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Der Dämpfungsfaktor gibt bei einer analogen Schnittstelle zwischen zwei elektrischen Geräten das Verhältnis von Eingangswiderstand zu Ausgangswiderstand an. Mit Widerstand ist ein Wechselstromwiderstand gemeint, der als Impedanz bezeichnet wird.

GrundlagenBearbeiten

Der Dämpfungsfaktor   ist der Quotient aus Eingangswiderstand   und Ausgangswiderstand  .

 

Benennung der Impedanzen:

Ausgangswiderstand =   = Innenwiderstand = Quellwiderstand
Eingangswiderstand =   = Außenwiderstand = Lastwiderstand = Abschlusswiderstand

Der Außenwiderstand oder Abschlusswiderstand   darf nicht mit dem Ausgangswiderstand   verwechselt werden, was wegen des gleichen Anfangsbuchstabens A leicht möglich ist.

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

Bedeutung von Ra und Ri bei LautsprechernBearbeiten

Da Wechselstrom durch den Lautsprecher fließt, muss die frequenzabhängige Impedanz berücksichtigt werden. Besitzt der Verstärker einen zu hohen Ausgangswiderstand, wird er auf der Resonanzfrequenz des Lautsprechers weniger belastet und gibt eine höhere Spannung ab. Dadurch kommt es an dieser Stelle zu einer Anhebung im Frequenzgang. Bei kleinem Ausgangswiderstand dämpft der Verstärker die Resonanz des Lautsprechers.

Der Verstärker treibt nicht nur den Lautsprecher an, indem dessen Strom die Membranbewegung (Hub) erzeugt, er muss auch dafür sorgen, dass die Ausschwingbewegung der Membran bei ausbleibender Spannung am Ende eines Impulses gebremst wird. Das ist insbesondere beim Bass notwendig. In diesem Moment wirkt die Schwingspule als elektrischer Generator und erzeugt Strom (Induktionswirkung).

Wenn der Innenwiderstand des Verstärkers ausreichend klein ist, (üblicherweise viel kleiner als 0,5 Ohm) wird der Lautsprecher während des Ausschwingens vom Verstärker kurzgeschlossen und die Schwingungsenergie wird in der Schwingspule in Wärme verwandelt. Wenn also   ist, bezeichnet man das als Spannungsanpassung, weil der Verstärker die Spannung an den Anschlüssen der Schwingspule diktiert.

Da der gesamte Dämpfungswiderstand die Summe aus Innenwiderstand (Verstärker) und Außenwiderstand (Schwingspule mit typisch 6,5 Ω Gleichstromwiderstand) darstellt, kann er nicht kleiner werden als der Spulenwiderstand, egal wie klein der Innenwiderstand wird. Der elektrischen Dämpfung sind dadurch Grenzen gesetzt. Es genügt daher, wenn der Dämpfungsfaktor   größer als etwa 20 ist. Eine weitere Erhöhung führt zu keinen relevanten Verbesserungen mehr.[1][2] Fast alle modernen Transistorverstärker erreichen Dämpfungsfaktoren deutlich über 20, so dass der Dämpfungsfaktor normalerweise kein relevantes Entscheidungskriterium bei der Verstärkerwahl darstellt.

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 Lautsprecher-Leistungsverstärkern ermittelt werden, der selten in Datenblättern angegeben wird.

 
 
Der Dämpfungsfaktor   ist das Verhältnis aus   zu   und  

Der Dämpfungsfaktor stellt auch den Ersatz für die Angabe des Innenwiderstands von Lautsprecher-Endverstärkern bei den technischen Daten dar. Zum Beispiel ist bei   und   der errechnete Innenwiderstand  .

Genauer betrachtet, stellt der Dämpfungsfaktor 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.

Die häufige Vorstellung von Laien, dass man passend zu einem 8-Ohm-Lautsprecher auch einen 8-Ohm-Verstärker brauche, ist falsch. Es gibt keinen 8-Ohm-Verstärker. Üblich ist ein Verstärkerausgangswiderstand, der viel kleiner 0,5 Ohm ist.

Siehe auchBearbeiten

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. Floyd E. Toole: Damping, Damping Factor, and Damn Nonsense. In: AudioScene Canada. Februar 1975, S. 16–17 (diyaudioprojects.com [PDF]).
  2. George L. Augspurger: The Damping Factor Debate. In: Electronics World. Ziff-Davis Publishing Company, Januar 1967 (cieri.net [PDF]).

LiteraturBearbeiten

  • Heinz Sahm: HIFI-Lautsprecher. Grundlagen der elektrodynamischen Lautsprecher in unendlicher Schallwand und im Gehäuse. 2. verbesserte Auflage. Franzis-Verlag GmbH, München 1982, ISBN 3-7723-6522-1
  • Thomas Görne: Tontechnik. Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag, München u. a. 2006, ISBN 3-446-40198-9

WeblinksBearbeiten