Импеданс - это номинальное сопротивление на входе наушников. Термин импеданс заимствован от слова impedance, которое переводится как полное сопротивление. Часто употребляется как синоним полного сопротивления для наушников. Полное сопротивление складывается из резистивной и реактивной составляющей, в результате чего уровень сопротивления зависит от частоты. В большинстве случаев на графике можно наблюдать низкочастотный резонанс для динамических наушников.
Выбирать наушники по сопротивлению нужно в соответствии с тем, с какой техникой вы собираетесь использовать данные наушники. Для использования с портативной техникой следует подбирать наушники с более низким импедансом, а для стационарной, с более высоким. У усилителей портативной техники жестко ограничен выходной уровень напряжения, но как правило не имеет жесткого ограничения уровень тока. По этому вероятность получить максимально возможную мощность для портативной техники возможно только с низкоомными наушниками. У стационарной техники как правило ограничение по напряжению не такое низкое и для получения достаточной мощности можно использовать высокоомные наушники. Высокоомные наушники являются более благоприятной нагрузкой для усилителя и с ними усилитель работает с меньшим уровнем искажений. Низкоомными наушниками считаются наушники условно до 100 Ом. Для портативной техники рекомендуются наушники с сопротивлением от 16 до 32 Ом, максимум - 50 Ом. Однако, если у наушников высокая чувствительность, то можно использовать и большее сопротивление.
Громкость работы наушников зависит в первую очередь от чувствительности наушников, а от сопротивления зависит, сколько мощности может дать усилитель. Например, у наушников А и Б одинаковая чувствительность - 110 дБ/мВт (чувствительность указана по отношению к мВт ). Портативный плеер развивает на своем выходе не более 1 В. У наушников А сопротивление 16 Ом, у наушников Б - 150 Ом. Для наушников А плеер выдаст 62 мВт, а для наушников Б всего 7 мВт. Соответственно, чтобы получить аналогичную громкость на наушниках Б, нужно подать те же 62 мВт, которые возможны при 3 В, а у нас в примере плеер может выдать только 1 В. Однако стоит учесть, что чувствительность может указываться не к мощности, а напряжению. Если для обоих наушников будет указана чувствительность как например 100 дБ/В (чувствительность указана по отношению в В ), то не зависимо от их сопротивления они будут играть одинаково громко (если у усилителя выходное сопротивление близко к нулю).
По кривой Rz можно так же обнаружить дефекты и брак, если на кривой присутствуют сильные резонансы в узких полосах частот.
iFi iEMatch
Доставка через 6-8 дней
4 485 .-
В корзину
В избранное
Сравнить
Shure SE215 - CL
Товар в наличии в интернет-магазине
7 990 .-
В корзину
В избранное
Сравнить
Зависимость АЧХ и SPL от импеданса наушников
АЧХ наушников зависит от кривой Rz и выходного сопротивления усилителя. Чем выше выходное сопротивление усилителя, тем больше меняется АЧХ наушников в соответствии с кривой Rz. В примере у наушников чувствительность 110 дБ/В, сопротивление 20 Ом, пиковое значение на графике Rz для 60 Гц - 60 Ом.
При подключении к усилителям с разным выходным сопротивлением можно видеть, как меняется АЧХ. Можно видеть, что при подключении наушников к усилителю с выходным сопротивлением в 300 Ом АЧХ на 60 Гц меняется до 7 дБ.
АЧХ показаны на разном уровне, в соответствии тому, как будет изменяться SPL при подключении низкоомных наушников к усилителю с заданным выходным сопротивлением. При подключении наушников к усилителю с выходным сопротивлением 300 Ом уровень SPL будет ниже на 25 дБ. В данном случае на выходе усилителей был выставлен уровень сигнала 1 В rms без нагрузки (или нагрузке выше 1000 Ом). Таким образом, низкоомные наушники играют тише, чем высокоомные с одинаковой чувствительностью по отношению к напряжению, подключенные к усилителю с высокоомным выходным сопротивлением при одинаковом положении регулятора громкости.
Зависимость падения амплитуды в дБ в зависимости соотношения величины внутреннего сопротивления усилителя от величины нагрузки Rz на конкретной частое можно оценить на графике ниже.
Можно увидеть, что если например у усилителя внутренне сопротивление равно 50 Ом, и без нагрузки он выдает определенный уровень сигнала, то при подключении наушников с сопротивлением 25 Ом получаем соотношение сопротивления усилителя к нагрузке равным 2, и падение амплитуды в дБ будет равно около 10 дБ. Если у наушников сопротивление 50 Ом, то отношение равно 1, и падение амплитуды уже 6 дБ, а если у наушников сопротивление 100 Ом, то соотношение равно 0,5 и падение амплитуды составит 4 дБ.
Однако больше интересно, как отразится график Rz на конечной АЧХ без учета SPL. Разберем небольшой пример.
Отметим максимальное и минимальное значение на графике Rz. У нас получается 150 Ом в максимуме и 40 Ом в минимуме. Внутреннее сопротивление усилителя примем как 60 Ом. У нас получается два соотношения сопротивлений, внутреннего усилителя к Rz, это 60/150=0.4 и 60/40=1.5.
Мы получаем пересечения в 3 и 8 дБ. Их разница составит 5 дБ.
Теперь для данного случая разница между минимумом и максимумом составит 5 дБ. Аналогичным образом можно вычислить и для других значений выходного сопротивления. Для 0 Ом получим 0 дБ, для 25 Ом получим 3 дБ, для 100 Ом - 6,5 дБ, а для 300 Ом - 9 дБ.
Что означает сопротивление наушников и как оно влияет на звук 15:31, 8.02.2015 | Разное |
Данная статья будет посвящена разбору полетов широкого ассортимента наушников и одному из главных показателей — их импедансу. 16, 32 или 320 Ом — какое сопротивление выбрать и на что оно влияет?
Встретить на улице человека с наушниками можно повсеместно. Кто-то привык к компактным вкладышам или наушникам вставного типа. Для кого-то эталоном хорошего звука стали стильные накладные наушники. Есть и те, для кого качество — определяющий фактор: на голове таких меломанов вы можете наблюдать мониторы. Несмотря на такое разнообразие моделей, едва ли найдутся слушатели, знакомые с такими характеристиками, как: импеданс, сопротивление, выходная мощность. А если слова и кажутся знакомыми, то связать все эти термины воедино выйдет далеко не у многих.
Тайна цифр Представим, что вы решились на приобретение новой модели наушников. Вопрос бюджета отставим в сторону, поскольку толщина кошелька у каждого покупателя своя. Сразу же обратим внимание на характеристики.
Внимательный покупатель наверняка обращал внимание на ряд непонятных физических характеристик, нанесенных на красивую коробку. Ниже приведена фотография с вырезками трех различных моделей наушников известных брендов:
На что обратить внимание при покупке? Итак, перед нами три модели с различными характеристиками:
Характеристики модели А: Frequency Response — Диапазон воспроизводимых частот: 10 Hz — 20 kHz; Impedance — Сопротивление: 22 OHM; SPL — Уровень громкости: 111 dB (+/- 3 dB);
Характеристики модели B: Frequency Response — Диапазон воспроизводимых частот: 5 Hz — 40 kHz; Impedance — Сопротивления: 58 OHM; SPL — Уровень громкости: 102 dB (+/- 3 dB);
Характеристики модели C: Frequency Response — Диапазон воспроизводимых частот: 5 Hz — 35 kHz; Impedance — Сопротивления: 250 OHM; SPL — Уровень громкости: 96 dB (+/- 3 dB);
Частотный диапазон. Все три модели имеют абсолютно различные числовые характеристики. Наша же задача: определить, какие наушники будут чувствовать себя комфортнее с портативным плеером или смартфоном. Самый широкий диапазон воспроизводимых частот у модели B: от 5 Гц до 40 кГц (при том, что человеческое ухо воспринимает диапазон всего от 16 до 20 000 Гц). Таким образом, частотный диапазон всех трех моделей устроит любого, даже самого взыскательного слушателя. При выборе наушников средней ценовой категории этот параметр не является определяющим, а носит скорее маркетинговый характер.
Сопротивление. Вот тут то мы и дошли до самого интересного: все три модели кардинально отличаются друг от друга. Давайте разберемся, на что же влияет показатель импеданса и какое оптимальное значение сопротивления для использования в паре со смартфоном?
Все наушники разделяются на две категории: низкоомные и высокоомные, причем градация этого деления напрямую зависит от их типа. Так, полноразмерные наушники, с импедансом до 100 Ом считаются низкоомными; выше 100 Ом — высокоомными. Наушники внутриканального типа («затычки» или вкладыши) с показателем сопротивления до 32 Ом — низкоомные; выше 32 ОМ — высокоомные.
В акустическом мире полноразмерных колонок и динамиков все просто: есть колонка на 30 Ватт с сопротивлением в 8 Ом. Подключаем к левому и правому каналу соответствующий 8-омный усилитель и наслаждаемся громким звуком. Ситуация с наушниками намного сложнее и запутаннее. Только в приведенном выше примере мы столкнулись с тремя сопротивлениями:
модель A — 22 Ома; модель B — 32 Ома; модель С — 250 Ом. На вопрос: какие наушники лучше всего подойдут к смартфону, рядовой покупатель уверенно ответит, что лучшая модель — модель с минимальным сопротивлением. «Низкоомные наушники, в связке со смартфоном, будут звучать громче, а для высокоомных нужен отдельный мощный усилитель», — вот общепринятое утверждение продавца-консультанта среднестатистического магазина электроники. «Садитесь, пока что двоечка», — сказал бы мой школьный преподаватель по физике и вот почему.
В тот момент, когда вы увеличиваете громкость воспроизведения музыки, на выходном сигнале меняется не уровень мощности, а напряжение. И лишь напряжение напрямую влияет на мощность. Для этого из школьного курса физики достаточно вспомнить две простых формулы закона Ома:
Таким образом, для определения того, какие же наушники будут играть ГРОМЧЕ, а громкости каких в условиях использования исключительно смартфона будет недостаточно, следует обращать внимание не только на показатель сопротивления самих наушников, но и на максимальный уровень напряжения, которое выдает порт миниджек вашего смартфона или плеера. С этим показателем практически все производители электроники не спешат нас знакомить. Узнать четкий вольтаж на выходе миниджека можно, как правило, только по схемам устройства, найти которые нелегко.
Сопоставлять две разных модели по громкости следует не по уровню мощности, а по уровню потребляемого напряжения. Чувствительность наушников с меньшим сопротивлением больше, чем у высокоомной модели. Но как это отражается на времени автономной работы смартфона?
Наушники и iPhone Модель А, с сопротивлением в 22 Ома будет действительно звучать громче, но вместе с этим и потреблять больше тока. Как следствие, 58-омная модель В позволит воспроизводить смартфону музыку дольше, как минимум на четверть. Представленные же на рынке смартфоны, имеют максимальное выходное напряжение не более 150 — 200 мВ, чего недостаточно для раскачки наушников с сопротивлением более 100 Ом.
Если же полученная на высокоомных наушниках громкость вполне устраивает, вас ждет приятный бонус — значительное снижение энергопотребления аккумулятора.
Теперь откроем лица моделей, рассмотренных в данной статье. Вот имена всех трех моделей:
Самым «правильным» вариантом наушников для использования в связке с iPhone — низкоомная модель Bowers&Wilkins P7. Это действительно самая громкая из рассмотренных моделей со стандартным диапазоном звуковых частот.
Следующая модель Audio-Technica ATH-CKR10 имеет хороший диапазон воспроизведения и немалое сопротивление в 58 Ом. Учитывая то, что наушники представляют категорию вкладышей, они обеспечивают хороший уровень звукоизоляции, и выходного напряжения смартфона будет достаточно для достижения оптимальной громкости.
Наконец, модель наушников-мониторов Beyerdynamic DR 990 Pro — немецкий эталон в сфере профессионального мастеринга. Качеству звучания этих наушников позавидует любой дорогостоящий конкурент, но высокий уровень сопротивления в 250 Ом делает их использование с iPhone невозможным. Для DR 990 Pro и наушников этой категории требуется отдельный усилитель или аудио-плеер с мощной звуковой картой.
Идущие в комплекте с iPhone наушники EarPod, могут похвастать такими характеристиками:
Сопротивление: 23 OHMSЧувствительность: 109 DBЧастотный диапазон: от 5 Hz до 21 kHz.
Сам производитель дает четкий ответ: использовать высокоомные наушники с iPhone без дополнительных аксессуаров нецелесообразно.
Варианты получения хорошего портативного звука Если же идея получения качественного звука со смартфона вас по-прежнему не покидает, готовьтесь потратить свои кровные на приобретение внешнего портативного усилителя.
Высокоомные наушники действительно звучат лучше своих низкоомных собратьев и вот по какой причине. За счет высокого уровня сопротивления наушников, усилитель отдает меньше тока (при более высоком напряжении), а это предотвращает волновые искажения на его каскаде. Более того, наушники с большим сопротивлением имеют имеют более равномерные амплитудно-частотные характеристики (следствие увеличенного количества витков на магнитной подушке динамика), а при условии низкого сопротивления и со стороны усилителя, АЧХ могут оставаться практически неизменными.
Еще одной альтернативой получения качественного звука является использование так называемых однодрайверных арматурных наушников.
Внешне они ничем не отличаются от традиционных вкладышей, но имеют поднятый диапазон средних и высоких частот, что обеспечивает «чистое и прозрачное» звучание.
Наконец, раз и навсегда решить проблему терзаний перед выбором наушников может покупка плеера с высоким уровнем выходного напряжения.
В отличие от смартфонов и недорогих плееров, в Hidisz установлен мощный предусилитель. Преимущество на лицо: 2,2 В против 100–150 мВ у смартфона. Использование подобных плееров открывает перед меломалом широкий ассортимент высокоомных наушников с настоящим качественным звучанием.
Перед покупкой любых наушников, а особенно высокоомных моделей, обязательно определите максимально возможный уровень громкости, проигрывая музыку на том устройстве, с которым планируете дальнейшую эксплуатацию. Акцентируя внимания на числовых характеристиках наушников, не забывайте, что слух и любая аудиоаппаратура — вещи строго индивидуальные. Наушники с, казалось бы, средними значениями сопротивления и частотного диапазона, зачастую могут дать фору самым технологически совершенным экземплярам.
Ещё интересное: Доступ к бета-версии iWork для iCloud ограниченРабота с документами iWork прямо в веб-браузере стала одним из… AT&T принялась за разлочку iPhoneВсё верно. Впервые за всю историю iPhone, крупнейший американский оператор… Apple ответила на вопросы о приватности iAdApple внесла несколько изменений в свою политику конфиденциальности в конце… Дмитрий Бардаш, 15:31 Будь первым
наушники и колонки
Изодинамические (ортодинамические) наушники
Помимо динамических излучателей широкое распространение сейчас получает изодинамический тип излучателя (и его схожий тип - ортодинамический). У таких наушников всегда прямая линия импеданса. Изодинамические наушники сейчас выпускают: Abyss , Audez"e , HiFiMan, Oppo, Fostex. В советское время были наушники ТДС-5/м, ТДС-7, ТДС-15, ТДС-16 и ТДС-25. Сегодня для моделей ТДС-7 и ТДС-15 чаще всего делают моддинг.
Формально, это идеальная нагрузка для усилителя, однако в области ультравысоких частот (мегагерцы и гигагерцы) у некоторых моделей сопротивление снижается и стремится к нулю. Такое коварство на стандартном графике не увидеть и с некоторыми усилителями это может привести к некачественному режиму работы.
Внутриканальные арматурные наушники
Едва предсказуемо выглядит импеданс у внутриканальных наушников с арматурным излучателем . Для однодрайверных моделей есть общая черта - всегда существует локальный подъем в области верхних средних частот (в районе 1-3 кГц) и в области самых высоких частот. Благодаря подъему в области высоких частот, большинство однодрайверных арматурных моделей «звучат чисто» в области высоких частот, т.к. в этой области частот усилитель дает меньше искажений.
В низкочастотной области обычно типовое сопротивление в виде 8, 16, 24 или 32 Ом. Выше 500 Гц начинаются подъемы.
В случае, если указано сопротивление в 100 Ом на 1 кГц – то это не означает, что наушники высокоомные, их сопротивление может быть и всего 16 Ом по показаниям мультиметра (в области низких частот).
Гибридные и многодрайверные наушники
Нельзя предугадать кривую импеданса для многодрайверных и гибридных внутриканальных наушников . Кривая импеданса может быть какой угодно выше 500 Гц. Просадка сопротивления может спокойно доходить до 4 Ом при заявленных 100 Ом на 1 кГц.
Общие выводы
- Сопротивление в реальности будет как на коробке , если наушники: Внутриканальные динамические или изодинамические
- Сопротивление в реальности будет как на коробке и обладать неизвестными подъемами , если наушники: Динамические накладные и полноразмерные
- Сопротивление в реальности НЕ будет как на коробке , если наушники: арматурные или гибридные
Если надо узнать реальное сопротивление у арматурных или гибридных наушников, то можно попробовать поискать результаты измерений в интернет. Методы измерения импеданса обычно дают единый результат и не зависят от ПО со стендом или измерительного комплекса.
На что влияет импеданс наушников?
Чувствительность наушников
Чувствительность наушников обычно приводится к мощности, что учитывает сразу две характеристики: подаваемое на наушники напряжение и ток. Это удобная конечная характеристика для теоретиков и крайне запутанная для практического применения конечными потребителями.Для обычного потребителя логично представлять, что «чувствительность = громкость». С колонками это работает, т.к. всегда значение указывается сопротивлением колонки в виде 4 или 8 Ом, и аналогично указывается мощность усилителя. Запутаться сложно.
Но если для колонок всего два типовых сопротивлений в 4 и 8 Ом и у каждого усилителя приводится мощность под два типа сопротивления, то у наушников порядка 11 сопротивлений: 8,16,24,32,64,128,256,320, 608 и т.п.
В итоге потребитель берет в руки наушники с разным сопротивлением и наивно полагает, что по чувствительности он может что-то сравнить.
Чтобы связь «чувствительность = громкость» была применима к наушникам, чувствительность необходимо выражать к напряжению, а не мощности (как это делает Sennheiser). Но большинство производителей вообще не указывают , в каких единицах чувствительность приводится.
Именно по этому «все знают» - что высокоомные наушники тихие, а низкоомные наушники - громкие. И наивно полагают, что для высокоомных наушников нужен «мощный усилитель», а для низкоомных наушников хватит и вшивого смартфона. И хотя на деле все совсем не так, из-за крайне неудачных терминов из стандартов ГОСТ и AES сформировались отдельные «понятия», противоречащие законам физики, но на простонародном языке достаточно точно описывающими результат, вроде: «Для высокоомных наушников нужен мощный усилитель». Физически безграмотно, зато «всё всем понятно».
Затронем эту тему глубже (осторожно, переходим к формулам из школы, начинаем напрягать мозг!)
На выходе усилителя мы напрямую регулируем вовсе не мощность, а лишь уровень напряжения. В зависимости от сопротивления наушников получается уровень тока, потребляемый наушниками, что в свою очередь определяет итоговый уровень мощности.
Это очень важно понимать, т.к. не изменяя уровень напряжения на выходе усилителя, мы никак физически не можем отдельно увеличить уровень тока и тем самым увеличить уровень мощности.
U=I*R
, где
I – сила тока, А
R – сопротивление наушников, Ом
W=I*U
, где
W – мощность на выходе усилителя, Вт
U – напряжение на выходе усилителя, В
I – сила тока, А
Если у вас мозги не вскипели от двух простых формул, можно двигаться дальше.
Отличным примером служат наушники Beyerdynamic серии DT 770 с разным сопротивлением, в 32, 80, 250 и 600 Ом (часть моделей снята с производства).
У всех наушников единая чувствительность в 96 дБ/мВт, что означает, что если мы подадим на наушники ровно 1 мВт, то уровень звукового давления будет равен 96 дБ SPL.
При 1 мВт для разных моделей нам надо подать разные соотношения напряжения и тока:
Т.е. низкоомной модели
в 32 Ом требуется самое низкое напряжение, но самое высокое значение уровня тока
.
Высокоомной модели наоборот нужно самое высокое напряжение, но низкий уровень тока .
Возвращаемся к тому, что на выходе усилителя мы выставляем уровень напряжения. У смартфонов это порядка 200-300 мВ. Физически видно ограничение по громкости для высокоомных наушников, что делает высокоомные наушники автоматически «тихими». И нам на деле не хватает не «мощности» усилителя, а банально напряжения.
А ведь если бы все производители указывали чувствительность к напряжению, то все было бы очень наглядно:
Как видно из таблицы, разница в громкости между моделями с чувствительностью в 96 дБ/мВт для 32 и 600 Ом составляет 13 дБ.
По данным чувствительности к напряжению мы видим прямую связь с громкостью.
Основные выводы
- Чувствительность надо смотреть не к мощности, а к напряжению. Только так можно сопоставить наушники по «громкости»
- Чем ниже сопротивление, тем выше чувствительность наушников. Чем выше сопротивление, тем соответственно ниже чувствительность.
И теперь, когда мы видим, что при разном сопротивлении от усилителя требуются разные уровни напряжения и тока, можно перейти к другим зависимостям, на которые влияет сопротивление наушников.
Время работы плеера или смартфона
Чем выше сопротивление наушников – тем дольше будет работать плеер или смартфон без подзарядки, т.к. высокоомные наушники потребляют меньше тока (при условии, что наушники слушаются на «максимуме» независимо от итоговой фактической громкости).
Если у вас тихий смартфон – то реального выбора в наушниках с разными сопротивлениями нет, достаточная чувствительность будет только у низкоомных наушников.
Однако, если у вашего смартфона или плеера «мощный» выход (т.е. обеспечивающий уровень по напряжению выше 200-300 мВ), то можно выбирать между высокочувствительными низкоомными наушниками и менее чувствительными с более высоким сопротивлением. В этом случае при равной громкости на выходе, замена 16 Ом на 32 Ом уменьшит потребление тока на одну треть. На фоне потребления энергии процессором и прочих микросхем, смартфон или плеер возможно проработает конечно не на одну треть дольше, а на четверть или пятую часть. Например с плеером Colorfly C4 Pro время работы варьируется от 5 до 8 часов (5 часов с M-Audio IE40 с сильной просадкой в области высоких частот и 8 часов с высокоомными наушниками).
К «мощным» плеерам, таким как iHiFi или Hidisz, стоит подбирать наушники с большим сопротивлением, а проверять достаточность уровня громкости, в магазине «не отходя от кассы». В магазинах Soundpal все можно послушать и попробовать до покупки.
Возвращаясь к графикам с примерами сопротивлений:
- Однодрайверные арматурные наушники в реальности обладают более высоким средним сопротивлением и с ними смартфон или плеер может дольше работать без подзарядки.
- Многодрайверные наушники могут обладать наоборот меньшим средним сопротивлением и с ними смартфон или плеер может работать меньше по времени без подзарядки.
Качество звучания
«Все знают», что «высокоомные наушники звучат качественнее». Но в данном случае не наушники качественнее звучат, а усилитель отдает меньше тока и в итоге меньше искажений со стороны усилителя. Но это правило - не догма, если усилитель будет работать с уровнем напряжения, превышающего его штатный режим, то источником искажений будет перегрузка не по току, а по напряжению.
В этом и заключается большой секрет качества однодрайверных арматурных наушников (таких, как Grado GR8 и GR10 , моделей Etymotic, старших Klipsh), где благодаря подъемам в области верхних средних и высоких частот получается качественное звучание с теми плеерами и телефонами, где полный ужас с низкоомными динамическими наушниками.
АЧХ наушников
Если усилитель не обладает нулевым сопротивлением, то итоговая АЧХ будет меняться в зависимости от кривой импеданса как наушников, так и усилителя. Подробно это рассмотрим в одном из следующих выпусков, тем более, что для этого требуется рассмотреть на что влияет полное выходное сопротивление (импеданс) усилителя.Как измерить сопротивление наушников?
Для получения детального графика нужно специализированное ПО и стенд. Но для выяснения величины активного сопротивления (в области самых низких частот) достаточно бюджетного мультиметра, стоимостью от 200 руб.
Вполне нормально при покупке наушников проверить сопротивление правого и левого канала, расхождение не должно превышать 2-3 Ом между каналами в большинстве случаев.
Теги:
- сопротивление наушников
- импеданс
Импеданс наушников описывает сопротивление наушников в зависимости от частоты. В отличие от резистора, наушники могут иметь разный вид кривой импеданса.
Импеданс и чувствительность наушников
Косвенно импеданс влияет на чувствительность наушников (к напряжению), чем сопротивление у наушников ниже, тем чаще чувствительность (к напряжению) выше для наушников данного форм-фактора (по размеру диаметра мембраны динамика). У высокоомных наушников как правило чувствительность ниже.
Зависимость чувствительности к напряжению обусловлена уровнем тока, протекающего через катушку индуктивности, чем сопротивление меньше, тем выше ток. При ориентире на "громкость" от свободно выбранного источника стоит обращать внимание на более высокую чувствительность к напряжению и меньшему сопротивлению.
При выражении чувствительности к мощности, сопротивление не оказывает на численную величину чувствительности никакого влияния, а величина чувствительности к мощности между различными наушниками демонстрирует в основном общую эффективность системы (влияние массы диффузора, мощность магнитной системы и т.п.)
Низкоомные наушники и портативные источники
Низкоомные наушники, как правило, требуют высокого уровня тока от усилителя при низком напряжении, в то время как высокоомные наушники требуют высокого напряжения при низком уровне тока, что рушит некоторые стереотипы о том, что чем ниже сопротивление наушников, тем это лучше для портативных устройств. На самом деле низкоомные наушники как правило играют громче, но в противовес гораздо быстрее разряжают батарею устройства из-за повышенного потребления тока. Второй неприятной особенностью для низкоомных наушников и большого потребления тока является более тяжелый режим для усилителя, которые при большой отдаче тока усиливает сигнал с большим уровнем искажений.
Таким образом, если портативный источник обладает низким выходным напряжением, то высокоомные наушники будут тихо играть, но если выходное напряжение у источника около 1 В и выше, то разумнее использовать наушники от 32 Ом и выше, это даст и больше качества и батарея устройства будет разряжаться медленнее.
Если сопротивление у наушников низкоомное, то при выборе усилителя надо обращать внимание на то, спроектирован ли усилитель для работы непосредственно с низкоомной нагрузкой. Телефоны и недорогие плееры как правило работают с минимальными искажениями с нагрузками от 100 Ом и при этом имеют не высокое максимальное выходное напряжение, из-за чего низкоомные наушники звучат с искажениями, а высокоомные недостаточно громко.
Низкоомные наушники как правило самые высокочувствительные и это порой приводит к проблеме "фоновых шумов", когда в паузах отчетливо слышно все шумы источника. В случае использования усилителя с большим уровнем сигнала в его номинальном режиме работы наушники с более высоким сопротивлением будут более удачны.
Зависимость АЧХ наушников от импеданса
Чем больше сопротивление наушников и меньше полное выходное сопротивлении усилителя, тем АЧХ наушников будет меньше изменяться. Также верно и то, что чем меньше диапазон изменения кривой импеданса по сопротивлению, тем также будет меньше изменений в АЧХ.
Другими словами, если сопротивление у усилителя нулевое, а наушники высокоомные, то АЧХ останется неизменной. Если сопротивление усилителя будет высоким, а сопротивление у наушников низким, то АЧХ будет изменена близко к пропорциям кривой импеданса наушников. Если импеданс наушников и полное выходное сопротивление представляют собой прямые, то АЧХ не изменится.
Типовые кривые импеданса наушников и их взаимодействие с усилителем
Напомним, что типовых кривых полного сопротивления усилителя три вида
Взаимодействие конкретных наушников типами усилителей показываются в отчетах наушников
Динамические внутриканальные наушники
Как правило, у таких наушников кривая импеданса прямая и АЧХ таких наушников меняется только при подключении к усилителям с нулевым сопротивлением в области средних и высоких частот и повышенным в области низких частот. При подключении к усилителям с постоянным полным выходным сопротивлением или нулевым - АЧХ не меняется. Распространенные номиналы сопротивлений – 16 и 32 Ом.
Примеры
Арматурные внутриканальные наушники однодрайверные
У этого типа наушников кривая импеданса относительно ровная в области низких частот и имеет два подъема, локальный в районе 1-2 кГц и в постепенный подъем в области высоких частот. Благодаря таким подъемам, многие однодрайверные арматурные наушники комфортно звучат в области верхних средних частот и высоких. Лишь при подключении к усилителю с нулевым сопротивлением АЧХ не меняется, для двух оставшихся типов (постоянное не нулевое сопротивление и нулевым сопротивлением в области средних и высоких частот и с повышением в области низких частот) – АЧХ меняется пропорционально кривым импедансов.
Примеры
Арматурные внутриканальные наушники многодрайверные
У этого типа наушников кривая импеданса наушников может быть какой угодно, поэтому лишь при подключении к усилителю с нулевым сопротивлением АЧХ не меняется, для двух оставшихся типов (постоянное не нулевое сопротивление и нулевым сопротивлением в области средних и высоких частот и с повышением в области низких частот) – АЧХ меняется пропорционально кривым импедансов. Этот тип наушников один из самых капризных и наименее предсказуемый для согласования с усилителем, если нет данных измерений.
Примеры
Динамические полноразмерные наушники
В большинстве случаев на кривой импеданса есть локальный подъем в области низких частот и подъем на самых высоких частотах. При подключении к усилителю с нулевым сопротивлением АЧХ не меняется, для двух оставшихся типов (постоянное не нулевое сопротивление и нулевым сопротивлением в области средних и высоких частот и с повышением в области низких частот) – АЧХ меняется пропорционально кривым импедансов.
Примеры
Часто можно встретить утверждение, что при равном значении сопротивления наушников и усилителя будет самое лучшее сочетание, т.к. в этом случае усилитель будет способен отдать наибольший уровень мощности. С математической точки зрения в ряде случаев так оно и будет, но на практике это не более чем миф, т.к:
- очень часто у усилителей при сопротивлении меньше 100 Ом существует ограничение тока для нагрузки ниже 100 Ом и соответственно при равном сопротивлении уже максимальной мощности может не быть
- качество звучание никак не связано с одинаковостью сопротивления наушников и усилителя
- более низкое сопротивление усилителя обеспечивает потенциально большее демпфирование
- более низкое сопротивление усилителя меньше влияет на итоговую АЧХ
- более высокое сопротивление обеспечивает потенциально более низкие искажения, за счет меньшей зависимости от температуры катушки индуктивности наушников (главное преимущество токовых усилителей)
Как измеряется импеданс
Для измерения импеданса сигнал подается цепочку из одного канала наушников и дополнительный резистор, где уровень сигнала оценивается в двух точках схемы. По разнице амплитуд сигнала при известном сопротивлении резистора определяется сопротивление наушников на заданной частоте.
Нашли опечатку в тексте? Выделите и нажмите Ctrl+Enter . Это не требует регистрации. Спасибо.
2014-02-16T01:32
2014-02-16T01:32
Audiophile"s Software
Пролог
Наушники обычно имеют импеданс в диапазоне от 16 до 600 Ом (а некоторые - и больший). Так какое же значение импеданса наушников является наилучшим? Ответ во многом зависит от того, куда вы собираетесь их подключать.
Какой лучше?
Лучше ли наушники с низким импедансом, чем с более высоким? Каково оптимальное значение импеданса? Вот несколько важных рекомендаций (хотя и в несколько упрощенном виде):
- Если вы ищете наушники для использования с портативным плеером или ноутбуком, следует отдать предпочтение наушникам с импедансом 16 - 32 Ом и чувствительностью хотя бы 100 дБ/мВт. Существуют также наушники с большим импедансом, вплоть до 80 Ом, достаточно чувствительные, чтобы работать с некоторыми портативными устройствами, особенно если вам не требуется слишком высокая громкость. Но фактически, чем меньше импеданс, тем лучше совместимость с устройствами, работающими от батарей.
- Если вы не знаете выходной импеданс устройства-источника, лучше воздержаться от использования арматурных наушников, так как они могут нежелательным образом взаимодействовать с высоким выходным импедансом, что приведет к откровенно плохому звучанию.
- Если ваш источник соответствует Европейским нормам максимальной громкости (им соответствуют многие современные телефоны, даже продаваемые за пределами Европы), тем более важно выбрать наушники с импедансом 16 Ом и чувствительностью 100 или более дБ/мВт. Совместимые с Европейскими нормами устройства имеют меньший уровень выходного сигнала, чем большая часть других портативных устройств.
- Если вы используете специальный усилитель для наушников или ЦАП, ознакомьтесь с их спецификациями или инструкциями, чтобы узнать диапазон рекомендуемых значений импеданса наушников.
- Если вы смотрите в сторону наушников с чувствительностью мене 100 дБ/мВт, ознакомьтесь с хотя бы пятью первыми абзацами этой статьи .
Различный импеданс наушников
Импеданс практически всех непрофессиональных акустических динамиков лежит в диапазоне 4 - 8 Ом. Это упрощает работу разработчикам усилителей, ресиверов, etc., т.к. они практически в точности знают, каким будет импеданс нагрузки. Но с наушниками дела обстоят несколько иначе. Существует несколько стандартов, потому импеданс изменяется в широких пределах, в зависимости от разработчика, а также в зависимости от устройств, для которых разрабатываются эти наушники: портативные устройства, бытовые, студийное/профессиональное оборудование. Диапазон - от 16 до 600 (в 40 раз больше) Ом. Это является причиной значительного количества проблем совместимости.
Почему импеданс важен
Источники предназначенные для наушников, в большинстве своём, дают совершенно разные значения мощности с различными импедансами наушников. Например, портативный плеер Clip+ может обеспечить 16 мВт для 16 Ом и всего лишь 0.8 мВт для 300 Ом. FiiO E7 может выдать более 100 мВт на 16 Ом, но всего 2.8 мВт на 600. Некоторые источники - например, Mini3, FiiO E9 - вообще несовместимы с низкоомной нагрузкой.
Достаточная громкость
Большинство источников обеспечивает как минимум 5 мВт мощности для 16 Ом. Для наушников с чувствительностью 100 дБ/мВт (рекомендуемый минимум для портатива) это даст 107 dBSPL (звуковое давление), что находится в диапазоне 105 dBSPL – 115 dBSPL, который для большинства людей соответствует достаточному уровню громкости. Смотрите More Power .
Какой импеданс считается высоким?
Я не слышал о каких-либо жестких рамках, но в большинстве случаев 100 Ом и выше определяется как «высокий импеданс». Такие наушники чаще всего не предназначены для портативного использования. Также 32 Ом и ниже можно с уверенностью назвать «низким импедансом», такие значения подходят для применения где угодно. Таким образом остается неопределенный участок между 32 и 100 Ом, в котором пригодность наушников для тех или иных целей определяют другие факторы.
Внутриканальные наушники с уравновешенным якорем
Многие внутриканальные мониторы класса high-end используют технологию уравновешенного якоря. Примерами являются в том числе внутриканальные модели от Shure, Etymotic, Ultimate Ears, etc. Эти наушники обычно имеют импеданс между 16 и 32 Ом, но их фактический импеданс в значительной степени зависит от частоты. 21-омные Ultimate Ears SuperFi 5, например, меняют свой импеданс от 10 до 90 Ом. Подобные отклонения импеданса часто приводят к нежелательному взаимодействию с выходным импедансом источника.
Почему импеданс наушников так сильно варьируется?
Для этого есть множество причин:
- Исторически сложившиеся предпочтения - До появления первых хорошо звучащих портативных устройств большинство высококачественных наушников подключалось либо к домашней стереосистеме, либо к профессиональному студийному оборудованию. По причинам простоты и дешевизны в 60-х - 80-х такие устройства имели высокий выходной импеданс. В них просто использовались большие сопротивления, чтобы создавать падение напряжения с выходов на колонки (так к этим выходам можно было подключать наушники).
- Устаревший стандарт 1996-го - В 1996 был введен стандарт на выход под наушники - 120 Ом - очевидно, больше, чем было бы удобно для разработчиков соответствующего оборудования. Впоследствии Stereophile выразил своё мнение о данном стандарте: «Кто бы это не придумал, он явно живет в мире грез» . Низкий выходной импеданс даёт множество преимуществ, но необдуманный стандарт всё еще продолжает оказывать влияние на разработку высокоомных наушников.
- Высокий импеданс приветствуется для high-end наушников - В данном случае может быть несколько весомых аргументов в пользу высокого импеданса наушников. Высокий импеданс позволяет использовать большее количество витков в звуковой катушке динамика. Это может повысить эффективность подвижной системы и уменьшить количество необходимых компромиссов, улучшая звучание в целом. Также высокоомным наушникам для раскачки требуется меньший ток, что зачастую приводит к уменьшению различного рода искажений. Высокий импеданс делает звучание наушников менее зависимым от выходного импеданса источников, в т. ч. менее чувствительным к длине трёхпроводного кабеля и качеству коннектора (jack, mini-jack, etc). Практически всегда усилители дают меньше искажений на наушниках с более высоким импедансом.
- Революция iPod способствует снижению импеданса - На 2009 год было продано более 200 миллионов iPod"ов. До iPod были другие портативные устройства. Можно даже сказать, что с учетом музыкальных мобильных телефонов мы имеем более одного миллиарда используемых портативных устройств . Это важно, так как устройства работающие от батарей не могут нормально работать с высокоомными наушниками. Таким образом была форсирована разработка подходящих наушников с низким импедансом. Но это идет вразрез с первыми тремя пунктами; таким образом мы имеем преимущества для high-end и пережитки прошлого против огромного маркетингового потенциала миллиарда портативных устройств.
Какие наушники я могу использовать для своего устройства?
Это главный вопрос, которым задаётся большинство людей. Чтобы ответить на него, необходимо определиться с тремя вещами:
- Требования к мощности - Достаточно ли у источника мощности, чтобы раскачать данную пару наушников до достаточного уровня громкости? Упомянутые выше рекомендации касаемо 100 дБ/мВт скорее всего помогут ответить на данный вопрос. В том случае, если наушники имеют меньшую чувствительность (или она не указана), смотрите статью More Power .
- Выходной импеданс устройства - Узнать его проблематично, так как выходной импеданс большинства устройств неизвестен. Но идея в том, чтобы соблюдать правило 1/8, описанное в статье о выходном импедансе . Если вы умножите импеданс источника на восемь, вы получите минимальный импеданс нагрузки, которую с данным устройством рекомендуется использовать. Усилитель FiiO E9 , к примеру, имеет выходной импеданс 10 Ом. Таким образом, если вы хотите быть уверены в максимуме качества, его следует использовать с наушниками имеющими импеданс 80 и выше Ом.
- Искажения источника - Некоторые источники имеют проблемы с низкоомной нагрузкой. Ламповые усилители без выходных трансформаторов, к примеру, дают с низкоомными наушниками значительно больше искажений.
Можно ли по ошибке повредить что-либо?
Использование неподходящих для данного устройства наушников, как правило, не повредит ничему, кроме звука. Однако, некоторые источники способны выдавать на выходе очень большие значения и потому действительно могут повредить высокочувствительные наушники. Но это произойдет лишь в том случае, если вы увеличите уровень громкости далеко за разумные пределы, т. е. скорей всего это может произойти лишь по случайности. Некоторые усилители для наушников имеют переключатель уровня усиления, чтобы предотвратить подобные случаи.
Когда возникает необходимость в усилителе для наушников или в ЦАП?
Напоследок
ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Напряжение и ток
Чтобы понять, что такое импеданс важно иметь хотя бы общее представление о напряжении и токе. Вольтаж аналогичен давлению воды, в то время как ток является аналогом потока воды (например, галлонов/минуту). Если вы пустите воду из вашего садового шланга без насадки, вы получите большой поток воды и сможете быстро наполнить ею ведро, но давление у края шланга при этом будет практически равно нулю. Если же вы воспользуетесь небольшой насадкой, давление (напряжение) будет значительно большим, но поток воды уменьшится (потребуется больше времени, чтобы наполнить то же ведро). Эти две величины связаны обратной зависимостью. Высокое давление обычно соответствует малому потоку, и наоборот. То же самое справедливо и для напряжения/тока.
Насадки для шланга
Грубо говоря, импеданс аналогичен размеру насадки для шланга. Высокоомные наушники подобны узкой насадке. Чтобы получить больше воды, необходимо более высокое давление (напряжение). Низкоомные же наушники скорее соответствуют случаю наполнения ведра без насадки, требуя больший поток и не слишком высокое давление. Большая часть выходов под наушники хорошо годится либо для первого, либо для второго случая, но не для обоих. Потому важно знать, с чем вы имеете дело, и соответствующим образом подбирать наушники.
Импеданс нагрузки (наушников)
Импеданс наушников - почему он важен, от чего зависит и на что влияет. Как выбрать наушники с оптимальным значением импеданса.
