Какое должно быть сопротивление наушников. Как выбрать хорошие наушники по техническим характеристикам. Полноразмерные динамические наушники

Импеданс наушников - это их сопротивление при входе. От него зависят многие технические и эксплуатационные их характеристики.

Если импеданс в наушниках низкий (25 Ом и менее), то они требуют меньшего количества энергии для обеспечения звучания высокого качества. Такие наушники хорошо подходят для использования с такими приборами, как музыкальные плееры, мобильные телефоны и другие портативные устройства.

А если импеданс наушников составляет более 25 Ом, то они требуют больше энергии для высокого уровня звучания. Такое сопротивление защищает их от возможных повреждений, вызываемых перегрузками. Подобные наушники можно использовать с широким спектром аудиотехнических устройств. Например, к ним относятся используемые для dj-инга модели, номинальное сопротивление которых составляет около 25-70 Ом.

Если импеданс наушников низкий, они становятся более восприимчивыми к повреждениям при использовании более мощных усилителей. Если вы, к примеру, подключите наушники с низким сопротивлением к dj-ской установке и будете использовать ее на полную мощность, вы их, вероятно, взорвете.

Итак, каков же оптимальный импеданс? Наушники, которые будут использоваться для прослушавания аудио с портативного плеера или ноутбука, в идеале должны иметь сопротивление около 16-20 Ом и чувствительность не менее 100 дБ/мВт. Если же ваш девайс соответствует европейским стандартам максимального объема, лучше всего выбрать наушники с сопротивлением 16 Ом, так как в таких устройствах максимальная мощность еще меньше, чем в остальных.

Важно учитывать импеданс наушников, так как всем моделям приходится работать с различными объемами электрической энергии и сопротивлениями. Каждая модель наушников специально рассчитывается и калибруется для соответствия конкретным объемам нагрузок. Это не только обеспечивает безопасность использования техники, но и продлевает ее жизненный срок.

Раньше, в 60-80 годы, зачастую применялся высоких импеданс наушников, так как выходная энергия устройств того времени была крайне высока. После начали применяться резисторы, понижающие выходное напряжение. В 1996 году был установлен стандарт на сопротивление наушников - 120 Ом. Это оказало значительное влияние на производство и разработку моделей с высоким импедансом, но в то же время тормозило дальнейшее развитие в других направлениях. В 2009 году началась массовая продажа плееров iPod, в результате чего аппаратура с низким сопротивлением обрела высокую популярность. Поэтому развитие наушников с низким импедансом получило новый толчок.

Итак, импеданс - одна из, пусть не самых, но все-таки важных характеристик наушников. Подбираемая вами модель должна соответствовать аудиотехнике, используемой вами, для достижения максимального качества звука и обеспечения стабильной нормальной работы. Поэтому следует обращать внимание на импеданс при покупке наушников и подбирать наиболее подходящую модель во избежание быстрого изнашивания и ухудшения качества работы.

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.

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

Зачем собственно это все знать? Иногда производители усилителей и плееров указывают, какое сопротивление наушников будет совместимо и на эту информацию полезно ориентироваться.

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: Добавить метки

Под сопротивлением наушников или импедансом понимается номинальное или полное сопротивление по переменному току / на входе наушников. Полное сопротивление складывается из резистивной и реактивной составляющей.

Выбирать наушники по сопротивлению нужно в соответствии с тем, с какой техникой вы собираетесь их использовать. Как правило, для использования с портативной техникой следует подбирать наушники с более низким импедансом, а для стационарной — с более высоким. Низкоомными наушниками условно считаются наушники с сопротивлением до 100 Ом. Для обычной 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.

У усилителей портативной техники жестко ограничен выходной уровень напряжения, но как правило, не имеет жесткого ограничения уровень тока. Поэтому обеспечить максимально возможную мощность для портативной техники могут только низкоомные наушники. 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, с ними усилитель работает с меньшим уровнем искажений.

Громкость наушников зависит в первую очередь от их чувствительности, а от сопротивления зависит то, 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 в нашем примере плеер ограничен 1 В. Однако стоит учесть, что чувствительность может указываться не к мощности, а к напряжению. Если для обоих наушников будет указана чувствительность, например, 110 дБ/В (чувствительность указана по отношению к В), то независимо от их сопротивления они будут играть одинаково громко (если у усилителя выходное сопротивление близко к нулю).

Кривая сопротивления наушников может отличаться в зависимости от типа наушников, например, для динамических полноразмерных в большинстве случаев на графике можно наблюдать низкочастотный резонанс.

По кривой Rz можно так же обнаружить дефекты и брак, если на кривой присутствуют сильные резонансы в узких полосах частот.

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 проследить, как меняется АЧХ. Видно, 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 с тем, как будет изменяться SPL (УЗД - уровень звукового давления) 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 частоте можно оценить на графике ниже.

Можно увидеть, что если, например, у усилителя внутреннее 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 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 более 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.

С бурным развитием информационных и коммуникационных технологий все чаще можно увидеть человека с наушниками в метро, на улице, дома. Если изначально они использовались для радиосвязи, то впоследствии аудиодевайс стал массовым средством потребления информации. Чтобы выбрать наиболее подходящую гарнитуру для своего смартфона или планшета, пользователю нужно разбираться в основных характеристиках устройства. Прежде чем рассмотреть, на что и каким образом влияет сопротивление в наушниках, разберемся, что такое импеданс. Зная эту информацию, можно продлить эксплуатационный срок техники.

Импеданс в наушниках дает сопротивление на входе . От этой характеристики зависят эксплуатационные и технические свойства портативных приборов для прослушивания звука. Чтобы узнать, сколько техника требует количества энергии для обеспечения хорошего звучания, в паспорте портативных девайсов указывается этот параметр.

Единица измерения электрического сопротивления проводящего элемента – Ом.

Для карманных аудиоплееров, современных смартфонов подходят наушники с номинальным сопротивлением 16-40 Ом. Такая величина обеспечивает высокое звучание устройства при низком уровне подачи исходящих сигналов. При подсоединении к гарнитуре со стандартными звуковыми картами с применением специальных усилителей выбирают аудиодевайс с высокими параметрами импеданса – 120-150 Ом. Приборы с высокоомным электрическим сопротивлением подходят профессионалам, которые работают на специальном оборудовании, имеющим повышенный уровень исходящего напряжения.

Разновидности аппаратуры в зависимости от значений сопротивления

На рынке мультимедийной аппаратуры производители предлагают широкий ассортимент различных устройств с различными техническими характеристиками: чувствительность, impedance, частотный диапазон. Исходя из того, какое наушники дают сопротивление, различают две разновидности аппаратуры: высокоомные и низкоомные приборы. Для полноразмерных и внутриканальных гарнитур параметры границ разделения различные.

1. Низкоомная гарнитура – устройства, импеданс которых для внутриканальных приборов не больше 32 Ом, для полноразмерных – не больше 100 Ом.
2. Высокоомные приборы – impedance которых для внутриканальных устройств более 32 Ом. Для полноразмерных значение должно быть более 100 Ом.

Кривая импеданса для разных видов устройств

Рассмотрим, какую информацию дает график зависимости частоты в пределах от 20 до 20000 Гц от сопротивления для различных разновидностей устройств.

Исходя из кривых импеданса, видно, что заявленное значение в гарнитуре отлично от реальных показателей.

Оптимальные значения импеданса для использования с различными устройствами

Чтобы приобрести приборы с хорошим диапазоном звукового воспроизведения, необходимо учитывать значения сопротивления. Чувствительность приборов с большим сопротивлением меньше, чем у низкоомных моделей. Поэтому время автономной работы технических устройств при использовании наушников с разным импедансом не совпадает. Рассмотрим оптимальные значения уровня потребляемого электрического напряжения для различных аппаратов.

1. Смартфон. Номинальное сопротивление для лучшего звучания наушников подойдет низкоомное (например, 22 Ом). В данном случае устройства, помимо хорошего звука, будут потреблять и больше тока. Чтобы на смартфоне музыку можно было воспроизводить дольше, выбирают 32-омную модель. При использовании устройств с iPhone подойдут модели со стандартными частотными звуковыми диапазонами в 22-32 Ом. Наушники-мониторы нецелесообразно применять без вспомогательных аксессуаров: портативного усилителя, аудиоплеера с мощной звуковой картой.
2. Плеер. Наиболее оптимальное сопротивление наушников для стандартного устройства – 16 Ом. Если аудиоплееры имеют более мощный выход (Hidisz или iHiFi), который обеспечивает уровень по электрическому напряжению больше 200 мВ, выбирают менее чувствительные устройства с импедансом в 32 Ом. Такие приборы уменьшают потребление тока и увеличивают время автономной работы.

При выборе прослушивающей техники учитывают следующие моменты:

• в реальности однодрайверные арматурные девайсы (Grado GR10, различные модели Klipsh, Etymotic) имеют среднее сопротивление выше, поэтому с ними аудиоплееры и смартфоны работают продолжительное время без подзарядки ;
• многодрайверная динамическая и арматурная техника обладает меньшим средним сопротивлением, поэтому смартфоны или плеера функционируют без подзарядки мало времени.

Портативный усилитель для оптимального звучания

Высокоомные наушники используют не только профессиональные музыканты, но и простые меломаны. Чтобы музыка прослушивалась с достаточной громкостью, нужно согласовать мощность динамиков с устройством. В этом случае воспроизводятся абсолютно все частоты, а звучание – качественное. Решить эту проблему помогает портативный усилитель для наушников — он обеспечивает высокую точность воспроизведения звука.

Принцип работы усилителя следующий: благодаря высокому значению импеданса в наушниках устройство отдает меньше тока, что предотвращает частотные искажения отдельных каскадов. Высокоомная гарнитура имеет равномерные амплитудно-частотные характеристики за счет использования усилителя.

Во избежание ухудшения качества работы наушников и их быстрого изнашивания при покупке техники обращают внимание на импеданс. Какой лучше – зависит от устройств, с которыми они будут взаимодействовать. Этот параметр должен соответствовать модели аудиотехники и прослушивающему устройству. Сопротивление для различных разновидностей наушников влияет на качество звука и обеспечение стабильной работы аудиоустройства.