Der Dämpfungsfaktor gibt bei einer analogen Schnittstelle zwischen zwei elektrischen Verstärkern die Größe des Verhältnisses von Eingangswiderstand Ra zu Ausgangswiderstand Ri an. Mit Widerstand ist immer der Wechselstromwiderstand gemeint, der auch Impedanz heißt.
Der Dämpfungsfaktor DF ist der Quotient aus Eingangswiderstand und Ausgangswiderstand.
Klärung der unterschiedlichen Benennung der Impedanzen:
- Ausgangswiderstand = Ri = Innenwiderstand = Quellwiderstand
- Eingangswiderstand = Ra = Außenwiderstand = Lastwiderstand = Abschlusswiderstand
Hierbei ist der Außenwiderstand oder Abschlusswiderstand Ra nicht mit dem Ausgangswiderstands Ri zu verwechseln, was leicht wegen des gleichen Anfangsbuchstabens A möglich ist.
Dimensionierung von Ra und Ri bei Lautsprechern
Bei Lautsprecherleistungsverstärkern ist dieser Ri kleiner 0,1 Ω (Ohm), damit die Eigenschwingungen der Lautsprechermembran mit der Schwingspule gut gedämpft werden. Der Lautsprecherwiderstand Ra liegt bei 4 oder 8 Ω. Dieser Widerstand hängt an einer vorhergehenden sehr niederohmigen Quelle. Das ist Spannungsanpassung. In der Audio- und Tontechnik sollten Lautsprecher nicht zum Endverstärker mit Leistungsanpassung arbeiten (Ri = Ra). Dennoch ist diese falsche Forderung nach Leistungsanpassung verbreitet.
Der Eingangswiderstand eines Lautsprechers ist, da Wechselstrom fließt, komplex und somit frequenzabhängig. Bei einem zu kleinen Dämpfungsfaktor wird die Frequenz-Linearität der Übertragungsfunktion bei allen Frequenzen beeinträchtigt. Die Resonanzfrequenz des Lautsprechers ist aufgrund der Impedanzüberhöhung dabei kritisch.
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. Dies ist insbesondere beim Bass notwendig, da dort der Membranhub am größten ist. Man wählt eine Anpassung, die dagegen immun ist und die Spannungsanpassung genannt wird. Ri < Ra.
Bei der Anpassung vom Lautsprecher zum Verstärker ist ein Dämpfungsfaktor von etwa 100 oder größer üblich. Ein Wert über 200 erbringt klanglich keine Verbesserung mehr. Röhren-Endstufen haben einen geringeren Dämpfungsfaktor. Dieser Wert ist frequenzabhängig und bei der "Kontrolle" der tiefen Lautsprecher-Schwingungen zwischen 20 und 500 Hz besonders wichtig.
Durch Umstellung der obigen Formel kann der Innenwiderstand von Lautsprecherleistungsverstärkern ermittelt werden, der selten in Datenblättern angegeben wird.
Anmerkung: Der Dämpfungsfaktor stellt genauer betrachtet das Widerstandsverhältnis der Lautsprecherschwingspule zum übrigen gesamten Stromkreis dar. Dazu gehören: der Innenwiderstand des Verstärkers, der Kabelwiderstand des Lautsprechers und zurück, der Übergangswiderstand an den jeweiligen Kontakten, die eventuellen Vorwiderstände in der Weiche, Widerstände auf den Leiterbahnen und weitere Kabel im Lautsprecher. Hinzu kommen der Gleichstromwiderstand der Schwingspule und der Widerstand (die Impedanz) der Schwingspule des Chassis.
Die unkontrollierte Schwingung des Lautsprechers induziert in der Schwingspule eine elektrische Spannung, die über die Endstufe kurzgeschlossen wird. Durch diese erzeugte Gegenkraft wird die Membran in eine weitgehend exakte Kurve gezwungen.
Ein Gesamtsystem von hoher Qualität erhält man durch hochwertige Lautsprecher an fachgerecht dimensionierten Endstufen, die mit kurzen, dicken Lautsprecherkabeln verbunden sind.