Імпеданс навушників. Тлумачення. Який опір для навушників кращий

Під опором навушників або імпедансом розуміється номінальний або повний опір змінного струму / на вході навушників. Повний опір складається з резистивної та реактивної складової.

Вибирати навушники з опору потрібно відповідно до того, з якою технікою ви збираєтеся їх використовувати. Як правило, для використання з портативною технікою слід підбирати навушники з нижчим імпедансом, а для стаціонарної з більш високим. Низькоомними навушниками умовно вважаються навушники з опором до 100 Ом. Для звичайної портативної техніки рекомендуються навушники із опором від 16 до 32 Ом, максимум – 50 Ом. Однак, якщо у навушників висока чутливість, можна використовувати і більший опір.

У підсилювачів портативної техніки жорстко обмежений вихідний рівень напруги, але зазвичай не має жорсткого обмеження рівень струму. Тому забезпечити максимально можливу потужність для портативної техніки можуть лише низькоомні навушники. У стаціонарної техніки, як правило, обмеження по напрузі не таке низьке, і для отримання достатньої потужності можна використовувати навушники. Високоомні навушники є сприятливішим навантаженням для підсилювача, з ними підсилювач працює з меншим рівнем спотворень.

Гучність навушників залежить в першу чергу від їхньої чутливості, а від опору залежить те, скільки потужності може дати підсилювач. Наприклад, у навушників А та Б однакова чутливість – 110 дБ/мВт (чутливість зазначена по відношенню до мВт). Портативний плеєр розвиває своєму виході трохи більше 1 У. У навушників А опір 16 Ом, у навушників Б - 150 Ом. Для навушників А плеєр видасть 62 мВт, а навушників Б всього 7 мВт. Відповідно, щоб отримати аналогічну гучність на навушниках Б, потрібно подати ті ж 62 мВт, які можливі при 3, а в нашому прикладі плеєр обмежений 1 В. Однак варто врахувати, що чутливість може вказуватися не до потужності, а до напруги. Якщо для обох навушників буде вказана чутливість, наприклад, 110 дБ/В (чутливість вказана по відношенню до В), незалежно від їх опору вони будуть грати однаково голосно (якщо у підсилювача вихідний опір близько до нуля).

Крива опору навушників може відрізнятися залежно від типу навушників, наприклад, для динамічних повнорозмірних у більшості випадків на графіку можна спостерігати низькочастотний резонанс.

За кривою Rz можна також виявити дефекти і шлюб, якщо на кривій присутні сильні резонанси у вузьких смугах частот.

Залежність АЧХ та SPL від імпедансу навушників

АЧХ навушників залежить від кривої Rz та вихідного опору підсилювача. Чим вищий вихідний опір підсилювача, тим більше змінюється АЧХ навушників відповідно до кривої Rz. У прикладі у навушників чутливість 110 дБ/В, опір 20 Ом, пікове значення графіку Rz для 60 Гц - 60 Ом.

При підключенні до підсилювачів із різним вихідним опором можна простежити, як змінюється АЧХ. Видно, що при підключенні навушників до підсилювача з вихідним опором 300 Ом АЧХ на 60 Гц змінюється до 7 дБ.

АЧХ показані на різному рівні, відповідно до того, як змінюватиметься SPL (УЗД - рівень звукового тиску) при підключенні навушників низькоомних до підсилювача із заданим вихідним опором. При підключенні навушників до підсилювача з вихідним опором 300 Ом рівень SPL буде нижчим на 25 дБ. В даному випадку на виході підсилювачів був виставлений рівень сигналу 1 RMS без навантаження (або навантаженні вище 1000 Ом). Таким чином, низькоомні навушники грають тихіше, ніж високоомні з однаковою чутливістю до напруги, підключені до підсилювача з високоомним вихідним опором при однаковому положенні регулятора гучності.

Залежність падіння амплітуди в дБ залежно від співвідношення величини внутрішнього опору підсилювача від величини навантаження Rz на конкретній частоті можна оцінити на графіку нижче.

Можна побачити, якщо, наприклад, у підсилювача внутрішній опір дорівнює 50 Ом, і без навантаження він видає певний рівень сигналу, то при підключенні навушників з опором 25 Ом - отримуємо співвідношення опору підсилювача до навантаження рівним 2, і падіння амплітуди близько 10 дБ. Якщо у навушників опір 50 Ом, то відношення дорівнює 1, і падіння амплітуди вже 6 дБ, а якщо у навушників опір 100 Ом, співвідношення дорівнює 0,5 і падіння амплітуди складе 4 дБ.

Проте цікавіше, як позначиться графік Rz на кінцевій АЧХ без урахування SPL. Розберемо невеликий приклад.

Зазначимо максимальне та мінімальне значення на графіку Rz. У нас виходить 150 Ом у максимумі та 40 Ом у мінімумі. Внутрішній опір підсилювача приймемо як 60 Ом. У нас виходить два співвідношення опорів, внутрішнього підсилювача Rz, це 60/150=0.4 і 60/40=1.5.

Ми отримуємо перетину в 3 та 8 дБ. Їхня різниця складе 5 дБ.

Тепер для цього випадку різниця між мінімумом і максимумом становитиме 5 дБ. Аналогічним чином можна обчислити й інших значень вихідного опору. Для 0 Ом отримаємо 0 дБ, для 25 Ом отримаємо 3 дБ, для 100 Ом – 6,5 дБ, а для 300 Ом – 9 дБ.

Зовсім небагато теорії

Смартфон, комп'ютер чи топовий кінотеатр – кожен із них має підсилювач, завдання якого сформувати коливання вихідної напруги звуковий частоти(ЗЧ).

Ці коливання напруги змушують динамічні головки випромінювати звукові хвилі. Але середній рівеньвихідної напруги далеко не однаковий для різних класів пристроїв.

Підсилювач ЗЧ (УЗЧ) смартфону видає в середньому 200 мВ (міліВольт). Навушники ж, підключені до виходу УЗЧ, мають конкретну величину активного і реактивного опорів для різних частот напруги, що подається. Усереднене значення сум цих опорів називається імпедансом.

Для простоти і щоб випадково не перейти до розрахунку свого УЗЧ з ідеальними параметрами, а потім не зануритися в узгодженнях імпедансу, вважатимемо, що сума внутрішніх опорів навушників – константа у всьому діапазоні частот.

У повній відповідності до закону Ома, на різних пристроях вони звучатимуть по-різному, адже на них подаватимуться різні величини напруги, а імпеданс вважаємо постійною і незмінною величиною.

Це означає, що за таких умов через випромінювач або динамічну головку протікатиме неоднакова кількість струму, на що навушники відреагують зниженням або збільшенням рівня гучності.

Рекомендації: 17 найкращих вакуумних навушників
, 5 найкращих навушників до 1000 рублів
, на що впливає чутливість навушників і яка краще

Проблема вибору

Серед тисяч моделей різних типів з унікальним поєднанням характеристик легко заплутатися, але залишимо осторонь всю сукупність їх переваг та недоліків, розділивши по групах з урахуванням лише одного параметра – опору.

Його величина для виробів коливається від 8 до 600 Ом, але для прикладу візьмемо наймасовіші та найдоступніші – канальні навушники-вкладиші з імпедансом від 16 до 64 Ом, адже зрозумівши головний принцип, ви зможете орієнтуватися у виборі цих аксесуарів для будь-якого пристрою.

Навушники для смартфона

Мобільний телефон – річ компактна та нормальним адекватним рішенням є вибір саме вкладишів, які займають менше місця порівняно зі старшими моделями. Але в контексті огляду, правильніше відштовхуватися не від їхнього розміру.

Щоб порівняти такі параметри як гучність, споживану потужність (не останній аргумент для гаджета з акумулятором), чутливість – важливо знати діапазон значень опору вкладишів, а також рівень напруги на виході смартфона УЗЧ. Ні та, ні інша група характеристик таємницею не є:

Технічні характеристики хороших навушників

Гучність та потужність

Щоб оцінити ступінь впливу імпедансу на якість відчуттів від прослуховування музики, спочатку порахуємо струм, який протікатиме у випромінювачі. Від його величини залежить гучність звучання, а також споживана потужність.

Візьмемо найпоширеніші 16 Ом моделі та побачимо, що:

Вважаємо потужність:

10 найкращих студійних навушників

Чутливість

Насамперед, ця характеристика, що вказує на те, як зміниться рівень звукового тиску (гучності) при зміні вхідного сигналу на певну величину.

Що характеристика чутливості – тим навушники голосніше звучать. Проте надто велика чутливість додасть до музики власні шуми підсилювача та електричні наведення різної природи.

Зрозуміти ступінь впливу опору на чутливість трохи складніше - справа в тому, що далеко не всі виробники сповіщають споживача про величину чутливості, а вона залежить від імпедансу.

У кращому випадку, на коробці вказана чутливість взагалі без одиниць виміру, але іноді вказують дБ/мВт – у цих одиницях співвідношення на всіх частотах однаково.

8 кращих навушників Sony

На підтвердження цих слів, поставте уявний експеримент – поверніть регулювання звуку на максимум у підсилювачі із підключеною акустикою. Чи збільшилася потужність? Чудово.

А тепер відключіть дроти колонок та крутіть регулювання – як змінюється потужність? Ніяк.

Опір ланцюга споживача прагне нескінченності. Струм не протікає. Потужності немає. Тому, підключаючи на вихід УЗЧ навушники з різним опором, Ви гарантовано отримаєте величини потужності підсилювача, що не збігаються.

Як не помилитися

Але, якщо немає можливості зробити розрахунок, то можна запам'ятати просте рішення:

Тематичні матеріали: 16 найкращих ігрових навушників з мікрофоном
5 кращих бездротових накладних навушників
, 5 найкращих навушників для гри на гітарі
, 5 найкращих навушників з кістковою провідністю звуку
, 7 найкращих навушників Denon
, 7 кращих навушників Sennheiser
, 8 найкращих арматурних навушників
Як вибрати навушники для прослуховування музики на телефоні та комп'ютері
, Ремонт навушників своїми руками

Зовсім небагато теорії
Якщо коротко відповісти на поставлене запитання, то відповідь звучала б так: Причина криється в неоднакових значеннях рівня вихідного сигналу на різних пристроях, які використовуються для прослуховування музики з одними і тими ж навушниками.

Смартфон, комп'ютер чи топовий кінотеатр – кожен із новачків на виході має підсилювач, завдання якого сформувати коливання вихідної напруги звукової частоти (ЗЧ). Ці коливання напруги змушують динамічні головки випромінювати звукові хвилі. Але середній рівень вихідної напруги далеко не однаковий для різних класів пристроїв. Підсилювач ЗЧ (УЗЧ) смартфона видає в середньому 200 мВ (міліВольт), а головний пристрій Hi-End класу може працювати на одиницях Вольт і навіть більше! Навушники ж, підключені до виходу УЗЧ, мають конкретну величину активного і реактивного опорів для різних частот напруги, що подається. Усереднене значення сум цих опорів називається імпедансом.

Для простоти і щоб випадково не перейти до розрахунку свого УЗЧ з ідеальними параметрами, а потім не зануритися в узгодженнях імпедансу, вважатимемо, що сума внутрішніх опорів навушників – константа у всьому діапазоні частот. У повній відповідності до закону Ома, на різних пристроях вони звучатимуть по-різному, адже на них подаватимуться різні величини напруги, а імпеданс вважаємо постійною і незмінною величиною. Це означає, що за таких умов через випромінювач або динамічну головку протікатиме неоднакова кількість струму, на що навушники відреагують зниженням або збільшенням рівня гучності.
Проблема вибору
Серед тисяч моделей різних типів з унікальним поєднанням характеристик легко заплутатися, але залишимо осторонь всю сукупність їх переваг та недоліків, розділивши по групах з урахуванням лише одного параметра – опору. Його величина для виробів коливається від 8 до 600 Ом, але для прикладу візьмемо наймасовіші та найдоступніші – канальні навушники-вкладиші з імпедансом від 16 до 64 Ом, адже зрозумівши головний принцип, ви зможете орієнтуватися у виборі цих аксесуарів для будь-якого пристрою.
Навушники для смартфона
Мобільний телефон – річ компактна та нормальним адекватним рішенням є вибір саме вкладишів, які займають менше місця порівняно зі старшими моделями. Але в контексті огляду, правильніше відштовхуватися не від їхнього розміру. Щоб порівняти такі параметри як гучність, споживану потужність (не останній аргумент для гаджета з акумулятором), чутливість – важливо знати діапазон значень опору вкладишів, а також рівень напруги на виході смартфона УЗЧ. Ні та, ні інша група характеристик таємницею не є:
Середнє значення імпедансу для обраної групи - від 16 до 32 Ом, хоча виробляються моделі з опором 64 Ом;
Пересічний смартфон рідко може похвалитися вихідною напругою більш ніж 200 мВ.

Гучність та потужність
Щоб оцінити ступінь впливу імпедансу на якість відчуттів від прослуховування музики, спочатку порахуємо струм, який протікатиме у випромінювачі. Від його величини залежить гучність звучання, а також споживана потужність. Візьмемо найпоширеніші 16 Ом моделі та побачимо, що:
Якщо
I (сила струму) = U (напр.) / R (опір)
то для самих рядових моделей, при максимальному режимі гучності на смартфоні (на виході 200 мВ) значення струму становитиме:

I(A)= 0,2В /16Ом = 0.0125 А чи 12,5 мА

Але якщо підключити 32 Ом-ну модель, то струму протікатиме рівно вдвічі менше:

I(A)= 0,2В /32Ом = 0.00625 А або 6,25 мА

Це означає, що навушники з вищим імпедансом будуть помітно тихішими.
Вважаємо потужність:
W(потужність Вт)=I(сила струму, А)*U(напр.)

За значення імпедансу 16 Ом максимальне споживання становитиме – 2,5 мВт, а 32 Ом – 1,25 мВт. Для покупця це означає, що високоомні навушники будуть звучати тихіше, але економніше витрачати заряд акумулятора. Низькоомні ж, навпаки - набагато голосніше, при цьому споживаючи більше струму вони, нехай ненабагато, але знижують час автономної роботи смартфона.
Чутливість
Насамперед, ця характеристика, що вказує на те, як зміниться рівень звукового тиску (гучності) при зміні вхідного сигналу на певну величину. Що характеристика чутливості – тим навушники голосніше звучать. Проте надто велика чутливість додасть до музики власні шуми підсилювача та електричні наведення різної природи.

Зрозуміти ступінь впливу опору на чутливість трохи складніше - справа в тому, що далеко не всі виробники сповіщають споживача про величину чутливості, а вона залежить від імпедансу. У кращому випадку, на коробці вказана чутливість взагалі без одиниць виміру, але іноді вказують дБ/мВт – у цих одиницях співвідношення на всіх частотах однаково. Можливо це і простіше для пересічного покупця, тільки прив'язка чутливості до потужності взагалі не допоможе у виборі!

Змінюючи гучність налаштуваннями на телефоні або підсилювачі, Ви не змінюєте потужність, а лише рівень вихідної напруги. Щоб взагалі мати можливість оперувати словом «потужність» – потрібний споживач.

На підтвердження цих слів, поставте уявний експеримент – поверніть регулювання звуку на максимум у підсилювачі із підключеною акустикою. Чи збільшилася потужність? Чудово. А тепер відключіть дроти колонок та крутіть регулювання – як змінюється потужність? Ніяк. Опір ланцюга споживача прагне нескінченності. Струм не протікає. Потужності немає. Тому, підключаючи на вихід УЗЧ навушники з різним опором, Ви гарантовано отримаєте величини потужності підсилювача, що не збігаються.
Це говорить про те, що 16-ом навушники з чутливістю 97 dB/мВт, зобов'язані видавати на кожен витрачений мвт 97 dB звуку, і такий же 32-ом аксесуар з аналогічною чутливістю, при підключенні до одного джерела точно будуть працювати з різним фактичним рівнем гучності, видаючи різну потужність.

Таким чином, 32-омні навушники звучать помітно тихіше, адже щоб забезпечити однаковий струм при різному опорі потрібно прикласти різну напругу, а його на виході УЗЧ може і не вистачити.
Як не помилитися
В ідеальному випадку для підбору опору навушників щодо опору до конкретної техніки треба знати максимальний рівеньнапруги, яка можлива на виході УЗЧ без спотворень. Маючи цю інформацію, досить легко порахувати величини струму і фактичну потужність для навушників з різним опором.
Але, якщо немає можливості зробити розрахунок, то можна запам'ятати просте рішення:
більш низькоомні навушники забезпечать більший рівень гучності при високій чутливості (можливі шуми та спотворення). Ідеальне рішення для смартфонів та плеєрів, де обмежена вихідна напруга УЗЧ.
високоомні – будуть помітно тихіше за низької чутливості (наведення просто не можуть вплинути на звучання, їхня амплітуда занадто мала для цього), але вимагають наявності підсилювача з великим рівнем вихідної напруги – хороше рішеннядля стаціонарної техніки.

Ця стаття буде присвячена розбору польотів широкого асортименту навушників та одному з головних показників – їх імпедансу. 16, 32 або 320 Ом - який опір вибрати і на що він впливає?

Зустріти на вулиці людину із навушниками можна повсюдно. Хтось звик до компактних вкладишамабо навушникам вставного типу. Для когось еталоном гарного звуку стали стильні накладнінавушники. Є й ті, для кого якість – визначальний фактор: на голові таких меломанів ви можете спостерігати монітори. Незважаючи на таку різноманітність моделей, навряд чи знайдуться слухачі, знайомі з такими характеристиками, як: імпеданс, опір, вихідна потужність. А якщо слова і здаються знайомими, то пов'язати всі ці терміни воєдино вийде далеко не у багатьох.

Таємниця цифр

Припустимо, що ви зважилися на придбання нової моделі навушників. Питання бюджету відставимо убік, оскільки товщина гаманця у кожного покупця своя. Відразу звернемо увагу на характеристики.

Уважний покупець напевно звертав увагу на низку незрозумілих фізичних характеристик, нанесені на красиві коробки. Нижче наведено фотографію з вирізками трьох різних моделей навушників відомих брендів:

На що звернути увагу при покупці? Отже, маємо три моделі з різними характеристиками:

Характеристики моделі А:

Frequency Response– Діапазон відтворюваних частот: 10 Hz – 20 kHz;
Impedance- Опір: 22 OHM;
SPL– Рівень гучності: 111 dB (+/- 3 dB);

Характеристики моделі B:

Frequency Response– Діапазон відтворюваних частот: 5 Hz – 40 kHz;
Impedance- Опір: 32 OHM;
SPL– Рівень гучності: 102 dB (+/- 3 dB);

Характеристики моделі C:

Frequency Response– Діапазон відтворюваних частот: 5 Hz – 35 kHz;
Impedance- Опір: 250 OHM;
SPL– Рівень гучності: 96 dB (+/- 3 dB);

Частотний діапазон.Усі три моделі мають абсолютно різні числові характеристики. Наше ж завдання: визначити, які навушники відчуватимуть комфортніше з портативним плеєром або смартфоном. Найширший діапазончастот, що відтворюються у моделі B: від 5 Гц до 40 кГц(При тому, що людське вухо сприймає діапазон всього від 16 до 20 000 Гц). Таким чином, частотний діапазон всіх трьох моделей влаштує будь-якого, навіть найвибагливішого слухача. При виборі навушників середньої цінової категорії цей параметр перестав бути визначальним, а носить швидше маркетинговий характер.

Опір. Ось тут ми й дійшли до найцікавішого: всі три моделі кардинально відрізняються одна від одної. Давайте розберемося, на що впливає показник імпедансуі яке оптимальне значення опорудля використання у парі зі смартфоном?

Усі навушники поділяються на дві категорії: низькоомніі високоомні, причому градація цього поділу залежить від їх типу. Так, повнорозмірні навушники, з імпедансом до 100 Омвважаються низькоомними; вище 100 Ом – високоомними. Навушники внутрішньоканальноготипу («затички» чи вкладиші) із показником опору до 32 Ом – низькоомні; вище 32 ОМ – високоомні.

В акустичному світі повнорозмірних колонок та динаміків все просто: є колонка на 30 Ватт із опором у 8 Ом. Підключаємо до лівого та правого каналу відповідний 8-омний підсилювач і насолоджуємося гучним звуком. Ситуація з навушниками набагато складніша і заплутаніша. Тільки у наведеному вище прикладі ми зіткнулися з трьома опорами:

• модель A - 22 Ома;
• модель B - 32 Ома;
• модель С – 250 Ом.

На питання: які навушники найкраще підійдуть до смартфону, рядовий покупець упевнено відповість, що найкраща модель – модель із мінімальним опором. "Низькоомні навушники, у зв'язці зі смартфоном, звучатимуть голосніше, а для високоомних потрібен окремий потужний підсилювач", - ось загальноприйняте твердження продавця-консультанта середньостатистичного магазину електроніки. «Сідайте, поки що двоєчка», – сказав би мій шкільний викладач із фізики і ось чому.

У той момент, коли ви збільшуєте гучністьвідтворення музики на вихідному сигналі змінюється не рівень потужності, а напруга. І лише напруга безпосередньо впливає на потужність. Для цього із шкільного курсу фізики достатньо згадати дві простих формулизакону Ома:

Таким чином, для визначення того, які ж навушники гратимуть Гучніше, а гучності яких в умовах використання виключно смартфона буде недостатньо, слід звертати увагу не тільки на показник опору навушників, але і на максимальний рівень напругищо видає порт мініджек вашого смартфона або плеєра. З цим показником практично всі виробники електроніки не поспішають знайомити нас. Дізнатися чіткий вольтаж на виході міні-жеку можна, як правило, тільки за схемами пристрою, знайти які нелегко.

Порівнювати дві різні моделі за гучністю слід не за рівнем потужності, а за рівнем споживаної напруги. Чутливість навушників з меншим опором більша, ніж у високоомної моделі. Але як це відбивається на часі автономної роботи смартфона?

Навушники та iPhone

Модель А, з опором у 22 Омадійсно звучатиме голосніше, але разом з цим і споживатиме більше струму. Як наслідок, 32-омна модель Вдозволить відтворювати смартфону музику довшеяк мінімум на чверть. Представлені ж на ринку смартфони, мають максимальну вихідну напругу не більше 150 - 200 мВ, Що недостатньо для розгойдування навушників з опором більше 100 Ом.

Якщо ж отримана на високоомних навушниках гучність цілком влаштовує, на вас чекає приємний бонус – значне зниження енергоспоживання акумулятора.

Тепер відкриємо особи моделей, розглянутих у цій статті. Ось імена всіх трьох моделей:

Найправильнішим варіантом навушників для використання у зв'язці з iPhone - низькоомна модель. Це справді найгучніша з розглянутих моделей зі стандартним діапазоном звукових частот.

Наступна модель Audio-Technica ATH-CKR10має хороший діапазон відтворення та чималий опір у 32 Ом. Враховуючи те, що навушники представляють категорію вкладишів, вони забезпечують гарний рівень звукоізоляції, і вихідної напруги смартфона буде достатньо досягнення оптимальної гучності.

Зрештою, модель навушників-моніторів Beyerdynamic DR 990 Pro– німецький зразок у сфері професійного мастерингу. Якість звучання цих навушників позаздрить будь-який дорогий конкурент, але високий рівень опору в 250 Ом робить їх використання з iPhone неможливим. Для DR 990 Pro та навушників цієї категорії потрібен окремий підсилювач або аудіо-плеєр із потужною звуковою картою.

Навушники, що йдуть в комплекті з iPhone, можуть похвалитися такими характеристиками:

Опір: 23 OHMS
Чутливість: 109 DB
Частотний діапазон: від 5 Hz до 21 kHz.

Сам виробник дає чітку відповідь: використовувати високоомні навушники з iPhone без додаткових аксесуарів недоцільно.

Варіанти отримання гарного портативного звуку

Якщо ж ідея отримання якісного звуку зі смартфона вас, як і раніше, не залишає, готуйтеся витратити свої кровні на придбання зовнішнього.

Високоомні навушники справді звучать кращесвоїх низькоомних побратимів і ось чому. За рахунок високого рівня опору навушників, підсилювач віддає менше струму (при вищій напрузі), а це запобігає хвилевим спотворенням на його каскаді. Більше того, навушники з великим опором мають більш рівномірні амплітудно-частотні характеристики (наслідок збільшеної кількості витків на магнітній подушці динаміка), а за умови низького опору з боку підсилювача, АЧХ можуть залишатися практично незмінними.

Ще однією альтернативою отримання якісного звуку є використання так званих однодрайверних арматурних навушників.

Зовні вони нічим не відрізняються від традиційних вкладок, але мають піднятий діапазон середніхі високихчастот, що забезпечує «чисте та прозоре» звучання.

Нарешті, раз і назавжди вирішити проблему мук перед вибором навушників може купівля плеєра з високим рівнем вихідної напруги.

На відміну від смартфонів та недорогих плеєрів, Hidiszвстановлений потужний підсилювач. Перевага на особу: 2,2 Впроти 100-150 мВу смартфона. Використання подібних плеєрів відкриває перед меломаном широкий асортимент високоомних навушників із справжнім якісним звучанням.

Імпеданс навушників визначає опір навушників залежно від частоти. На відміну від резистора, навушники можуть різний вид кривої імпедансу.

Імпеданс та чутливість навушників

Побічно імпеданс впливає на чутливість навушників (до напруги), ніж опір у навушників нижче, тим частіше чутливість (до напруги) вища для навушників даного форм-фактора (за розміром діаметра мембрани динаміка). У високоомних навушників зазвичай чутливість нижче.

Залежність чутливості до напруги обумовлена ​​рівнем струму, що протікає через котушку індуктивності, чим опір менше, тим вищий струм. При орієнтирі на "гучність" від вільно вибраного джерела варто звертати увагу на більш високу чутливість до напруги та меншого опору.

При вираженні чутливості до потужності опір не чинить на чисельну величину чутливості ніякого впливу, а величина чутливості до потужності між різними навушниками демонструє в основному загальну ефективність системи (вплив маси дифузора, потужність магнітної системи і т.п.)

Низькоомні навушники та портативні джерела

Низькоомні навушники, як правило, вимагають високого рівня струму від підсилювача при низькій напрузі, в той час як високоомні навушники вимагають високої напруги при низькому рівні струму, що руйнує деякі стереотипи про те, що ніж опір навушників, тим краще для портативних пристроїв. Насправді низькоомні навушники зазвичай грають голосніше, але на противагу набагато швидше розряджають батарею пристрою через підвищене споживання струму. Другою неприємною особливістю для низькоомних навушників та великого споживання струму є більш важкий режим для підсилювача, які при великій віддачі струму посилює сигнал з більшим рівнем спотворень.

Таким чином, якщо портативне джерело має низьку вихідну напругу, то високоомні навушники будуть тихо грати, але якщо вихідна напруга біля джерела близько 1 В і вище, то розумніше використовувати навушники від 32 Ом і вище, це дасть і більше якості і батарея пристрою буде розряджатися повільніше.

Якщо опір у навушників низькоомний, то при виборі підсилювача треба звертати увагу на те, чи підсилювач спроектований для роботи безпосередньо з низькоомним навантаженням. Телефони та недорогі плеєри зазвичай працюють з мінімальними спотвореннями з навантаженнями від 100 Ом і при цьому мають не високу максимальну вихідну напругу, через що низькоомні навушники звучать зі спотвореннями, а високоомні недостатньо голосно.

Низькоомні навушники зазвичай найбільш високочутливі і це часом призводить до проблеми "фонових шумів", коли в паузах чітко чути всі шуми джерела. У разі використання підсилювача з більшим рівнем сигналу в номінальному режимі роботи навушники з більш високим опором будуть більш вдалі.

Залежність АЧХ навушників від імпедансу

Чим більший опір навушників і менший повний вихідний опір підсилювача, тим АЧХ навушників менше змінюватиметься. Також вірно і те, що чим менше діапазон зміни кривої імпедансу по опору, тим менше змін в АЧХ.

Іншими словами, якщо опір у підсилювача нульовий, а навушники високоомні, то АЧХ залишиться незмінною. Якщо опір підсилювача буде високим, а опір у навушників низьким, то АЧХ буде змінено близько до пропорцій кривої імпедансу навушників. Якщо імпеданс навушників і повний вихідний опір є прямими, то АЧХ не зміниться.

Типові криві імпедансу навушників та їх взаємодія з підсилювачем

Нагадаємо, що типових кривих повного опору підсилювача три види

Взаємодія конкретних навушників типами підсилювачів відображається у звітах навушників

Динамічні внутрішньоканальні навушники

Як правило, у таких навушників крива імпедансу пряма та АЧХ таких навушників змінюється тільки при підключенні до підсилювачів з нульовим опором в області середніх та високих частот і підвищеним в області низьких частот. При підключенні до підсилювачів із постійним повним вихідним опором або нульовим – АЧХ не змінюється. Поширені номінали опорів – 16 та 32 Ом.

Приклади

Арматурні внутрішньоканальні навушники однодрайверні

У цього типу навушників крива імпедансу відносно рівна в області низьких частот і має два підйоми, локальний в районі 1-2 кГц і поступовий підйом в області високих частот. Завдяки таким підйомам, багато однодрайверних арматурних навушників комфортно звучать в області верхніх середніх частот і високих. Лише при підключенні до підсилювача з нульовим опором АЧХ не змінюється, для двох типів, що залишилися (постійний не нульовий опір і нульовим опором в області середніх і високих частот і з підвищенням в області низьких частот) - АЧХ змінюється пропорційно кривим імпедансів.

Приклади

Арматурні внутрішньоканальні навушники багатодрайверні

У цього типу навушників крива імпедансу навушників може бути який завгодно, тому лише при підключенні до підсилювача з нульовим опором АЧХ не змінюється, для двох типів, що залишилися (постійний не нульовий опір і нульовим опором в області середніх і високих частот і з підвищенням в області низьких частот ) - АЧХ змінюється пропорційно кривим імпедансів. Цей тип навушників один із найпримхливіших і найменш передбачуваний для узгодження з підсилювачем, якщо немає даних вимірювань.

Приклади

Динамічні повнорозмірні навушники

У більшості випадків на кривій імпедансу є локальний підйом в області низьких частот і підйом на найвищих частотах. При підключенні до підсилювача з нульовим опором АЧХ не змінюється, для двох типів, що залишилися (постійний не нульовий опір і нульовим опором в області середніх і високих частот і з підвищенням в області низьких частот) – АЧХ змінюється пропорційно кривим імпедансів.

Приклади

• Часто можна зустріти твердження, що за рівному значенніопору навушників та підсилювача буде найкраще поєднання, т.к. у цьому випадку підсилювач буде здатний дати найбільший рівень потужності. З математичної погляду часом так воно і буде, але на практиці це не більше ніж міф, т.к:
  

  • дуже часто у підсилювачів при опорі менше 100 Ом існує обмеження струму для навантаження нижче 100 Ом і відповідно при рівному опорі вже максимальної потужностіможе не бути
  • якість звучання ніяк не пов'язана з однаковістю опору навушників та підсилювача
  • нижчий опір підсилювача забезпечує потенційно більше демпфування
  • нижчий опір підсилювача менше впливає на підсумкову АЧХ
  • більш високий опір забезпечує потенційно нижчі спотворення, за рахунок меншої залежності від температури котушки індуктивності навушників (головна перевага струмових підсилювачів)

  Як вимірюється імпеданс

  Для вимірювання імпедансу сигнал подається ланцюжок з одного каналу навушників та додатковий резистор, де рівень сигналу оцінюється у двох точках схеми. По різниці амплітуд сигналу за відомого опору резистора визначається опір навушників на заданій частоті.

  
  

  Знайшли друкарську помилку в тексті?Виділіть та натисніть Ctrl+Enter. Це не потребує реєстрації. Дякую.

  2014-02-16T01:32

  2014-02-16T01:32

  Audiophile"s Software

  Пролог

  Навушники зазвичай мають імпеданс у діапазоні від 16 до 600 Ом (а деякі – і більший). То яке значення імпедансу навушників є найкращим? Відповідь багато в чому залежить від того, куди ви збираєтесь їх підключати.

  Який краще?

  Чи краще навушники з низьким імпедансом, ніж із вищим? Яким є оптимальне значення імпедансу? Ось кілька важливих рекомендацій (хоча й у дещо спрощеному вигляді):

  • Якщо ви шукаєте навушники для використання з портативним плеєром або ноутбуком, слід надати перевагу навушникам з імпедансом 16 - 32 Ом і чутливістю хоча б 100 дБ/мВт. Існують також навушники з великим імпедансом, аж до 80 Ом, досить чутливі для роботи з деякими портативними пристроями, особливо якщо вам не потрібна занадто висока гучність. Але практично, чим менше імпеданс, тим краще сумісність з пристроями, що працюють від батарей.
  • Якщо ви не знаєте вихідного імпедансу пристрою-джерела, краще утриматися від використання арматурних навушників, оскільки вони можуть небажаним чином взаємодіяти з високим вихідним імпедансом, що призведе до відверто поганого звучання.
  • Якщо ваше джерело відповідає Європейським нормам максимальної гучності (їм відповідають багато сучасних телефонів, що навіть продаються за межами Європи), тим більше важливо вибрати навушники з імпедансом 16 Ом та чутливістю 100 або більше дБ/мВт. Сумісні з Європейськими нормами пристрої мають менший рівень вихідного сигналу, ніж більшість інших портативних пристроїв.
  • Якщо ви використовуєте спеціальний підсилювач для навушників або ЦАП, ознайомтеся з їх специфікаціями або інструкціями, щоб дізнатися про діапазон рекомендованих значень імпедансу навушників.
  • Якщо ви дивитесь у бік навушників з чутливістю менше 100 дБ/мВт, ознайомтеся з хоча б п'ятьма першими абзацами цієї статті.

  Різний імпеданс навушників

  Імпеданс практично всіх непрофесійних акустичних динаміків лежить у діапазоні 4 – 8 Ом. Це полегшує роботу розробникам підсилювачів, ресиверів, etc., т.к. вони практично точно знають, яким буде імпеданс навантаження. Але з навушниками справи трохи інакше. Існує кілька стандартів, тому імпеданс змінюється в широких межах, залежно від розробника, а також залежно від пристроїв, для яких розробляються навушники: портативні пристрої, побутові, студійне/професійне обладнання. Діапазон – від 16 до 600 (у 40 разів більше) Ом. Це є причиною значної кількості проблем сумісності.

  Чому імпеданс важливий

  Джерела призначені для навушників, здебільшого, дають зовсім різні значення потужності з різними імпедансами навушників. Наприклад, портативний плеєр Clip+ може забезпечити 16 мВт для 16 Ом і лише 0.8 мВт для 300 Ом. FiiO E7 може видати понад 100 мВт на 16 Ом, але всього 2.8 мВт на 600. Деякі джерела – наприклад, Mini3, FiiO E9 – взагалі несумісні з низькоомним навантаженням.

  Достатня гучність

  Більшість джерел забезпечує щонайменше 5 мВт потужності для 16 Ом. Для навушників із чутливістю 100 дБ/мВт (рекомендований мінімум для портативу) це дасть 107 dBSPL (звуковий тиск), що знаходиться в діапазоні 105 dBSPL – 115 dBSPL, який для більшості людей відповідає достатньому рівню гучності. Дивіться More Power.

  Який імпеданс вважається найвищим?

  Я не чув про якісь жорсткі рамки, але в більшості випадків 100 Ом і вище визначається як «високий імпеданс». Такі навушники найчастіше не призначені для портативного використання. Також 32 Ом і нижче можна з упевненістю назвати «низьким імпедансом», такі значення підходять для застосування будь-де. Таким чином, залишається невизначена ділянка між 32 і 100 Ом, в якій придатність навушників для тих чи інших цілей визначають інші фактори.

  Внутрішньоканальні навушники з врівноваженим якорем

  Багато внутрішньоканальних моніторів класу high-end використовують технологію врівноваженого якоря. Прикладами є в тому числі внутрішньоканальні моделі Shure, Etymotic, Ultimate Ears, etc. Ці навушники зазвичай мають імпеданс між 16 і 32 Ом, але їх фактичний імпеданс значною мірою залежить від частоти. 21-омні Ultimate Ears SuperFi 5, наприклад, змінюють свій імпеданс від 10 до 90 Ом. Подібні відхилення імпедансу часто призводять до небажаної взаємодії з вихідним імпедансом джерела.

  Чому імпеданс навушників так сильно варіюється?

  Для цього є безліч причин:

  • Уподобання, що історично склалися- До появи перших портативних пристроїв, що добре звучать, більшість високоякісних навушників підключалося або до домашньої стереосистеми, або до професійного студійного обладнання. З причин простоти та дешевизни у 60-х – 80-х такі пристрої мали високий вихідний імпеданс. У них просто використовувалися великі опорищоб створювати падіння напруги з виходів на колонки (так до цих виходів можна було підключати навушники).
  • Застарілий стандарт 1996-го- У 1996 році було введено стандарт на вихід під навушники - 120 Ом - очевидно, більше, ніж було б зручно для розробників відповідного обладнання. Згодом Stereophile висловив свою думку про цей стандарт: «Хто б це не придумав, він явно живе у світі мрій». Низький вихідний імпеданс дає безліч переваг, але непродуманий стандарт все ще продовжує впливати на розробку високоомних навушників.
  • Високий імпеданс вітається для high-end навушників- У цьому випадку може бути кілька вагомих аргументів на користь високого імпедансу навушників. Високий імпеданс дозволяє використовувати більше витків у звуковій котушці динаміка. Це може підвищити ефективність рухомої системи та зменшити кількість необхідних компромісів, покращуючи звучання загалом. Також високоомним навушникам для розгойдування потрібно менший струм, що часто призводить до зменшення різноманітних спотворень. Високий імпеданс робить звучання навушників менш залежним від вихідного імпедансу джерел, у тому числі менш чутливим до довжини трипровідного кабелю та якості конектора (jack, mini-jack, etc). Практично завжди підсилювачі дають менше спотворень на навушниках із вищим імпедансом.
  • Революція iPod сприяє зниженню імпедансу- На 2009 рік було продано понад 200 мільйонів iPod"ів. До iPod були інші портативні пристрої. Можна навіть сказати, що з урахуванням музичних мобільних телефонів ми маємо більше одного мільярда використовуваних портативних пристроїв. Це важливо, оскільки пристрої, що працюють від батарей, не можуть нормально працювати з високоомними навушниками. Таким чином було форсовано розробку відповідних навушників з низьким імпедансом. Але це йде врозріз із першими трьома пунктами; таким чином ми маємо переваги для high-end та пережитки минулого проти величезного маркетингового потенціалу мільярда портативних пристроїв.

  Які навушники я можу використовувати для свого пристрою?

  Це головне питання, яким задається більшість людей Щоб відповісти на нього, необхідно визначитись із трьома речами:

  • Вимоги до потужності- Чи достатньо джерела потужності, щоб розкачати цю пару навушників до достатнього рівня гучності? Згадані вище рекомендації щодо 100 дБ/мВт швидше за все допоможуть відповісти на це питання. Якщо навушники мають меншу чутливість (або вона не вказана), дивіться статтю More Power .
  • Вихідний імпеданс пристрою- Дізнатися його проблематично, оскільки вихідний імпеданс більшості пристроїв невідомий. Але ідея в тому, щоб дотримуватися правила 1/8, описане у статті про вихідний імпеданс. Якщо ви помножите імпеданс джерела на вісім, ви отримаєте мінімальний імпеданс навантаження, яке рекомендується використовувати з цим пристроєм. Підсилювач FiiO E9, наприклад, має вихідний імпеданс 10 Ом. Таким чином, якщо ви хочете бути впевнені в максимумі якості, його слід використовувати з навушниками з імпедансом 80 і вище Ом.
  • Спотворення джерела- Деякі джерела мають проблеми із низькоомним навантаженням. Лампові підсилювачі без вихідних трансформаторів, наприклад, дають із низькоомними навушниками значно більше спотворень.

  Чи можна помилково пошкодити щось?

  Використання неналежних для цього пристрою навушників, як правило, не зашкодить нічого, крім звуку. Однак деякі джерела здатні видавати на виході дуже великі значення і тому справді можуть пошкодити високочутливі навушники. Але це відбудеться лише в тому випадку, якщо ви збільшите рівень гучності далеко за розумні межі, тобто швидше за все це може статися лише випадково. Деякі підсилювачі для навушників мають перемикач рівня посилення, щоб запобігти подібним випадкам.

  Коли виникає потреба в підсилювачі для навушників чи ЦАП?

  Насамкінець

  ТЕХНІЧНА ЧАСТИНА

  Напруга та струм

  Щоб зрозуміти, що таке імпеданс важливо мати хоча б загальне уявлення про напругу та струм. Вольтаж аналогічний тиску води, тоді як струм є аналогом потоку води (наприклад, галонів/хвилину). Якщо ви пустите воду з вашого садового шлангу без насадки, ви отримаєте великий потік води і зможете швидко наповнити нею відро, але тиск біля краю шлангу при цьому практично дорівнює нулю. Якщо ви скористаєтеся невеликою насадкою, тиск (напруга) буде значно більшим, але потік води зменшиться (потрібно більше часу, щоб наповнити те відро). Ці дві величини пов'язані зворотною залежністю. Високий тиск зазвичай відповідає малому потоку, і навпаки. Те саме справедливо і для напруги/струму.

  Насадки для шлангу

  Грубо кажучи, імпеданс аналогічний до розміру насадки для шланга. Високоомні навушники подібні до вузької насадки. Щоб отримати більше води, необхідний вищий тиск (напруга). Низькоомні навушники швидше відповідають нагоди наповнення відра без насадки, вимагаючи більший потік і не надто високий тиск. Більшість виходів під навушники добре годиться абодля першого, абодля другого випадку, але не обох. Тому важливо знати, з чим ви маєте справу, та відповідним чином підбирати навушники.

  Імпеданс навантаження (навушників)

  Імпеданс навушників – чому він важливий, від чого залежить і на що впливає. Як вибрати навушники з оптимальним значенням імпедансу.