Para los amplificadores, a menudo puede ver una característica como la "impedancia de auriculares recomendada" como un rango de impedancias.
Los fabricantes suelen determinar esta característica subjetivamente, después de haber probado su amplificador con diferentes modelos de auriculares. Otros se centran en las características de los competidores y se adaptan a ellos, si las otras características son similares. Con este enfoque, los productos aparecen inevitablemente, para algunos de los cuales esta característica se exagera, y para otros se subestima. No existe una fórmula única para esta característica.
Pero, como sucede a menudo, si muchos fabricantes indican una característica similar (similar al "rango de frecuencia" para los auriculares), existe una falsa impresión de que hay algún estándar para esto.
Esta característica se puede derivar y calcular si abordamos este problema desde el significado original de la característica y generalizamos los datos de los fabricantes. Si los fabricantes toman estos datos subjetivamente, pueden considerarse empíricos y convertirse en un punto de referencia. Entendiendo el algoritmo de cálculo, siempre puede hacer la corrección necesaria.
Caracterización
La esencia principal de la característica es determinar con qué auriculares el amplificador podrá dar un nivel de volumen aceptable y al mismo tiempo funcionará cualitativamente (tiene buen sonido).
Sabemos que para los auriculares de alta impedancia, la limitación principal es el voltaje y para la corriente de baja impedancia. Dado que la principal diferencia se indica principalmente para el borde de los auriculares de alta impedancia, necesitamos determinar qué nivel de presión de sonido desde el punto de vista de la mayoría de los fabricantes es aceptable específicamente para los modelos de alta impedancia.
La muestra RAA incluía productos cuyos fabricantes recomiendan para auriculares con una impedancia de hasta 600 ohmios.
Modelo / nivel de voltaje máximo:
ASUS Essence One MK2 16.2 dBV
ASUS Essence 3 balanceada 16.5 dBV
ASUS Essence 3 Desequilibrio 15.7 dBV
ASUS Xonar Essence STX Hola 16.3 dBV
ASUS STRIX RAID DLX Hola 15.4 dBV
ASUS STRIX RAID PRO Hola 15.4 dBV
ASUS ROG Xonar Phoebus 15.4 dBV
Cary Audio HH-1 18.9 dBV
Creative Sound Blaster X7 LE 15.7 dBV
Creative Sound BlasterX AE-5 14.5 dBV
Creative Sound Blaster E5 14.8 dBV
Erzetich Perfidus 17.0 dBV
Erzetich Bacillus Tilia 18.1 dBV
Musatoff HA-4 14.8 dBV
MyST DAC 1866OCU V.2 17.6 dBV
OPPO HA-1 16.7 dBV
OPPO HA-1 Balance 24.5 dBV
Por referencia, se puede seleccionar la misma lista en la base de datos de mediciones RAA, pero con modelos adicionales, como El filtrado se realiza por marca.La lista muestra que el valor mínimo de voltaje para 600 ohmios es 14.5 dBV (el voltaje ya está expresado en decibelios).
Para los auriculares, el parámetro de sensibilidad se expresa tanto en voltaje como en potencia. La primera opción nos permite concluir que el "volumen" de los auriculares sin tener en cuenta su resistencia, lo cual es muy conveniente cuando comparamos auriculares con diferentes impedancias. La segunda opción muestra su eficiencia. Además, si fabrica los mismos auriculares, pero con diferente resistencia del inductor, entonces su eficiencia será la misma (la misma sensibilidad a la potencia), pero la sensibilidad al voltaje diferirá dependiendo de sus proporciones de resistencia como 10 * Log10 (R1 / R2).
Al calcular las relaciones de voltaje en decibelios, se utiliza la fórmula 20 * Log10 (V1 / V2), con una diferencia en la sensibilidad a la potencia de 10 * Log10 (R1 / R2).La relación de impedancia de 16 ohmios / 600 ohmios es de -15.7 dB y los auriculares con una resistencia de 600 ohmios serán 15.7 dB más silenciosos que los auriculares con una resistencia de 16 ohmios, con otros diseños iguales.
Por lo tanto, necesitamos determinar el nivel promedio de sensibilidad a la potencia entre los auriculares de alta impedancia, eliminando los auriculares con un diseño no estándar.
Porque Debido a que la muestra se necesita principalmente para el diseño de los auriculares para modelos de alta resistencia, y no estrictamente solo para modelos de alta resistencia, esto le permite seleccionar una amplia gama de modelos en un rango de resistencia más amplio y obtener un valor de sensibilidad promedio más adecuado.
Por referencia, la misma lista, pero con modelos adicionales de diseño no estándar o con amplificación activa. A continuación se muestran datos sobre auriculares con una resistencia de 150 ohmios.AKG K 340 ED 91.7 dB / mW SPL 398.6 Ohm
Beyerdynamic DT 770 Pro 250 Ohm 94.5 dB / mW SPL 254.4 Ohm
Beyerdynamic DT 880 Pro 95.6 dB / mW SPL 252.9 Ohm
Beyerdynamic DT 990 Pro 250 Ohm 93.4 dB / mW SPL 267.4 Ohms
Beyerdynamic DT 150 250 ohm 99.3 dB / mW SPL 280.1 Ohm
Beyerdynamic DT 250 250 ohm 101 dB / mW SPL 268.7 Ohm
Beyerdynamic DT 48 E 200 ohm 99.2 dB / mW SPL 200.1 Ohm
Beyerdynamic DT 660 mk 2 85.6 dB / mW SPL 568.6 Ohm
Beyerdynamic DT 770 600 ohm 96.6 dB / mW SPL 570.8 Ohm
Beyerdynamic DT 797 99.5 dB / mW SPL 259.4 Ohmios
Beyerdynamic DT 831 106.2 dB / mW SPL 348.2 Ohms
Beyerdynamic DT 911 106.5 dB / mW SPL 298.6 Ohmios
Beyerdynamic DT 931 107.3 dB / mW SPL 328.2 Ohms
Beyerdynamic DT 990 600 ohm 95.4 dB / mW SPL 612 Ohm
Beyerdynamic T1 99.3 dB / mW SPL 819.3 Ohmios
Beyerdynamic T70 99.6 dB / mW SPL 394.2 Ohmios
Beyerdynamic T90 97.6 dB / mW SPL 406.2 Ohmios
Beyerdynamic DT 250 250 Ohm Mod 103.1 dB / mW SPL 238.9 Ohm
Maestro alemán GMP 400 98.2 dB / mW SPL 292.8 Ohm
Maestro alemán GMP 435 S 111.9 dB / mW SPL 347.4 Ohm
Maestro alemán GMP 450 PRO 105.8 dB / mW SPL 301 Ohm
Maestro alemán GMP 8.300 D 99.9 dB / mW SPL 303.2 Ohms
MB Quart QP 400 98.8 dB / mW SPL 292.5 Ohms
Sennheiser HD 280-13 103.9 dB / mW SPL 405.9 Ohm
Sennheiser HD 700 94.4 dB / mW SPL 235.1 Ohm
Sennheiser PC 350 Xense 101 dB / mW SPL 253.9 Ohm
Sennheiser HD 600 100.6 dB / mW SPL 352.2 Ohmios
Sennheiser HD 650 100.5 dB / mW SPL 344.9 Ohm
Sennheiser HD 800 100.1 dB / mW SPL 429.4 Ohms
Sennheiser HD 800s 101.6 dB / mW SPL 442.8 Ohms
El valor promedio es 99.6 dB / mW. Para 600 ohmios, esto es 101.82 dB / V (la conversión se puede hacer a través de una
calculadora en línea )
Redondee todos los valores a enteros para el límite superior de 600 ohmios:
- Nivel de voltaje mínimo: 14 dBV
- Sensibilidad de auriculares a 600 ohmios: 102 dB / V
El nivel de presión acústica recomendado se obtiene como: 14 dBV +102 dB / V SPL = 116 dB SPL
Por lo tanto, para determinar el límite superior, solo necesitamos determinar a qué carga el amplificador no podrá proporcionar 116 dB SPL a una sensibilidad de auriculares de 100 dB / mW SPL.
A primera vista, la afirmación también parece cierta: en qué rango de resistencias conectadas, el amplificador proporcionará una potencia de 16 dBm para auriculares con una sensibilidad de 100 dB / mW. (16 dBm es una
calculadora en línea de 40 mW).
Pero, la segunda opción es incorrecta para calcular el límite inferior, porque la potencia predeterminada se calcula para el seno y no para la señal de música. Para limitar el voltaje, esto es insignificante, y para la corriente es necesario introducir una corrección adicional de +12 dB y operar con potencia "musical". Estas sutilezas se considerarán en un material separado.
116 dB SPL: ¿es mucho o poco? De hecho, si enciende la música y realiza mediciones con un medidor de nivel de sonido, en realidad, en lugar de los 116 dB SPL calculados, el valor promedio será aproximadamente 20 dB más bajo. Esto se debe al hecho de que la pista de música no es ruido continuo al volumen máximo, sino que consiste en secciones silenciosas y ruidosas con diferente densidad de energía. Por lo tanto, estos 20 dB son una especie de "factor de pico" y cuando se calcula el sonido de la música, se introducen como una corrección adicional. Si se realizan estudios más extensos que los realizados en el laboratorio RAA, este valor se ajustará hacia arriba o hacia abajo, pero en pequeña medida.
Es decir el valor calculado es de 116 dB SPL, pero en realidad será música con un nivel de presión sonora promedio de 96 dB SPL.Ejemplos de rango de impedancia de auriculares
Visualmente en el gráfico de voltaje máximo en el ejemplo de la nueva tarjeta de sonido Sound Sound BlasterX AE-5 se verá así:
Enlace a un gráfico interactivo para Creative Sound BlasterX AE-5La línea discontinua muestra el nivel de voltaje requerido para auriculares con una sensibilidad de 100 dB / mW para obtener una presión sonora de 116 dB SPL.
El eje X muestra el rango de carga, aquí por claridad, la escala es de 0.001 Ohms a 2000 Ohms. En informes generales, la escala se muestra en un rango más estrecho de 10 a 1000 ohmios.
En el eje Y, el voltaje a la salida del amplificador en dBV.
Porque el amplificador tiene una resistencia interna de 1.1 ohmios, luego, en la región de carga baja óhmica, el gráfico del hueco baja.
El área azul indica el funcionamiento del amplificador en clase A equivalente (el mejor modo en el que puede funcionar el amplificador de una tarjeta de sonido AE-5). El modo verde indica el área de operación en el modo de clase AB equivalente. El límite de la transición al modo B y el máximo antes del recorte es inferior a 1 dB y no es visible. La parte superior de la zona gris muestra el posible nivel de voltaje sin limitación de corriente.
Sobre clases equivalentes en el gráfico .
Límite inferior
En el lado izquierdo de las cargas de baja resistencia, observamos tres puntos de intersección.
Zona gris
Intersección a 0.0007 Ohm / -63 dB (Ohm). Cualquiera que sea la señal que se reproduzca, cuando se conecta una resistencia más baja, es físicamente imposible suministrar un voltaje más alto que el necesario para obtener 116 dB con una sensibilidad de auriculares de 100 dB / mW SPL. La zona gris se construye sin limitación de corriente y, en la mayoría de los casos, esto significa que en esta área la señal musical irá acompañada de una fuerte distorsión del recorte. Es decir Este es el nivel en el que teóricamente es posible reproducir cualquier señal pulsada o fabricar números altos para potencia en PMPO.
Por lo tanto, uno no puede navegar a través de la zona gris.
Rojo / amarillo / verde
En AE-5, estas zonas coinciden.
Cruzado: 0.17 Ohm / -15dB (Ohm). Este valor de carga, por debajo del cual las sibilancias serán claramente audibles debido a la falta de corriente. De hecho, es este borde el que debe indicar el mínimo permitido al conectar los auriculares.
Pero hay una advertencia. Dado que la intersección se produce en la zona límite actual (bisel oblicuo del gráfico), esto ya implica que la perilla de volumen no debe establecerse al máximo, sino en este caso a -19 dB (la diferencia entre los máximos de las zonas gris y verde).
Es decir Para que podamos escuchar una señal de música sin silbidos y distorsión obvia, la salida del amplificador sin carga debe establecerse en un voltaje de 14.5 dBV -19 dB = -4.5 dBV.
Si la perilla de volumen está configurada al máximo, entonces con una carga de 0.17 Ohms tendremos un voltaje de -3 dBV y hasta 0.7 W de potencia, y se establecerá un voltaje de 13.25 dBV en la resistencia interna del amplificador y se disipará hasta 4.8 W (al calcular la potencia, la corriente se considera corregida por -12 dB en la forma debido a la densidad de la señal de música). Sí, es posible que los números reales sean más bajos debido al límite actual de la fuente de alimentación, pero solo hace posible que la sección de la fuente de alimentación ya falle.
La pregunta es, ¿es suficiente una potente resistencia en la salida del amplificador y es un problema fatal establecer accidentalmente el nivel de volumen máximo? ¿Y si la salida no es música, sino una señal técnica en forma de seno o meandro con alta densidad y, en consecuencia, mayor potencia?
Es decir en teoría, podemos considerar cualquier cosa, pero es obvio que en realidad en la región de valores muy bajos de resistencia de carga no podemos garantizar la viabilidad del amplificador.
Debido a esto, me gustaría bajar el límite, pero no puedo determinarlo solo por el volumen a la salida de los auriculares.
Zona azul
Intersección: 0.35 Ohm / - 9 dB (Ohm). Esta es la cantidad de carga a la que se mantiene un sonido de alta calidad para que el amplificador funcione en la clase equivalente A. Aquí el nivel de volumen debe establecerse como -24 dB desde el máximo.
Resumen de la línea de fondo
Al determinar el límite inferior, se deben tener en cuenta dos factores:
- El nivel de volumen necesario en ausencia de distorsión.
- Las capacidades del amplificador, que no se quemarán, si accidentalmente ajusta el volumen más alto de lo necesario.
La primera opción se puede probar y determinar, la segunda está llena de fallas del amplificador durante la prueba.
Una opción razonable para hoy será verificar una impedancia típica condicionalmente baja para los auriculares. Hoy será de 8 ohmios para auriculares raros y 16 ohmios para masa.
Para AE-5 habrá una conclusión, entonces el amplificador soporta una carga de 8 ohmios.
Dado que en RAA la carga mínima durante la prueba es de 16 ohmios, luego con una corrección de 12 dB para una señal de música, se puede hacer una estimación en el límite inferior de hasta 4 ohmios.Límite superior
El límite superior se cruza para todas las zonas a 707 Ohm / 57 dB (Ohm). No hay "dificultades" y todo es bastante simple, el amplificador AE-5 de 600 Ohm es compatible. Por encima de 700 ohmios, alguien no tiene suficiente volumen.
Auriculares intrauditivos
Volviendo al principio, se tomaron 100 dB / mW y 116 dB para auriculares de tamaño completo.
Debido a su diseño con un diafragma más ligero, los auriculares internos tienen una mayor sensibilidad y, en consecuencia, el rango debe considerarse para ellos no para una sensibilidad de 100 dB / mW, sino para aproximadamente 109 dB / mW.
Una selección de auriculares internos, la contabilidad solo debe ser modelos dinámicos, el enlace es de todos los tiposDe lo contrario, obtenemos el resultado de que la gran mayoría de los reproductores portátiles, teléfonos inteligentes y tabletas son demasiado silenciosos por defecto y los auriculares internos con una resistencia de 16 ohmios no son suficientes. Pero en la práctica, generalmente el volumen de los auriculares internos es suficiente.
Tome el teléfono inteligente Xiaomi Redmi Note 4X cuando reproduzca sonido desde un reproductor de software PowerAmp con salida a Hi-Rez (el único reproductor en este momento que puede emitir datos sin pasar por Android 6/7 y así garantizar la mejor calidad de sonido en estos sistemas operativos).
enlace a un gráfico interactivo para Xiaomi Redmi Note 4X a 100 dB / mW SPLSi determinamos el límite para auriculares de tamaño completo, obtenemos que se ajusta el límite inferior de 8 ohmios. Pero también sigue siendo el límite superior.
En este caso, será absurdo en el sentido de que el límite inferior de los auriculares modernos de tamaño completo comienza con los raros 16 ohmios y los más comunes de 24 y 32 ohmios. Por lo general, 8 ohmios solo se encuentran entre los auriculares antiguos, como el TDS-7 y muchos más antiguos con altavoces de banda ancha de papel.
enlace a un gráfico interactivo para Xiaomi Redmi Note 4X a 109 dB / mW SPLSi dibujamos una línea para una sensibilidad de 109 dB / mW, entonces vemos una imagen más adecuada. El borde inferior se ajusta con confianza a 8 ohmios, y el superior a unos 60 ohmios.
Subjetivamente, los auriculares con una impedancia de 16 ohmios (Sennheiser CX300-II, IE-8) y 32 ohmios (Sennheiser CX 980, HiFiMan Re400) con Xiaomi Redmi Note 4X realmente juegan con el volumen adecuado y hay un pequeño margen para ajustar el volumen.
Y a continuación se presentan ejemplos de teléfonos inteligentes en los que el volumen no era suficiente con el Sennheiser IE-8, pero solo estaba en el nivel "no alto".
enlace a un gráfico interactivo para Fly FS504 Cirrus 2 PowerAmp a 109 dB / mW SPL
enlace a un gráfico interactivo para Lenovo s820 a 109 dB / mW SPLPor lo tanto, se deben determinar dos rangos para los auriculares usados: de tamaño completo y en el canal. Para algunas fuentes, este rango también será "demasiado silencioso para todos los auriculares típicos". Esta característica se incluye en los informes "simples" de amplificadores en la base de datos RAA.