Что означает сопротивление наушников и как оно влияет на звук. Импеданс наушников

Импеданс - это номинальное сопротивление наушников. Если использовать доступные аналогии, то электрический провод можно сравнить со шлангом. Ток - вода в шланге, а сопротивление - узкая насадка, которая делает поток воды меньше, но мощнее. От показателя сопротивления зависит, какую громкость и качество звука данная модель обеспечит при подключении к определенным источникам.

По значению импеданса наушники делятся на два типа: низкомные и высокоомные. Низкоомными считаются наушники с сопротивлением до 100 Ом, а для "затычек" - до 32 Ом. Высокоомные модели - наушники с сопротивлением от 100 до 600 Ом.

На что влияет импеданс наушников? 1.

Высокоомные наушники очень требовательны, они полностью показывают себя лишь с аудиотехникой высокого класса, потому что high-end аудиосистемы имеют специальные предусилители. Если подключить такие наушники к среднестатистическому смартфону или плееру, они будут звучать тихо из-за недостатка выходной мощности. 2.

Но это существенно только для мощных моделей портативной электроники. Если Вы покупаете наушники для таких смартфонов, ориентированных на воспроизведение музыки, обычно они способны давать большое выходное напряжение, есть смысл присмотреть дорогие высокоомные наушники. Однако для подавляющего большинства плееров, смартфонов замечательно подойдут наушники с сопротивлением 16 Ом. 3. Качество звучания

Но этот параметр будет важен для Вас только в том случае, если речь идет о выборе наушников для дорогой аудиосистемы. Если Вы не планируете подключать новые наушники к устройствам с ламповыми усилителями, покупать модели с импедансом выше 100 Ом бесполезно. Резюме
Для плееров и ноутбуков, а также для всех не флагманских смартфонов можно смело выбирать наушники с импендансом 16-32 Ом и чувствительностью от 100 дБ. Такой аксессуар обеспечит достаточный уровень громкости и точно будет совместим с Вашим устройством.

Не каждый знает, что импеданс наушников представляет собой сопротивление при входе .

Как раз от этого параметра будут варьироваться прочие технические характеристики. Нужно смотреть на значение импеданса, поскольку более низкий, который равняется менее, чем 25 Ом, не нуждается в большом объеме энергии. Получается, чтобы высокое качество воспроизводилось на ура, не потребуется слишком много энергетических затрат. Подобное приспособление прекрасно подойдёт для мобильников или же плееров. Понятно, если использовать более мощные наушники, то им потребуется гораздо больше энергии. Импеданс подобных изделий превышает 25 Ом. Следует отметить, что данное сопротивление способно наилучшим образом защитить от перегрузок. Если сопротивление превышает 25 Ом, то спектр устройств, с которыми можно применять наушники, особенно возрастает.

Для наушников, которыми пользуются ди-джеи, требуется применять более мощные модели с высоким сопротивлением. Если же рассматривать приспособления с низким импедансом, то важно отметить, что они более восприимчивы к повреждениям, особенно, если применяются мощные усилители.

Каким должен быть импеданс?

При подборе наушников весьма важно учитывать, какие именно приборы будут применяться. К примеру, если это ноутбук, то сопротивление будет достаточным в 16 или 20 Ом, а чувствительность может равняться 100. Если же речь идёт об европейских стандартах, то предпочтительнее не брать приспособления с мощностью больше 16 Ом. В любом случае в инструкции, которая прилагается к технике, указываются данные о том, какие именно наушники, которые подойдут лучше всего. Если не учитывать импеданс, то это может привести к печальным последствиям, поломке устройств. Каждая модель может иметь свои особенности, различные объёмы потребляемой энергии.

Чрезмерно важно учитывать, что любая из моделей наушников изготовляется со своими особенностями . Ведь модель должна быть подстроена под конкретные нагрузки, конкретные объёмы энергии . Таким образом, можно обеспечить безопасное использование изделий, потому не придётся беспокоиться об этом. Более того, в интересах обладателей наушников будет продлить их срок работы, потому также следует учитывать импеданс. С течением времени возникали разнообразные потребности в тех или иных наушниках. Было время, когда требовался высокий импеданс, но с 2009 года популярностью стали пользоваться модели с низким импедансом. Дело в том, что в больших объёмах выпускались плееры айпод, потому и нужны были подобные наушники. На сегодняшний день рынок может предложить огромный выбор моделей, среди которых можно отыскать приспособления с разными характеристиками.

Следует сделать вывод о том, что импеданс является значимой характеристикой, на которую следует смотреть при приобретении. Помните о том, что важно учитывать для использования какой именно техники приобретаются наушники. От этого и будет зависеть импеданс, поскольку разные приспособления могут порадовать большим или меньшим качеством звучания. Правильно подобранная модель обеспечить длительный срок работы.

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.

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.

Импеданс наушников описывает сопротивление наушников в зависимости от частоты. В отличие от резистора, наушники могут иметь разный вид кривой импеданса.

Импеданс и чувствительность наушников

Косвенно импеданс влияет на чувствительность наушников (к напряжению), чем сопротивление у наушников ниже, тем чаще чувствительность (к напряжению) выше для наушников данного форм-фактора (по размеру диаметра мембраны динамика). У высокоомных наушников как правило чувствительность ниже.

Зависимость чувствительности к напряжению обусловлена уровнем тока, протекающего через катушку индуктивности, чем сопротивление меньше, тем выше ток. При ориентире на "громкость" от свободно выбранного источника стоит обращать внимание на более высокую чувствительность к напряжению и меньшему сопротивлению.

При выражении чувствительности к мощности, сопротивление не оказывает на численную величину чувствительности никакого влияния, а величина чувствительности к мощности между различными наушниками демонстрирует в основном общую эффективность системы (влияние массы диффузора, мощность магнитной системы и т.п.)

Низкоомные наушники и портативные источники

Низкоомные наушники, как правило, требуют высокого уровня тока от усилителя при низком напряжении, в то время как высокоомные наушники требуют высокого напряжения при низком уровне тока, что рушит некоторые стереотипы о том, что чем ниже сопротивление наушников, тем это лучше для портативных устройств. На самом деле низкоомные наушники как правило играют громче, но в противовес гораздо быстрее разряжают батарею устройства из-за повышенного потребления тока. Второй неприятной особенностью для низкоомных наушников и большого потребления тока является более тяжелый режим для усилителя, которые при большой отдаче тока усиливает сигнал с большим уровнем искажений.

Таким образом, если портативный источник обладает низким выходным напряжением, то высокоомные наушники будут тихо играть, но если выходное напряжение у источника около 1 В и выше, то разумнее использовать наушники от 32 Ом и выше, это даст и больше качества и батарея устройства будет разряжаться медленнее.

Если сопротивление у наушников низкоомное, то при выборе усилителя надо обращать внимание на то, спроектирован ли усилитель для работы непосредственно с низкоомной нагрузкой. Телефоны и недорогие плееры как правило работают с минимальными искажениями с нагрузками от 100 Ом и при этом имеют не высокое максимальное выходное напряжение, из-за чего низкоомные наушники звучат с искажениями, а высокоомные недостаточно громко.

Низкоомные наушники как правило самые высокочувствительные и это порой приводит к проблеме "фоновых шумов", когда в паузах отчетливо слышно все шумы источника. В случае использования усилителя с большим уровнем сигнала в его номинальном режиме работы наушники с более высоким сопротивлением будут более удачны.

Зависимость АЧХ наушников от импеданса

Чем больше сопротивление наушников и меньше полное выходное сопротивлении усилителя, тем АЧХ наушников будет меньше изменяться. Также верно и то, что чем меньше диапазон изменения кривой импеданса по сопротивлению, тем также будет меньше изменений в АЧХ.

Другими словами, если сопротивление у усилителя нулевое, а наушники высокоомные, то АЧХ останется неизменной. Если сопротивление усилителя будет высоким, а сопротивление у наушников низким, то АЧХ будет изменена близко к пропорциям кривой импеданса наушников. Если импеданс наушников и полное выходное сопротивление представляют собой прямые, то АЧХ не изменится.

Типовые кривые импеданса наушников и их взаимодействие с усилителем

Напомним, что типовых кривых полного сопротивления усилителя три вида

Взаимодействие конкретных наушников типами усилителей показываются в отчетах наушников

Динамические внутриканальные наушники

Как правило, у таких наушников кривая импеданса прямая и АЧХ таких наушников меняется только при подключении к усилителям с нулевым сопротивлением в области средних и высоких частот и повышенным в области низких частот. При подключении к усилителям с постоянным полным выходным сопротивлением или нулевым - АЧХ не меняется. Распространенные номиналы сопротивлений – 16 и 32 Ом.

Примеры

Арматурные внутриканальные наушники однодрайверные

У этого типа наушников кривая импеданса относительно ровная в области низких частот и имеет два подъема, локальный в районе 1-2 кГц и в постепенный подъем в области высоких частот. Благодаря таким подъемам, многие однодрайверные арматурные наушники комфортно звучат в области верхних средних частот и высоких. Лишь при подключении к усилителю с нулевым сопротивлением АЧХ не меняется, для двух оставшихся типов (постоянное не нулевое сопротивление и нулевым сопротивлением в области средних и высоких частот и с повышением в области низких частот) – АЧХ меняется пропорционально кривым импедансов.

Примеры

Арматурные внутриканальные наушники многодрайверные

У этого типа наушников кривая импеданса наушников может быть какой угодно, поэтому лишь при подключении к усилителю с нулевым сопротивлением АЧХ не меняется, для двух оставшихся типов (постоянное не нулевое сопротивление и нулевым сопротивлением в области средних и высоких частот и с повышением в области низких частот) – АЧХ меняется пропорционально кривым импедансов. Этот тип наушников один из самых капризных и наименее предсказуемый для согласования с усилителем, если нет данных измерений.

Примеры

Динамические полноразмерные наушники

В большинстве случаев на кривой импеданса есть локальный подъем в области низких частот и подъем на самых высоких частотах. При подключении к усилителю с нулевым сопротивлением АЧХ не меняется, для двух оставшихся типов (постоянное не нулевое сопротивление и нулевым сопротивлением в области средних и высоких частот и с повышением в области низких частот) – АЧХ меняется пропорционально кривым импедансов.

Примеры

• Часто можно встретить утверждение, что при равном значении сопротивления наушников и усилителя будет самое лучшее сочетание, т.к. в этом случае усилитель будет способен отдать наибольший уровень мощности. С математической точки зрения в ряде случаев так оно и будет, но на практике это не более чем миф, т.к:
  

  • очень часто у усилителей при сопротивлении меньше 100 Ом существует ограничение тока для нагрузки ниже 100 Ом и соответственно при равном сопротивлении уже максимальной мощности может не быть
  • качество звучание никак не связано с одинаковостью сопротивления наушников и усилителя
  • более низкое сопротивление усилителя обеспечивает потенциально большее демпфирование
  • более низкое сопротивление усилителя меньше влияет на итоговую АЧХ
  • более высокое сопротивление обеспечивает потенциально более низкие искажения, за счет меньшей зависимости от температуры катушки индуктивности наушников (главное преимущество токовых усилителей)

  Как измеряется импеданс

  Для измерения импеданса сигнал подается цепочку из одного канала наушников и дополнительный резистор, где уровень сигнала оценивается в двух точках схемы. По разнице амплитуд сигнала при известном сопротивлении резистора определяется сопротивление наушников на заданной частоте.

  
  

  Нашли опечатку в тексте? Выделите и нажмите Ctrl+Enter . Это не требует регистрации. Спасибо.