Что значит сопротивление в наушниках и на что оно влияет

Нижняя граница

В левой части низкоомных нагрузок мы наблюдаем три точки пересечений.

Серая зона

Пересечение на 0.0007 Ом /-63 дБ(Ом). Какой бы сигнал не воспроизводился, при подключении более низкого сопротивления физически нельзя будет подать напряжении выше необходимого для получения 116 дБ при чувствительности наушников 100 дБ/мВт SPL. Серая зона строится без ограничения по току и в большинстве случаев это означает, что в этой области музыкальны сигнал будет сопровождаться сильными искажениями от клиппирования. Т.е. это тот уровень, где теоретически можно воспроизвести какие-нибудь импульсные сигналы или сфабриковать высокие цифры для мощности в PMPO.

Таким образом, по серой зоне ориентироваться нельзя.

Красная/желтая/зеленая зона

У AE-5 эти зоны совпадают.

Пересечение: 0.17 Ом /-15дБ(Ом). Эта величина нагрузки, ниже которой будет отчетливо слышен хрип из-за недостатка тока. По сути, именно эта граница должна обозначать минимально разрешенную при подключении наушников.

Но тут есть один нюанс. Так как пересечение происходит в зоне ограничения тока (косой скос графика), то это уже подразумевает, что ручка громкости должна быть установлена не на максимум, а для данного случая на уровень -19 дБ (разница между максимумами серой и зеленой зон).

Т.е. что бы мы услышали музыкальный сигнал без хрипа и явных искажений, на выходе усилителя без нагрузки должно быть установлено напряжение равным как 14.5 dBV -19 дБ = -4.5 dBV.

Если же ручка громкости будет установлена на максим, то на нагрузке в 0.17 Ом у нас будет напряжение -3 dBV, и до 0,7 Вт мощности, а на внутреннем сопротивлении усилителя установится напряжение 13,25 dBV и будет рассеиваться до 4,8 Вт (при подсчете мощности, ток считается с поправкой на -12 дБ в виде из-за плотности музыкального сигнала). Да, возможно реальные числа из-за ограничения тока по питанию будут ниже, но лишь дает вероятность, что может выйти из строя уже участок питания.

Тут вопрос, а достаточно ли мощный резистор на выходе усилителя и не будет ли фатальной проблемой случайное выставление максимального уровня громкости? А если на выходе будет воспроизведена не музыка, а технический сигнал в виде синуса или меандра с большой плотностью и соответственно большей мощностью?

Т.е. в теории мы считать можем что угодно, но очевидно, что в реальности в области очень низких значений сопротивления нагрузки мы не можем гарантировать жизнеспособность усилителя.

Из-за этого нижнюю границу хотелось бы, но нельзя определять только по громкости на выходе у наушников.

Голубая зона

Пересечение: 0.35 Ом / — 9 дБ(Ом). Это величина нагрузки, при которой сохранится качественный звук для работы усилителя в эквивалентном классе А. Тут уровень громкости должен быть выставлен как -24 дБ от максимального.

Итог по нижней границе

При определении нижней границы необходимо учитывать два фактора:

• Необходимый уровень громкости при отсутствии искажений
• Возможности усилителя, который не сгорит, если случайно выставить громкость выше необходимого.

Первый вариант можно протестировать и определить, второй чреват выходом из строя усилителя при тестировании.

Разумным вариантом на сегодняшний день будет делать проверку на условно низкое типичное сопротивление для наушников. На сегодняшний день это будет 8 Ом для редких наушников и 16 Ом для массовых.

Для AE-5 будет вывод, то усилитель поддерживает нагрузку в 8 Ом.

С учетом того, что в RAA минимальной нагрузкой при тестировании является 16 Ом, то при поправке на 12 дБ для музыкального сигнала оценку можно делать по нижней границе до 4 Ом.

Импеданс у разных типов головных телефонов

Полное сопротивление — это переменная величина, вариативность которой можно представить только после измерения ее во всем рабочем диапазоне частот, воспроизводимых наушниками. При этом характер этих изменений для разных типов головных телефонов будет различным, и определяется он конструкцией преобразователя электрических сигналов в механические колебания.

Преобразователи звука для наушников

В головных телефонах в основном используется 4 вида преобразователей звука:

• динамические;
• электростатические;
• орто- и изодинамические;
• арматурные.

Их характерные черты сведены с нижеприведенную таблицу.

Измерение импеданса головных телефонов

Импеданс любых пассивных наушников, не имеющих в своем составе электроники с собственным питанием, изменяется в зависимости от частоты. Измерить его величину при помощи обычного мультиметра, предназначенного для определения сопротивления, практически невозможно. Также имеет место такая зависимость — чем больше значение реактивной составляющей импеданса, тем меньшая точность будет у результатов.

Важно! Значение активного сопротивления, которое измерялось на постоянном токе, всегда будет меньше импеданса, определенного с помощью переменного тока. А измерение полного сопротивления при помощи переменного тока дает его значение только для одной из частот

Поэтому измерение импеданса необходимо осуществлять в полном диапазоне воспроизводимых наушниками частот с составлением реального графика его изменения от частоты. Проводят такие измерения с помощью специальной системы тестирования звука типа Prism_Sound_dSkope, способной одновременно регистрировать взаимные изменения тока и напряжения по всему диапазону рабочих частот.

Типовые графики импеданса головных телефонов и их взаимодействие с усилителями

Специалисты отмечают, что существует всего три типовых графика полного сопротивления усилителей звука. Все они представлены на рисунках ниже.

1. График полного сопротивления — выходного нулевого.
2. График полного сопротивления — выходного постоянного.
3. График сопротивления – нулевого: в зоне высоких и средних частот и увеличивающееся в зоне низких частот.

Как изменяется амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) конкретных головных телефонов в зависимости от согласования их импеданса с выходным сопротивлением разных типов усилителей звука, можно увидеть на приведенных ниже графиках:

Типовые графики с сопротивлением конкретных наушников

Существуют графики изменения импеданса в зависимости от типа конкретных головных телефонов и используемых в них преобразователей. Для наглядности они будут приведены ниже.

1. Внутриканальные динамические головные телефоны. Любые наушники этого типа имеют ровную линию импеданса во всем диапазоне рабочих частот (20-20000 Гц).
2. Полноразмерные динамические головные телефоны. Наушникам этого типа свойственен неравномерный характер кривой импеданса и в зоне низких, и в зоне высоких частот. Причинами ее отклонений служит резонанс и/или особенности конструкции собранного излучателя и корпусных деталей, в которых он спрятан. Кроме того, возможно изменение полученных результатов даже от того, где находятся головные телефоны — на голове специально изготовленного манекена или просто на столе.
3. Изодинамические (ортодинамические) наушники. Этот вид головных телефонов отличается ровной линией импеданса, которая возможна благодаря тому, что их излучатели представляют собой идеальную нагрузку для усилителей звука. Однако в некоторых случаях возможно резкое уменьшение сопротивления в диапазоне ультравысоких частот, что иногда может вызвать существенные искажения при прослушивании фонограмм.
4. Внутриканальные арматурные головные телефоны. Отличительной чертой внутриканальных однодрайверных арматурных наушников является непредсказуемое изменение кривой импеданса на различных частотах. Характерно, что ее подъем начинается от 500-600 Гц. Кроме того, практически во всех случаях присутствует подъем на средних (1000-3000 Гц) и высоких частотах звукового диапазона. Поэтому высокие частоты в этих головных телефонах воспроизводятся с минимальными искажениями.
5. Гибридные и многодрайверные наушники. В данной разновидности головных телефонов предсказать поведение кривой импеданса невозможно. Начиная от 500 Гц, она непредсказуемо изменяется, причем величина сопротивления может просесть до значения в 4 Ом. И это при указанных в сопроводительной документации 100 Ом на частоте 1 кГц.

Чувствительность

Прежде всего, эта характеристика, указывающая, как изменится уровень звукового давления (громкости) при изменении входного сигнала на определённую величину.

Чем выше характеристика чувствительности – тем наушники громче звучат. Однако слишком большая чувствительность добавит к музыке собственные шумы усилителя и электрические наводки различной природы.

Понять степень влияния сопротивления на чувствительность немного сложнее – дело в том, что далеко не все производители ставят потребителя в известность о величине чувствительности, а она зависит от импеданса.

В лучшем случае, на коробке указана чувствительность вообще без единиц измерения, но иногда указывают дБ/мВт – в этих единицах соотношение на всех частотах будет одинаково.

Изменяя громкость регулировками на телефоне или усилителе, Вы не изменяете мощность, а только уровень выходного напряжения. Чтобы вообще иметь возможность оперировать словом «мощность» – нужен потребитель.

8 лучших наушников Sony

В подтверждение этих слов, поставьте мысленный эксперимент – поверните регулировку звука на максимум в усилителе с подключенной акустикой. Увеличилась мощность? Отлично.

А теперь отключите провода колонок и крутите регулировки – как меняется мощность? Никак.

Сопротивление цепи потребителя стремится к бесконечности. Ток не протекает. Мощности нет. Поэтому, подключая на выход УЗЧ наушники с разным сопротивлением, Вы гарантировано получите несовпадающие величины мощности усилителя.

Это говорит о том, что 16-Ом наушники с чувствительностью 97 dB/мВт, обязанные выдавать на каждый потраченный мВт 97 dB звука, и такой же 32-Ом аксессуар с аналогичной чувствительностью, при подключении к одному источнику совершено точно будут работать с разным фактическим уровнем громкости, выдавая разную мощность.

Таким образом, 32-Омные наушники звучат заметно тише, ведь чтобы обеспечить одинаковый ток при разном сопротивлении нужно приложить разное напряжение, а его на выходе УЗЧ может и не хватить.

Что ещё учитывать при выборе: импеданс и конструкция наушников

На самом деле, вопрос сопротивления наушников сложнее, чем кажется на первый взгляд. Часто вообще нельзя точно сказать, низкое оно или высокое. И вот почему.

Наушники не работают на одной частоте, а воспроизводят весь слышимый человеком спектр. Поэтому у них сложное сопротивление, значение которого зависит от частоты — такая характеристика называется импедансом. Именно его указывают на коробках с наушниками, беря сопротивление для частоты 1 кГц.

В разных наушниках характеристика импеданса отличается. Например, в динамических и планарно-магнитных моделях импеданс линейный. То есть если на коробке написано, что он равен 32 Ом, то это справедливо для всего диапазона частот. Следовательно, снижается зависимость от источника, поскольку падение напряжения на всех частотах примерно одинаковое — АЧХ не будет искажаться от разного выходного сопротивления.

Высокоомные наушники звучат лучше

Высокоомные наушники звучат лучше

В арматурных наушниках импеданс нелинейный. Однодрайверные модели имеют подъём сопротивления на высоких частотах, что улучшает их контроль и не вызывает трудностей с подбором источника. У импеданса многодрайверных наушников множество подъёмов и спадов, а его неравномерность на всём диапазоне может достигать 100 Ом. Вот и получается, что на одной частоте они низкоомные, а на другой уже высокоомные.

Высокоомные наушники звучат лучше

Высокоомные наушники звучат лучше

Именно многодрайверные модели ведут себя непредсказуемо с разными источниками, особенно если те обладают высоким сопротивлением на выходе — разница в падении напряжения на разных частотах увеличивает неравномерность АЧХ. К тому же такие наушники могут подчеркнуть нелинейные искажения источника, поэтому им нужен качественный Hi-Fi плеер.

Высокоомные наушники звучат лучше

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.

Он погружается в море сравнительных схем, подключает школьный курс физики и придирчиво рассматривает материалы практических тестов разных моделей. Обычному слушателю глубоко забираться в технические дебри не нужно

Когда Вы подбираете наушники для смартфона, плеера, планшета или ноутбука, важно правильно сориентироваться в данных на упаковке

Сейчас мы разберем, что значит показатель импеданса 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?

Чувствительность

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.

Заряд аккумулятора

Но это существенно только для мощных моделей портативной электроники. Если Вы покупаете наушники для таких смартфонов, как HTC One M8 или LG G4, которые способны давать большое выходное напряжение, есть смысл присмотреть дорогие высокоомные наушники. Однако для подавляющего большинства плееров, смартфонов и других подобных гаджетов, замечательно подойдут наушники с сопротивлением 16 Ом.

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 нефлагманских 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.

После интервью наибольшее количество вопросов было связано характеристикой сопротивления наушников. Рассмотрим, на что влияет характеристика и с чем ее едят. Для лучшего усвоения материала мы будем последовательно выпускать материалы, собирать вопросы и комментарии и двигаться дальше. Прежде чем разобрать, на что и как влияет сопротивление наушников, разберемся, что это за заморская птица такая. И готовимся к тому, что здесь будут аж две формулы из стандартного школьного курса физики. Т.е. материал сложный и тяжелый.

Сопротивление наушников часто называют как импеданс или полным сопротивлением наушников.

С точки зрения терминов, где под сопротивлением подразумевается только активная (резистивная) часть, под импедансом (полным сопротивлением) подразумевается совокупность активного и реактивного сопротивления. Вспоминая школьный курс физики, мы знаем, что к реактивному сопротивлению относится емкость и индуктивность.

Конечное сопротивление наушников зависит от того, на какой частоте измерено сопротивление. На коробках часто приводят только активное сопротивление или изредка значение, полученное на частоте 1 кГц. К сожалению, редко указывают сопроводительные параметры и можно только гадать, какое значение импеданса у наушников на самом деле.

Если речь идет о динамических наушниках, то значения в виде 16, 24, 32 Ом и т.п. означают сопротивление лишь катушки индуктивности динамика и не учитывают сопротивление провода, пайки контактов и штекера. В реальности сопротивление наушников обычно на 1-3 Ом выше и немного различается между правым и левым каналом. Наиболее добросовестные производители честно указывают, что точность указанного сопротивления составляет 20 или 30% и это нормально (бурно возражает на это только маркетолог, никакие погрешности на коробке приводить нельзя – «правда» убивает продажи).

Для истинных меломанов

Полноразмерные наушники Sony WH-1000XM3

• Связь: Bluetooth 4.2
• Импеданс: 47 Ом
• Диапазон воспроизводимых частот: 4 – 40 000 Гц
• Чувствительность наушников: 104 дБ на 1 кГц
• Вес: 255 г
• Радиус действия: 10 м
• Время автономной работы: до 36 часов.

Одни из лучших беспроводных наушников 2020 года, которые идеально подойдут тем, кто ценит высочайшее качество звука в разных ситуациях – дома, на прогулке, в путешествии.

При включенном шумоподавлении Sony WH-1000XM3 проработают без подзарядки 30 часов, при выключенном – 36 часов.

Главная «фишка» Sony WH-1000XM3 – система активного шумоподавления, которая анализирует окружающий шум и создает ему противофазу: в этих наушниках вы будете слышать только музыку и больше ничего. Более того – эта система подстраивается под атмосферное давление и параметры вашей головы (форма, прическа, очки). Сегодня на рынке практически нет беспроводных наушников, которые могли бы соперничать в этом с Sony.

Это весьма надежная модель, в которой пластиковые детали укреплены металлом, то есть случайно сломать или повредить их практически невозможно. Наушники складываются, чаши поворачиваются так, как вам нужно. В комплекте есть кабель, который превращает эти наушники в обычные. При включенном шумоподавлении Sony WH-1000XM3 проработают без подзарядки 30 часов, при выключенном – 36 часов. Полностью модель заряжается всего за 2 часа с небольшим через Type C порт.

Важный плюс этой модели – программное обеспечение для Android со множеством настроек, которые позволяют выбирать параметры звука в зависимости от ситуации (прослушивание музыки дома, ходьба, транспорт), а также менять настройки эквалайзера.

Минусы. Амбюшуры в этой модели не съемные, а значит, через какое-то время они так или иначе износятся. А еще эти наушники не очень удобно использовать в качестве гарнитуры: микрофон встроен прямо в корпус, и если вы находитесь в шумном помещении или на улице, собеседник будет слышать не только вас, но и окружающие звуки. Для бега они, как и большинство полноразмерных наушников, тоже не подойдут: модель будет «елозить» по волосам, да и защиты от дождя или снега здесь не предусмотрено.

Выбираем лучший вариант гарнитуры для телефона

В настоящее время производители известных брендов специализируются на создании двух основных типов наушников, отличающихся по используемому сопротивлению в электрических проводах. В нашей статье мы рассмотрим технические характеристики на примере внутриканальных моделей. К их числу относятся гарнитуры с применением импеданса с показателем 16 и 32 Ом.

• 16 Ом является низкоомной моделью, она затрачивает больше энергии и при этом из усилителя выходят дополнительные шумы, которые создают помехи при прослушивании композиций. Если ваш телефон достаточно мощный, лучше избежать использования низкоомной версии.
• 32 Ом называется высокоомной версией, она снижает количество потребляемой энергии и не создаёт помех при воспроизведении, что значительно улучшает качество.

Конечно, из представленных вариантов использовать лучше 32 Ом. Он обладает лучшими показателями работы и повышает эффективность эксплуатации оборудования.

Не стоит забывать о технических характеристиках самого смартфона и показателях его производительности, от этого также будут зависеть параметры работы.

Зависит ли от сопротивления гарнитуры громкость звукового сигнала на выходе?

Также очень интересным вопросом для многих пользователей является зависимость громкости от импеданса в наушниках. Существует мнение, что при большем сопротивлении громкость увеличивается. Однако в данном случае принцип работы будет отличаться.

От того, какое сопротивление применяется в выбранной модели, будут зависеть многие показатели, описанные выше. Но на громкость звука главным образом влияет мощность усилителя (в нашем случае смартфона). При этом сопротивление не будет оказывать влияние на показатель громкости. Поэтому выбор модели зависит от ваших личных предпочтений и финансовых возможностей.

Оптимальная величина импеданса при совместной работе с различными устройствами

Импеданс — это один из основных параметров головных телефонов, величина которого оказывает существенное влияние на их совместимость с усилителем звукового сигнала и, в конечном итоге, на качество воспроизведения прослушиваемой фонограммы. Известно, что оптимальный режим работы любого усилителя звука задается величиной нагрузки его выходного каскада. При этом в случае подключения к источнику звука головных телефонов или акустических колонок именно импеданс преобразователей звука определяет, в каком режиме будет работать его усилитель. Поэтому, если потенциальный потребитель собирается купить головные телефоны, то ему необходимо точно знать, к какому именно устройству они будут подключены. А чтобы головные телефоны были более универсальны, можно самостоятельно сделать к ним усилитель.

Так, специалисты в области звуковоспроизведения, отвечая на часто задаваемый вопрос, сколько ом лучше, рекомендуют покупать наушники (в том числе и беспроводные) с импедансом:

• от 16 до 40 Ом — при подключении к смартфонам, МР-3-плеерам, планшетам и другим портативным устройствам, работающим от автономных источников питания;
• от 100 до 150 Ом — при совместной работе со стационарными усилителями мощности и звуковыми картами или акустическими колонками персональных компьютеров (ПК);
• от 150 Ом — при использовании дополнительного усилителя в процессе работы со стационарными усилителями мощности или звуковыми картами ПК;
• более 300 Ом — при работе с мощными усилителями класса Hi-Fi.

Выбирая модель головных телефонов, необходимо стремиться к тому, чтобы их импеданс совпадал с рекомендованным сопротивлением нагрузки, который указан в сопроводительной документации усилителя. В противном случае при прослушивании фонограмм могут возникнуть искажения, значительно ухудшающие качество звучания.

Важно! Высокая чувствительность низкоомных наушников может вызвать появление фонового шума. А использование высокоомных головных телефонов при работе с низкоомным усилителем звука приводит к существенному снижению громкости звучания фонограммы. Резюмируя вышеприведенную информацию, можно отметить, что вид и сопротивление головных телефонов нужно выбирать, исходя из их будущего преимущественного использования

При этом значение импеданса определить самостоятельно весьма затруднительно, так как для таких измерений необходимо специальное оборудование. Узнать сопротивление своих наушников можно в руководстве пользователя, прилагаемом к ним, а также в Сети по марке и модели. Какие еще критерии влияют на выбор наушников, можно узнать в нашем материале

Резюмируя вышеприведенную информацию, можно отметить, что вид и сопротивление головных телефонов нужно выбирать, исходя из их будущего преимущественного использования. При этом значение импеданса определить самостоятельно весьма затруднительно, так как для таких измерений необходимо специальное оборудование. Узнать сопротивление своих наушников можно в руководстве пользователя, прилагаемом к ним, а также в Сети по марке и модели. Какие еще критерии влияют на выбор наушников, можно узнать в нашем материале.

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 OHMSЧувствительность: 109 DBЧастотный диапазон: от 5 Hz до 21 kHz.

Сам производитель дает четкий ответ: использовать высокоомные наушники с iPhone без дополнительных аксессуаров нецелесообразно.