbarer Dämpfungsfaktor).

Im Übrigen würde ein langes dünnes LS-Kabel praktisch das Gleiche bewirken.

Die Folge einer schlechten Bedämpfung hat aber nicht nur Auswirkungen im Tieftonbereich. Dazu kommt, dass - bedingt durch die schwankende Impedanz eines Lautsprechers - die Bedämpfung nicht linear erfolgt, sie schwankt je nach Frequenz mit (kann man einfach messen, wie das habe ich schon beschrieben).

Letzendlich kommt es zu Nichtlinearitäten (klangliche Verfärbungen), die gefallen können oder auch nicht (Röhrenverstärkersound).
--------------------------------------------------------------

Sorry für meine Erklärungen auf "Kinderniveau", ich mache das bewusst gerne so, denn das versteht man leicht(er).

Wer es "technischer" haben möchte, bitte den Beitrag von Klaus (@KSTR) genau lesen.

[Cay-Uwe]

@KSTR
Vielen Dank für Deine Erklärung! Habe gerade etwas dazu gelernt. :E

@Cay-Uwe
Hallo Cay-Uwe,

bedeutet das, dass die Laststabilität eigentlich wichtiger als ein hoher DF ist? Das würde ja bedeuteten, dass die Herstellerangaben zum DF irrelevant sind.
Oder ergänzen sich DF und Laststabilität? Das hieße dann, die Herstellerangaben sind unvollständig.

Mike,

wie immer: It depends ...

Klaus und David haben ja schon Einiges dazu gesagt und im Prinzip ich auch. Gut ist was gefällt.

Technisch gesehen, ist in meinen Beispiel AMP1 besser, weil wie es David gesagt hat, er das Signal besser hält, egal was angeschlossen wird. Das ist ein wichtiger Aspekt für mich bei der Entwicklung von Passivboxen. AMP2 würde zum "Sounding" tendieren, aber wie beschrieben, er macht einen super Job in einigen meiner Aktivboxen :I

Was meine Messung zeigt ist, dass der DF alleine noch nicht alles ist. AMP2 scheint mit stärker kapazitiver und induktiver Last etwas Problem zu haben.

[seufert]

Es waere interessant zu sehen, ob das mit der Lautsprecherimpedanz korreliert.

Und nun ja: Ganz praktisch sollte auch das eine 1 dB angesichts der Frequenzgaenge der von Lautsprechern irrelevant sein, oder?

Lg
Christoph

[armin75]

Wie soll das bei einer komplexen Last korrelieren?

Meist ist die Impedanz gerade bei den Basstreibern (wegen ihrer mechanischen Resonanz) viel höher.

Am besten sollte sie Last immer gleich sein die die LS dem VS präsentieren. Ich kenn da nur einen Hersteller der das schafft: Haigner mit seinem Alpha Horn und zwar über den ganzen Frequenzbereich!!!

lG

Armin

[KSTR]

Offenbar ist niemand aufgefallen, dass ich mich um den Faktor 10 verrechnet habe. DF 800 entspr. 0.01Ohm und DF 3478 entspr. 0.0023Ohm. Somit werden aus den 1% Unterschied an Dämpfung sogar nur 0.1%...

Cay-Uwes Beispiel hat auch solche Problemchen. 1dB sind 10^(1/20)=1.12 entspr. 12%. Der Schallpegel geht mit dem Spannungspegel (also 1dB weniger Spannung --> 1dB weniger Schalldruckpegel).

DF 500 sind 0.016R und DF 1500 sind 0.0053R (auf 8 Ohm bezogen, was immer gemacht wird weil es höhere Werte für den DF ergibt). Damit sich 10% Unterschied ergeben müsste die Impedanz des LS bei 200Hz auf etwa 0.1 Ohm gesunken sein (0.116/0.1053=1.10).... daran kann der Einbruch also nicht liegen.

Damit der Schalldruck 10% niedriger wird braucht es 10% weniger Strom/Spannung im/am Chassis und folglich muss der obere Spannungteilerwiderstand (Amp) dann 10% des unteren (Chassis) betragen, mithin ein DF von 10.

[KSTR]

Und nun ja: Ganz praktisch sollte auch das eine 1 dB angesichts der Frequenzgaenge der von Lautsprechern irrelevant sein, oder?

Absolut gesehen ja, relativ (im Vergleich) nicht. Der Amp mit der 1dB-Delle um 200Hz muss im Grundton deutlich dünner klingen.

[Franz]

Offenbar ist niemand aufgefallen, dass ich mich um den Faktor 10 verrechnet habe.

Wenigstens du hast es noch bemerkt.:Z

Gruß
Franz

[seufert]

DF 500 sind 0.016R und DF 1500 sind 0.0053R (auf 8 Ohm bezogen, was immer gemacht wird weil es höhere Werte für den DF ergibt). Damit sich 10% Unterschied ergeben müsste die Impedanz des LS bei 200Hz auf etwa 0.1 Ohm gesunken sein (0.116/0.1053=1.10).... daran kann der Einbruch also nicht liegen.

Danke!

[David]

Der Amp mit der 1dB-Delle um 200Hz muss im Grundton deutlich dünner klingen.

Mit Rauschsignal vielleicht, mit Musik bezweifle ich das sehr.