Dämpfungsfaktor

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Der Dämpfungsfaktor gibt bei einer analogen Schnittstelle zwischen zwei elektrischen Verstärkern die Größe des Verhältnisses von Eingangswiderstand R_a zu Ausgangswiderstand R_i an. Mit Widerstand ist immer der Wechselstromwiderstand gemeint, der auch Impedanz heißt.

Der Dämpfungsfaktor D_F ist der Quotient aus Eingangswiderstand und Ausgangswiderstand.

Klärung der unterschiedlichen Benennung der Impedanzen:

Ausgangswiderstand = R_i = Innenwiderstand = Quellwiderstand

Eingangswiderstand = R_a = Außenwiderstand = Lastwiderstand = Abschlusswiderstand

Hierbei ist der Außenwiderstand oder Abschlusswiderstand R_a nicht mit dem Ausgangswiderstands R_i zu verwechseln, was leicht wegen des gleichen Anfangsbuchstabens A möglich ist.

Durch die Anpassung bildet bei jeder Schnittstelle der Ausgangswiderstand der Quelle mit dem Eingangswiderstand der Last eine Anpassungsdämpfung. Besonders ist der wichtige Dämpfungsfaktor für die Anpassungsdämpfung bei der Schnittstelle vom Leistungsverstärker zum Lautsprecher zu beachten.

[Bearbeiten] Bedeutung von R_a und R_i bei Lautsprechern

Die Impedanz eines Lautsprechers ist, da Wechselstrom fließt, komplex und somit frequenzabhängig. Ist der Dämpfungsfaktor eines Verstärkers zu gering, wird er auf der Resonanzfrequenz des Lautsprechers eine höhere Spannung abgeben, es kommt an dieser Stelle zu einer Anhebung im Frequenzgang. Bei kleinen Dämpfungsfaktoren besteht die Möglichkeit einer Impedanzkorrektur des Lautsprechers, um eine wahrnehmbare Beeinflussung durch den Impedanzgang zu vermeiden.

Der Verstärker treibt nicht nur den Lautsprecher an, indem Spannung in Membranbewegung (Hub) umgewandelt wird, sondern er muss auch dafür sorgen, dass die Ausschwingbewegungen (Selbstinduktion) bei ausbleibender Spannung am Ende eines Impulses gebremst wird. Dieses ist insbesondere beim Bass notwendig, da dort der Anteil der elektromagnetischen Dämpfung gegenüber der mechanischen Dämpfung am größten ist (Membranhub).

Der Innenwiderstand sollte deshalb deutlich kleiner sein als die Impedanz des Lautsprechers, also R_i < R_a, was man auch als Spannungsanpassung bezeichnet.

Bei einem Dämpfungsfaktor von etwa größer 20 werden die Änderungen auch von anderen Faktoren (Temperatur, Luftdruck, Herstellungstoleranzen usw.) bestimmt, sodass ihm i. A. keine weitere Bedeutung mehr beigemessen werden sollte. Da der Dämpfungswiderstand die Summe aus Innenwiderstand (Verstärker) und Aussenwiderstand (Schwingspule mit typisch 6,5 Ohm Gleichstromwiderstand) darstellt, kann er nicht kleiner werden als der Spulenwiderstand, egal wie klein der Innenwiderstand wird. Der elektrischen Dämpfung sind dadurch Grenzen gesetzt.

Das Schwingverhalten ist genau genommen vom optimalen Gütefaktor des Systems aus Lautsprecher und Gehäuse abhängig. Dabei ist immer die für die jeweilige Anwendung optimale Summe aus mechanischer und elektrischer Dämpfung entscheidend, auf die das Lautsprechergehäuse abgestimmt wird.

Durch Umstellung der obigen Formel kann der Innenwiderstand von Lautsprecherleistungsverstärkern ermittelt werden, der selten in Datenblättern angegeben wird.

Der Dämpfungsfaktor D_F ist das Verhältnis aus R_a zu R_i und R_i = R_a / D_F.

Der Dämpfungsfaktor stellt auch den Ersatz für die Angabe des Innenwiderstands beim Lautsprecher-Endverstärker bei den technischen Daten dar. Zum Beispiel ist bei D_F = 100 und R_a = 8 Ohm der errechnete Innenwiderstand
R_i = 0,08 Ω.

Anmerkung: Der Dämpfungsfaktor stellt genauer betrachtet das Verhältnis der Nennimpedanz der Lautsprecherschwingspule zum übrigen gesamten Stromkreis dar. Dazu gehören der Innenwiderstand des Verstärkers, der Leitungswiderstand des Lautsprecherkabels, sowie der Widerstand der vorgeschalteten Frequenzweichenspule. Die unkontrollierte Schwingung des Lautsprechers induziert in der Schwingspule eine elektrische Spannung, die über die Endstufe kurzgeschlossen wird. Durch die erzeugte Gegenkraft verkürzt sich die Ausschwingzeit der Membran.

[Bearbeiten] Weblinks

• Damping Factor: Effects On System Response - engl.
• Berechnung des Dämpfungsfaktors und der Anpassungsdämpfung
• Das Märchen von der Leistungsanpassung - pdf
• Über das richtige Anpassen von Lautsprechern und Kopfhörern - pdf
• Über den tatsächlichen Einfluss des Querschnitts von Lautsprecherkabeln auf den Dämpfungsfaktor