¿Qué es el Damping Factor, o factor de amortiguamiento?

En el mundo del audio, el Damping Factor, o factor de amortiguamiento, se define como la relación entre la resistencia del altavoz respecto la resistencia interna del amplificador. A efectos prácticos, se podria decir que representa la lucha entre las órdenes del amplificador y el voltaje generado por el movimiento del altavoz.

A mayor relación, es decir, cuanto más grande sea la resistencia del altavoz respecto a la resistencia interna del amplificador, más controlado será el movimiento de un determinado altavoz. O lo que es lo mismo, cuanto menor sea la resistencia interna del amplificador respecto a la del altavoz, mejor controlará ese amplificador a ese altavoz.

A la izquierda de los puntos blancos vemos la representacion del amplificador. A la derecha, vemos la representacion del altavoz. Vs-es el amplificador, Zs-representa la resistencia interna del amplificador, ZL-representa la resistencia del altavoz

Cuanto menor sea la Zs del dibujo, respecto a la ZL, mayor será el Damping Factor.

 

Pero… ¿cómo se aplica esto en la práctica?

Si tenemos un mismo altavoz, y lo probamos con dos amplificadores diferentes, su movimiento será mejor controlado por el amplificador que menos resistencia interna tenga.

 

El efecto de los cables que van desde el amplificador hasta el altavoz

Hasta ahora, hemos hablado de una resistencia interna del amplificador, y la resistencia del altavoz, pero no hemos contado con que los cables desde el amplificador hasta el altavoz también tienen su resistencia propia, que se ha de añadir a la que estamos considerando como resistencia interna del amplificador. Muchas veces, la resistencia de los cables es tan significativa, que puede reducir mucho el valor del Damping Factor del conjunto. Veamos un ejemplo:

Supongamos un amplificador con una resistencia interna de 0.001 Ohmios, y un altavoz con una resistencia interna de 3.7 Ohmios. El Damping Factor teórico resultante será de 3.7 / 0.001 = 3700.
Si ahora contamos la resistencia del cableado (como debe ser), la cosa cambia. Supongamos que este montaje tenia un cableado de 4 metros y 1.5mm2 de sección hasta los altavoces, lo que significa una resistencia aproximada de 0.09 Ohmios. Esta cifra la hemos de añadir a la resistencia interna del amplificador, lo que ahora significa un Damping Factor de 3.7 / (0.001 + 0.09) = 40.65. Increible, 4 metros de cable de una sección tipica, ha reducido el Damping Factor casi a una centésima parte!!!

Por lo tanto, en este cálculo siempre hay que tener en cuenta la resistencia que añaden los cables!!

 

¿Como entenderlo?

Como sabemos, cada altavoz tiene unas características propias de amortiguamiento en torno a su frecuencia de resonancia, que viene dada por su valor Qts (a mayor Q, menor amortiguamiento, y mas resonancia propia del altavoz). Esta Qts, en realidad depende de la Qe (resonancia eléctrica) y la Qm (resonancia mecánica), ya que un altavoz son dos sistemas en uno, uno eléctrico y otro mecánico.

Si miramos los parámetros que dan los fabricantes sobre los altavoces, muchas veces encontraremos este parámetros Qts, así como los dos parámetros de los que esta Qts depende (Qes y Qms):

Bien, estas especificaciones, que corresponden a un altavoz Dynaudio Esotar 650, con una Qts=0.44, significa que el altavoz se moverá en su frecuencia de resonancia con un factor de amortiguamiento total de Qts=0.44 (que depende de la Qes=0.47 y Qms=6.2 mediante la formula de la derecha).

Este es el comportamiento teórico de este altavoz dado por el fabricante. Pero ¿qué ocurre cuando lo conectamos a un amplificador determinado? La Qes, el factor de amortiguamiento eléctrico del altavoz que nos ha dado el fabricante, ahora cambiará, ya que los fabricantes tienen en cuenta para obtenerlo que el altavoz irá conectado a un amplificador “ideal”, o sea, con resistencia interna igual a 0. Pero hemos visto que eso no ocurre en el mundo real, ya que los amplificadores tienen un poco de resistencia interna (unos más y otros menos), y ademas los cables añaden resistencia a ese valor, lo cual hace que la Qes real, cuando conectamos el altavoz a un amplificador mediante unos cables, sea mayor que la que habia dado el fabricante para términos ideales. Hasta tal punto, que cuanto mayor sea la resistencia interna del amplificador y la de los cables, mayor será la Qes real. O sea, más resonará el altavoz en su frecuencia de resonancia (su extremo grave), y su movimiento será menos controlado respecto a lo que indicaba el fabricante en sus especificaciones, sonando más grueso, y menos definido…

Por lo tanto, es fácil deducir que la situación ideal para que un altavoz se comportase tal como dice el fabricante, seria conectándolo a un amplificador con la menor resistencia interna posible, y cables con la menor resistencia posible. Y asi, de esta manera, el damping factor sería mayor, y el altavoz se controlaría tal como indica el fabricante. Pero desgraciadamente, no existen amplificadores con resistencia interna 0, ni cables con resistencia 0. Por lo que nunca la Qes será exacta a la que dice el fabricante, siempre será un poquito mayor. Pero tendremos dos factores con los que jugar para acercarnos a ella:

– Amplificadores, eligiéndolos con la menor resistencia interna posible (o sea, los que ofrezcan el mayor Damping Factor posible en sus especificaciones)
– Cableado, eligiéndolo con la menor resistencia posible.

 

¿En qué se basa este fenómeno?

Un altavoz, cuando deja de ser excitado por el amplificador, o cada vez que cambia de direccion o amplitud de movimiento, mantiene una breve oscilacion, debida a su propia inercia, hasta que se detiene por completo. Esta oscilacion es mayor o menor, dependiendo del valor de la Qts (recordemos, que depende de la Qes y Qms).

Si, como hemos dicho, al conectarlo a un amplificador y cableado, la Qes aumenta, entonces la Qts del altavoz aumenta, resultando en una mayor oscilacion del altavoz en su frecuencia de resonancia, añadiendo una pequeña “cola” o grosor al sonido grave de la grabación original, o sea, el control se reduce.

Un altavoz es una bobina alrededor de un iman, que al oscilar, genera voltaje por si mismo. Si conseguiesemos el ideal, de que la resistencia en el amplificador y el cable sea “0”, entonces el altavoz cada ve que queda oscilando, y para cumplir la ley de Ohm, habria de generar infinita corriente para oscilar. Como es imposible generar infinita (en ese sistema ideal), entonces el altavoz se frena, tal y como debe hacer, ya que la señal del amplificador ha cesado…  pero este seria el sistema ideal. En un sistema real, con un poco de resistencia interna del amplificador y un poco de resistencia del cable, es mas facil cumplir la ley de ohm para el altavoz, y puede generar un poquito de corriente, por lo que oscila un poco cuando el amplificador ya ha cesado de moverlo. Esta oscilacion residual, que es mayor cuanto mayor sea la resistencia interna del amplificador y del cable, es esa “cola” que engrosa el sonido, y lo hace menos nitido en la zona grave. O sea, es la causa de la pérdida de control.

¿Como tener en cuenta estos parámetros y el Damping Factor al diseñar nuestro sistema de audio?

Está claro que hay que conseguir el mayor Damping Factor posible, pero ¿hasta qué punto será notable auditivamente reducirlo más? Es una gran pregunta con una respuesta complicada. Lo mas importante es experimentarlo uno mismo, reduciendo el Damping Factor en lo posible, y viendo hasta que punto notamos mejora en el control del altavoz y la limpieza de los sonidos graves. Pero como indicio, decir que los altavoces a los que más les afecta un mal damping factor en su sonido, son los altavoces cuya Qts esta muy dominada por la Qes, o sea, cuando la Qes es mucho menor que la Qms, lo cual quiere decir que el amortiguamiento del altavoz esta controlado por el amortiguamiento eléctrico (Qes). Este caso se da por ejemplo en altavoces muy inerciales, como Subwoofers, o woofers pesados como el ejemplo de arriba. una forma de intuirlo sería dividir la Qms/Qes, y si esta razón es de, por ejemplo, más de 10, estamos ante un altavoz el cual necesita de mayor damping factor para sonar igual que los demas. Aunque para la gran mayoría de altavoces, es dificil percibir mejoras con Damping Factor mayor de 70-100, por lo que conseguir esas cifras puede ser suficiente en la mayoría de los casos.

Y ya para terminar, sin extendernos mucho más, nos quedamos con esta gráfica que por ejemplo, nos permite elegir grosor de cableado respecto al Damping Factor que buscamos y respecto a la resistencia interna de nuestro amplificador y altavoz. Os recomiendo que le hagais click, la imprimais, y jugueis con una regla uniendo los puntos de las barras, para ver los valores necesarios.

Instrucciones: por ejemplo, elije la resistencia de tu altavoz en la columna A, y elije el Damping Factor en la columna B, unelas con una regla, y verás cual es la resistencia interna de tu amplificador en la columna C. Otro ejemplo, elije la longitud de tu cableado en la columna D, elije la resistencia interma de tu amplificador, unelos con una regla, y verás en la columna E cual es la sección que necesitas para mantener el Damping Factor máximo que puede dar tu amplificador. Jugando con todas las columnas puedes llegar a multitud de conclusiones…

Espero que el artículo os haya ayudado a comprender un poco más este misterioso parámetro, el Damping Factor, del que tanto se habla, y tan abstracto resulta!

Si tienes alguna duda en la que pueda ayudarte o algo que opinar, no lo dudes, deja tu comentario!

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Acerca de Diego Ena

Desde siempre he tenido un gran interés por los fundamentos y curiosidades del sonido. Durante mis estudios tuve la suerte de poder hacer una especialización sobre audio, y aunque no me dedico profesionalmente a ello, a día de hoy sigo siendo un gran aficionado. Con este blog espero aportar mi granito de arena a la afición por el interesante mundo del sonido.

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