De meting van de dempingsfactor van een versterker is eenvouding: laat de versterker een sinussignaal van bijvoorbeeld 220Hz weergeven over een weerstand van 4.7Ω. De uitgangssignaal moet overeenkomen met een vermogen van ongeveer 50% van het nominaal vermogen. Meet de spanning en vervang de weerstand door een weerstand van hogere waarde (bijvoorbeeld 100Ω) en meet nu opnieuw de amplitude van het signaal. De dempingsfactor is de waarde

De inwendige weerstand van een versterker kan berekend worden op basis van de dempingsfactor. De versterker levert een signaal van 10V bij een minimale belasting. Wordt er een belasting van 6Ω aangesloten, dan daalt de spanning tot 9V. De dempingsfactor is dus 10 (10V / 1V). De inwendige weerstand van de versterker bedraagt 0.6Ω (6Ω / 10).

Het valt dus op dat de dempingsfactor afhangt van de impedantie van de aangesloten luidspreker. Daarom dat de dempingsweerstand altijd aangegeven wordt bij een bepaalde belastingsweerstand. De inwendige weerstand is doorgaans constant.

Hoe hoger de dempingsfactor en hoe beter de versterker de aangesloten luidspreker kan controleren. Bij een impulssignaal gaat de conus zich verplaatsen, maar met een lichte trilling vooralleer de uiteindelijke positie bereikt wordt.

In een extreem geval (geen versterker aangesloten) dan is de dempingsfactor nul en als men de conus manueel in beweging zet, dan zal die oscilleren rond zijn positie (massa van de bewegende delen en elastische ophanging). De luidspreker reageert zoals een auto met versleten schokdempers: de auto zal gevaarlijk oscilleren bij iedere wegoneffenheid.

Een luidspreker die oscilleert zal een electromotorische kracht opwekken (principe van de motor die een generator wordt). Als de inwendige weerstand van de versterker laag is, dan kan die gemakkelijk het vermogen opvangen en de trillingen dempen. Op dit ogenblik produceert de spreekspoel de spanning, terwijl de versterker zijn uitgangspanning op 0V probeert te houden. Hoe lager de inwendige weerstand van de versterker, hoe beter de demping van de ongewenste oscillaties.

Met een goede demping bekom je sterke en strakke bassen. De luidspreker wordt snel aangestuurd en ook snel gedempt.

Spanningstegenkoppeling Betere demping

Spanningstegenkoppeling

In een eerste algemene schakeling wordt de tegenkoppeling betrokken op het punt FB (feedback) juist aan de uitgang van de versterker en vergeleken met het signaal aan de ingang. Dit is een spanningstegenkoppeling, de meest gekende vorm van tegenkoppeling.

De tegenkoppeling kan ook de dempingsfactor van de versterker verbeteren door de inwendige weerstand van de versterker te verlagen. De spanning wordt op het punt FB gemeten ("na" de inwendige weerstand van de versterker). De tegenkoppeling zorgt ervoor dat de uitgangsspanning de ingangsspanning beter volgt, het is alsof de inwendige weerstand niet meer bestaat (of tenminste sterk in waarde wordt verlaagd).

We hebben nu een situatie waarbij na een sterke bas het signaal plots gestopt is (ingangssignaal = 0mV). Als de spreekspoel van de luidspreker blijft trillen (wat doorgaans het geval is), dan produceert die een spanning op het punt FB (afhankelijk van de amplitude van de trilling en de inwendige weerstand van de versterker). Deze spanning wordt vergeleken met de spanning aan de ingang van de versterker en de versterker wordt gestuurd om een tegengestelde spanning te leveren. Deze tegengestelde spanning zorgt ervoor dat de conus snel gedempt wordt.

De mate dat een versterker de luidspreker kan dempen kan niet oneindig groot zijn, want de tegenkoppeling kan niet oneindig groot zijn, de versterker zou zeer slecht werken. Een goede lampenversterker heeft een tegenkoppeling van maximaal 20dB. De tegenkoppeling kan dus de inwendige weerstand niet elimineren, enkel sterk verminderen (met een factor 10 in ons geval). Indien de hoge dempingsfactor van een versterker enkel bereikt wordt door een hoge mate van tegenkoppeling, dan zal de evrsterker zeer slecht klinken (dit is geldig voor alle audioversterkers, zowel met lampen als met transistoren).

Men moet dus een hoge dempingsfactor hebben om een luidspreker te hebben die het signaal goed kan volgen. De hoge dempingsfactor moet bereikt worden door een doordacht ontwerp en een aangepaste tegenkoppeling.

Maar hier botst men tegen een probleem. Een versterker kan een dempingsfactor van 10 en meer hebben, maar we zitten nog met de inwendige weerstand van de spreekspoel zelf. En deze is doorgaans veel hoger dan de inwendige weerstand van de versterker. Zou men deze inwendige weerstand kunnen elimineren, dan zou met een veel betere demping bekomen!

Stroomtegenkoppeling

Stroomtegenkoppeling

De spanning over de meetweerstand is een mate van de spanning over de inwendige weerstand van de luidspreker. De versterker kan nu gestuurd worden via zijn feedbacklijn om een spanning te ontwikkelen om de inwendige weerstand van de luidspreker te compenseren, op dezelfde manier als de inwendige weerstand van de versterker gecompenseerd word bij spanningstegenkoppeling.

In de praktijk betekent dit dat als de spreekspoel ongecontroleerd naar voren beweegt door een ongedempte oscillatie de versterker een tegengestelde spanning zal leveren om de spreekspoel naar zijn juiste positie te trekken. Is dat niet mooi?

• De spanningstegenkoppeling zorgt ervoor dat de uitgangsspanning van de versterker overeenkomt met de spanning op de ingang.

• De stroomtegenkoppeling zorgt ervoor dat de spreekspoel beweegt in overeenstemming met de spanning op de ingang van de versterker.

De sterkste vervorming ontstaat niet in de versterker maar in de luidspreker, de stroomtegenkoppeling zou dus de laagste vervorming veroorzaken als men de volledige audioketen bekijkt. De stroom door de meetweerstand is immers een mate van de stroom door de luidspreker, de stroom door de luidspreker veroorzaakt een magnetisch veld die verantwoordelijk is voor de uitslag van het luidsprekrmembraan. Als de uitslag van het membraan overeenkomt met de spanning aan de ingang van de versterker, dan hebben we een perfecte installatie.

De stroomtegenkoppeling loopt enkel naar de ingang van de versterker om een voldoende effekt te hebben (de spanning over de meetweerstand is zeer laag).

We hebben dan een andere schakeling met een potmeter om het effekt van de stroomtegenkoppeling te doseren. De hoeveelheid tegenkoppeling dat men moet terugvoeren hangt af van de inwendige weerstand van de luidspreker. Indien de tegenkoppeling te sterk is, dan wordt de versterker onstabiel. De instelpot moet dus apart ingesteld worden voor iedere luidspreker. De stroomtegenkoppeling werkt enkel voor de laagste frekwenties, de condensator van 4µF blokeert de midden en hoge tonen.

Let op de fase van de tegenkoppeling: in deze amerikaanse schakeling worden de spannings- en stroomtegenkoppeling bij elkaar opgeteld en werken samen negatief op de versterker. De referentie (massa) van Rm ligt aan de kant van de belasting.

Dezelfde schakeling werd ook in Europa toegepast, maar het betreft versterkers die aan specifieke luidsprekers gekoppeld worden (kan ook moeilijk anders, de versterker heeft een uitgangsimpedantie van 800Ω en moet gekoppeld worden aan specifieke luidsprekers van Philips). Het is de versterker Philips AG9007. Omdat de versterker voorzien is om te werken met een specifieke luidsprekerbox is er geen regeling van de stroomtegenkoppeling nodig. In zijn tijd was dit een van de beste versterkers op de markt.

Een andere versterker die een dergelijke stroomtegenkoppeling gebruikt is de Heathkit W-6M, een audioversterker van het Williamson type. Bij deze versterker kan de mate van stroom- en spanningstegenkoppeling ingesteld worden (terwijl de totale tegenkoppeling gelijk blijft). De potentiomèter wordt zodanig ingesteld zodat de bassen zo goed mogelijk gedefinieerd zijn. Deze instelling moet opnieuw gebeuren als men andere luidsprekers gebruikt.

Deze manier van doen zal soms terug zijn kop opsteken, namelijk met de actieve speakers van Philips, de Philips Motional Feedback (geen systeem met stroommeting, maar de basis blijft dezelfde). Deze luidsprekerboxen werden verkocht tot in de jaren 1980. Dit was de (zalige) tijd dat Philips meer betekende dan een naamplaatje op chinese bucht. (aka brol, aka rommel).

Steilheidsversterker (transconductance)

In dit geval wordt een spanningstegenkoppeling niet gebruikt (beide tegenkoppelingen werken elkaar tegen).

• De steilheid van een versterker geeft de stroomversterking aan van een versterker ten opzichte van de ingngsspanning (mA/V), dit is een waarde die ook gebruikt wordt bij triodes.
• De versterking wordt uitgedrukt in volt (uitgang) per volt (ingang) en is ook een waarde die gebruikt wordt om triodes te qualificeren (uitgedrukt in µ).

Wat betreft de esoterische audiofanaten, die hebben blijkbaar elkaar gevonden in de stroomtegenkoppeling: een negatieve inwendige weerstand of een zeer hoge inwendige weerstand, het speelt allemaal blijkbaar geen rol als het maar veel geld kost.

De laatste schema heeft de meetweerstand van 0.27Ω met zijn massa aan de kant van de versterker.