Чем выше импеданс наушников тем

Что означает сопротивление наушников и как оно влияет на звук

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 – Сопротивление: 32 OHM;
SPL – Уровень громкости: 102 dB (+/- 3 dB);

Характеристики модели C:

Frequency Response – Диапазон воспроизводимых частот: 5 Hz – 35 kHz;
Impedance – Сопротивление: 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:

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, 32-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 32 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 OHMS
Чувствительность: 109 DB
Частотный 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 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 меломаном 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.

Источник

Низкий и высокий импеданс в наушниках – как выбрать

Всё больше и больше людей слушают музыку или подкасты через наушники смартфона, например, по дороге на работу или во время управления автомобилем. Выбирая наушники, стоит обратить внимание на технические характеристики каждой модели. Важным понятием в этом вопросе является сопротивление наушников.

Что такое сопротивление наушников?

Говоря просто, импеданс является одним из параметров, которые характеризуют наушники. Он выражается в омах (Ом) и определяет взаимосвязь между электрическим током и напряжением в цепях переменного тока.

Другими словами, он определяет кажущееся сопротивление катушек динамика наушников. Это значение существенно влияет на качество звука, генерируемого устройством – оно отвечает за громкость и четкость звука.

Низкий или высокий импеданс в наушниках?

Трудно дать однозначный ответ на этот вопрос – многое зависит от ваших индивидуальных предпочтений и способа использования оборудования. Если вы часто слушаете музыку или подкасты через портативные MP3-плееры, более низкие значения импеданса будут полезны. Песни ваших любимых исполнителей будут звучать громко и четко, а устройство не будет потреблять слишком много электроэнергии.

С другой стороны, если важнее не громкость, а качество звука, выберите более высокое сопротивление. Такие наушники будут генерировать более детальные тона – вы сможете услышать каждое нажатие клавиши или гитарную струну. Помните, однако, что этот тип решения обычно требует дополнительных инвестиций. Речь идёт о специальных усилителях.

Стандартный импеданс для наушников-вкладышей и внутриушных составляет от 16 до 32 Ом, для накладных и охватывающих моделей – от 32 до 64 Ом.

На что ещё обратить внимание при покупке наушников?

Сопротивление наушников это ещё не всё. Также стоит обратить внимание на другие параметры и свойства наушников. Какие аспекты играют наиболее важную роль в этом случае?

Среди прочего, большое значение имеют следующие аспекты:

Какой дизайн наушников выбрать?

Конструкция наушников также чрезвычайно важен. На рынке вы найдёте открытые, закрытые и полуоткрытые наушники. Первые обеспечивает хорошую циркуляцию воздуха и свободный поток звуков, но при этом меньше гасят звуки, поступающие из окружающей среды. Пользователь будет слышать внешние шумы, а находящиеся рядом люди услышат звуки, издаваемые наушниками. Этот тип наушников подходит для домашнего использования, где количество возможных отвлекающих шумов весьма ограничено.

Закрытые наушники имеют прочный, герметичный корпус, однородные и гладкие оболочки без каких-либо отверстий. Они гарантируют хорошую изоляцию от шума и суеты окружающей среды. Любители музыки смогут слушать свои любимые музыкальные произведения без каких-либо проблем, даже в шумной и неблагоприятной обстановке (например, в трамвае, автобусе или на улице). Однако, эта свобода действий достигается ценой ограниченной вентиляции – в результате уши, при длительном использовании, подвержены раздражению и дискомфорту. Такие наушники очень часто используются профессиональными студиями звукозаписи.

Полуоткрытые наушники сочетают в себе преимущества двух ранее описанных моделей. Это довольно компромиссное решение. Они позволяют воздуху циркулировать и в то же время значительно уменьшают количество звуков, достигающих уха пользователя. Они устраняют эффект отражения акустических волн в мембране благодаря отверстиям, расположенным на внешней стороне корпуса.

Какой тип наушников выбрать?

Охватывающие наушники относительно большие, покрывают всё ухо, не сдавливая тканей. В свою очередь, накладные наушники опираются на внешнюю сторону ушных раковин. Они имеют оголовье, соединяющее динамики – его размер может быть отрегулирован по ширине головы.

Наушники, носимые непосредственно в ушном канале (интратекальные), обеспечивает большую свободу действий. Как и наушники-вкладыши, размещаемые в ушной раковине (но за пределами слухового прохода).

Источник

Импеданс наушников. Толкование

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):

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:

Какие наушники я могу использовать для своего устройства?

Это главный вопрос, которым задаётся большинство людей. Чтобы ответить на него, необходимо определиться с тремя вещами:

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?

Если данные конкретные наушники играют недостаточно громко, либо же имеют другие проблемы с имеющимся устройством, скорее всего вам поможет дополнительный усилитель или DAC. Но эти устройства могут явиться причиной новых проблем. Если имеющееся устройство уже обладает достаточно низким выходными импедансом и достаточной выходной мощностью, добавление усилителя приведет скорее к ухудшению, чем к улучшению. Смотрите Headphone Amps/Dacs Explained.

Напоследок

Лучше всего следовать вышеописанным рекомендациям, если конечно вы не совершенно уверены, что некоторые наушники будут эффективно работать с некоторым устройством.

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)

В этой статье говорится о двух различных импедансах — импедансе наушников (обычно легко определяется) и импедансе источника (определить тяжело). Идеальный источник имеет нулевой выходной импеданс. Это значит, что он подаёт одно и то же значение напряжения на любую нагрузку. На практике источники с импедансом ниже 1 Ом считаются «нуль-омными» источниками. Голубая окружность на рисунке ниже (слева) изображает идеальный источник напряжения, голубой резистор в центре — выходной импеданс. Резистор справа соответствует импедансу нагрузки (наушников). Если выходной импеданс не равен нулю, напряжение источника при подключении нагрузки будет уменьшаться. Чем выше выходной импеданс, тем меньшее напряжение подается на нагрузку. Это падение вытекает из формулы: Vн = Vист * (Zн / (Zн + Zист) ). Более подробное разъяснение читайте в статье Википедии Делитель напряжения.

R или Z

Сопротивление измеряется в омах и обозначается буквой R. Оно обычно измеряется с помощью постоянного тока, это именно то, что измеряют цифровые мультиметры. Импеданс является понятием более сложным и измеряется с помощью переменного тока. Правильным является обозначение величины с помощью буквы Z (но кое-кто всё же использует R). Так как музыка — сигнал изменяющийся во времени, т. е. не постоянный, в качестве характеристики наушников выбирается именно импеданс. Импеданс складывается из активного сопротивления (R), а также реактивных емкостного и индуктивного сопротивления. Очень немногие наушники ведут себя как обычные резисторы, большинство же имеют значительную индуктивную составляющую и как минимум небольшую емкостную. Это то, что называют реактивной нагрузкой, и матчасть здесь несколько сложнее, чем простой Закон Ома.

Измерение импеданса

Вы не можете измерить импеданс наушников с помощью цифрового мультиметра (хотя многие тщетно пытаются). Чем больше реактивная составляющая импеданса, тем менее точными будут такие измерения, так как мультиметр измеряет лишь активное сопротивление на постоянном токе — R, не импеданс Z. Сопротивление на постоянном токе практически всегда меньше, чем импеданс на переменном. В то же время измерение импеданса с помощью переменного тока даёт значение лишь для одной конкретной частоты, потому лучше всего построить зависимость импеданса от частоты в виде графика. Для выполнения этой задачи необходимо специальное оборудование, которое может отслеживать одновременно и ток, и напряжение в пределах всей полосы звуковых частот. Лично я использую Prism Sound dScope.

Импеданс может меняться

Теоретически все пассивные наушники (не содержащие какой-либо электроники с собственным питанием) имеют импеданс, изменяющийся в зависимости от частоты. Как было сказано выше, они ведут себя не так, как обычное сопротивление, на которое бы мы подали звуковой сигнал. Кривая окрашенная в золотой цвет на графике ниже отражает импеданс (в омах) внутриканальных наушников Ultimate Ears SuperFi 5 Pro. Вы можете видеть, что импеданс соответствует заявленным 21 Ом лишь на частотах ниже 200 Гц. Он возрастает до 90 Ом примерно к 1200 Гц и падает до 10 Ом к 11 кГц:

В то время как импеданс изменяется с частотой, то же самое происходит и с фазой. В данном случае «фаза» — это временной сдвиг между пиковыми значениями напряжения и тока. Чем больше фазовый сдвиг, тем больше реактивная составляющая нагрузки. Как правило, чем больше фазовая задержка, тем труднее управлять нагрузкой. Белая кривая на графике выше изображает фазовую задержку в градусах. Обычный резистор имеет практически нулевую фазовую задержку во всем диапазоне звуковых частот.

Компромиссы при разработке наушников

Динамики колонок или наушников обладают движущейся массой. Диффузор динамика подвешен таким образом, чтоб он мог перемещаться. Жесткость подвески, вес мембраны, а иногда и корпус, в котором всё это размещено, вместе формируют собственную резонансную частоту свободных колебаний. Основной резонанс полноразмерных наушников обычно находится в области низких частот, потому большинству высококачественных динамиков для контроля данного резонанса требуется определенное демпфирование. Если же его не контролировать, это может привести серьезному ухудшению эффективности динамика на НЧ. Импеданс имеет пиковое значение именно на этой резонансной частоте. Вот популярная модель наушников Sennheiser HD280, демонстрирующая выраженный резонанс на 75 Гц:

Что насчет обычных затычек?

Подавляющее большинство динамических (не арматурных) наушников-затычек, имеющих разумную цену, обладают номинальным импедансом 16 или 32 Ом, причем реальные значения отличаются всего на 1-2 Ом. Вот распространенные Sony MDR-EX51, имеющие в большей части диапазона импеданс 17 Ом, с подъемом до 18 Ом на их резонансной частоте 5 кГц:

High-end наушники

А вот 300-омные Sennheiser HD 650, импеданс которых изменяется от 305 до 530 Ом:

Информация от спонсора

Компьютерная служба «Позитив»: профессиональный ремонт и настройка устройств под управлением Android. Здесь Вы можете быстро и недорого произвести настройку Android. Гарантия качества.

Источник