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.

Сопротивление электрической цепи - это ее способность противостоять проходящему току. Единицы измерения данного параметра называются омами. Такое определение мы запомнили еще в школе, изучая учебник физики. То есть чем больше величина сопротивления, тем меньше электрического тока может проходить через данное устройство, и наоборот. Это относится и к , только сопротивление у них называется звучно и красиво - импеданс. Именно оно во многом определяет такие качества, как уровень помех и громкость звучания.

Чтобы слышать в своих наушниках сочный и ясный звук, подбирайте величину их сопротивления как можно ближе к параметрам усилителя. Иначе даже самая дорогая модель наушников не сможет показать себя во всей красе, и вы будете весьма разочарованы. Кроме того, несоответствие входного и выходного сопротивления может даже привести к порче оборудования. Например, взяв наушники с небольшим импедансом и подсоединив их к высокоомному выходному устройству, вы в результате получите массу искажений, а зачастую просто неприятный скрежет.

Если же все сделать с точностью до наоборот, вам придется постоянно подкручивать громкость звука, но все равно он будет слишком тихим. Очень высокое сопротивление наушников, безусловно, хорошо борется с помехами, но вместе с ними оно и уровень сигнала заметно снижает. Поэтому такая аппаратура годится только для профессиональных студий звукозаписи, где стоят достаточно мощные усилители. В этом случае высокий импеданс еще и нежные тоненькие мембраны наушников защищает - ведь от очень громкого звука они могут просто-напросто порваться. При выключении музыки вы услышите лишь тишину безо всяких помех - это большой плюс высокого сопротивления.

Но для того, чтобы слушать плеер или радио, вовсе не требуются высокоомные наушники - как уже упоминалось выше, они сделают звук слишком тихим. Самая приемлемая величина импеданса для повседневного использования - 32 ома. Бывают и 16-омные модели. Они дают возможность слушать музыку более громко, поэтому такие «уши» можно посоветовать любителям зажигательных композиций. Если же наушники нужны для слушания аудиокниг, например, то сопротивление в 32 ома или немного больше будет вполне подходящим.

Итак, выбирая наушники, внимательно читаем их характеристики. Импеданс от 250 ом и выше нужен только для мощной студийной аппаратуры. Если же вы ищете наушники для компьютера или плеера, остановитесь на моделях, у которых сопротивление составляет от 32 до 80 ом. Тем, кто любит очень громкое звучание, следует обратить внимание на величину импеданса в 16 ом.

Подготовлена интернет-магазином "130 dB"

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

Как известно, знание - сила, особенно в технических вопросах. Основные характеристики наушников, обычно указанные на упаковке, дают представление об их возможностях до прослушивания. Надо лишь разобраться, что к чему.

Чувствительность

Все сталкивались с ситуацией, когда одни наушники звучат громче других при том, что уровень на плеере (или смартфоне) выставлен одинаково. Часто этот факт связывают с разницей в мощности наушников. Но наушники - не усилитель, такая предпосылка в корне неверна.

На самом деле то, насколько громко зазвучат наушники, зависит от их чувствительности. Традиционно этот параметр лежит в пределах 90–120 дБ, причем для большинства моделей доступных на рынке эти рамки уже 95–105 дБ. Чувствительность показывает, насколько громко будут играть наушники при прочих равных. Чем она выше, тем выше максимальная громкость и меньше нагрузка на встроенный усилитель плеера или смартфона. Мной замечена еще одна прямая зависимость: чем дешевле наушники, тем меньше шансов, что их реальная (а не указанная в техническом паспорте) чувствительность будет высокой.

Наушники AKG K 315. Чувствительность - 126 дБ, импеданс - 32 Ом, максимальная входная мощность - 15 мВт.

Мощность

А вот в вопросе мощности не стоит гнаться за ваттами. Особенно когда основной источник музыки смартфон или портативный плеер. При высокой чувствительности достаточно нескольких милливат, чтобы музыка играла громко, а усилитель гаджета не перегружался и экономно расходовал заряд аккумулятора. Да, если выбрать наушники с высокой мощностью, звук, возможно (только возможно), получится солидным и напористым. Но продлится это не так долго, как вам бы хотелось - батарея гаджета под такой нагрузкой начнет стремительно разряжаться. Более того, нередки случаи, когда встроенный усилитель попросту не справляется с мощными наушниками. В итоге и звука хорошего не услышите (рыхлый неглубокий бас), и получите искажения на громкости выше средней.

Для наушников, используемых дома, высокая мощность уже не проблема, ведь предполагается, что они будут использоваться со стационарным усилителем. Тогда высокая мощность поспособствует высокому качеству звука.

Наушники Beyerdynamic DT 1350. Чувствительность - 129 дБ, импеданс - 80 Ом, максимальная входная мощность - 100 мВт

Сопротивление

Еще один фактор, существенно влияющий на качество звучания, расход энергии и в целом определяющий совместимость наушников с усилительной частью, - импеданс. С точки зрения физики импеданс несколько отличается от более понятного термина «сопротивление», но с потребительской точки зрения это не столь важно, поэтому на упаковке наушников вполне можно встретить и такое написание.

Любой усилитель имеет некоторый диапазон нагрузок, с которым он способен работать в оптимальном режиме. Величина импеданса наушников, измеряемая в омах, соответственно, определяет режим работы усилителя. В портативной технике обычно стоят усилители, рассчитанные на работу с импедансом от 16 до 32 Ом. Поэтому именно такие цифры вы встретите у большинства наушников. Однако вполне допустимо использовать с портативной техникой наушники с импедансом 40–60 Ом. Принципиальная разница состоит в том, что для работы последних потребуется больше мощности, а значит, увеличится расход аккумулятора. Также помните, что если сопротивление наушников значительно отличается от рекомендованного, усилитель будет работать во «внештатном» режиме, результатом чего могут стать искажения и общее понижение качества звука. А в крайних случаях, еще и приведет к выходу из строя усилителя или наушников.

Наушники Denon AH-C250. Чувствительность - 109 дБ, импеданс - 87 Ом, максимальная входная мощность - 100 мВт

Высокоомные наушники, чей импеданс исчисляется сотнями омов, стоит использовать только со стационарными усилителями. Чаще всего высокоомные наушники делают для профессиональных целей, хотя их также можно встретить и среди дорогих High End-моделей для бытового использования.

Внимание, если выбираете модель для дома: импеданс наушников должен попадать в пределы рекомендованного диапазона нагрузки, который указывается в технических данных усилителя. Вообще, большинство наушников и усилителей довольно четко делятся на низко- и высокоомные, так что особенных проблем с поиском подходящей пары возникнуть не должно.

Частотный диапазон

Частотный диапазон наушников, наверное, самая простая и понятная величина. Чем он шире, тем качественней звук. Выход заводских параметров за пределы слышимого диапазона, например, 5 Гц – 25 кГц, свидетельствует о том, что края этого самого слышимого диапазона будут воспроизведены без особых потерь. Может быть, потому что это простая величина, да еще и с большими цифрами, производители склонны ее приукрашивать. Часто встречаются стандартные цифры, типа 20 Гц – 20 кГц. И никаких указаний о том, при каких условиях были произведены измерения, не говоря уж о графике АЧХ. 20Г ц и правда могут быть, но с такой громкостью, что услышат их лишь приборы в глухой акустической комнате, где, возможно (только возможно), проходили замеры.

Наушники Sony MDR-1R. Чувствительность - 105 дБ, импеданс - 48 Ом, максимальная входная мощность - 1500 мВт, частотный диапазон - 4–80 000 Гц

Уши против цифр

В заключение обзора основных характеристик хочу избавить читателей от одной распространенной иллюзии, что «наушники с одинаковыми паспортными данными одинаково звучат». Ничуть.

При равном частотном диапазоне, одинаковых чувствительности, мощности и импедансе разные наушники, вероятней всего, заиграют совсем непохоже друг на друга. Поскольку наше впечатление от звучания формируется точностью реакции излучателя, формой частотной характеристики и ряда иных показателей, которые публикуются разработчиками крайне редко, а другие и вовсе не могут быть измерены. К сожалению или к счастью, но современные измерительные приборы еще не достигли тех высот, когда они научатся воспринимать музыкальный сигнал комплексно, как человек. Поэтому, изучив характеристики на предмет совместимости с остальным комплектом оборудования (источник, усилитель), соизмерив их стоимость со своим кошельком, нужно все-таки пойти и послушать их. Иначе никак.