Impedansi headphone yang disarankan untuk amplifier

Untuk amplifier, Anda sering dapat melihat karakteristik seperti "impedansi headphone yang disarankan" sebagai rentang impedansi.



Pabrikan biasanya menentukan karakteristik ini secara subyektif, setelah mencoba amplifier mereka dengan model headphone yang berbeda. Lainnya fokus pada karakteristik pesaing dan beradaptasi dengan mereka, jika karakteristik lainnya serupa. Dengan pendekatan ini, produk tidak dapat dihindari muncul, untuk beberapa yang karakteristik ini menjadi terlalu berlebihan, dan untuk yang lain terlalu diremehkan. Tidak ada formula tunggal untuk karakteristik ini.

Tetapi, seperti yang sering terjadi, jika banyak produsen menunjukkan karakteristik yang serupa (mirip dengan "rentang frekuensi" untuk headphone), maka ada kesan yang salah bahwa ada beberapa standar untuk ini.

Karakteristik ini dapat diturunkan dan dihitung jika kita mendekati masalah ini dari makna asli dari karakteristik dan menggeneralisasikan data dari produsen. Jika pabrikan mengambil data ini secara subyektif, maka mereka dapat dianggap empiris dan dijadikan titik referensi. Memahami algoritma perhitungan, Anda selalu dapat melakukan koreksi yang diperlukan.

Karakterisasi

Esensi utama dari karakteristik ini adalah menentukan dengan headphone apa amplifier akan dapat memberikan tingkat volume yang dapat diterima dan pada saat yang sama itu akan bekerja secara kualitatif (memiliki suara yang baik).

Kita tahu bahwa untuk headphone impedansi tinggi, batasan utamanya adalah tegangan, dan untuk impedansi rendah - arus. Karena perbedaan utama terutama diindikasikan untuk batas headphone dengan impedansi tinggi, kita perlu menentukan tingkat tekanan suara dari sudut pandang sebagian besar produsen yang dapat diterima khususnya untuk model impedansi tinggi.

Sampel RAA termasuk produk yang direkomendasikan pabrikan untuk headphone dengan impedansi hingga 600 Ohm.

Model / level tegangan maksimum:

ASUS Essence One MK2 16.2 dBV
ASUS Essence 3 Balanced 16.5 dBV
ASUS Essence 3 Ketidakseimbangan 15,7 dBV
ASUS Xonar Essence STX Hi 16.3 dBV
ASUS STRIX RAID DLX Hai 15,4 dBV
ASUS STRIX RAID PRO Hai 15.4 dBV
ASUS ROG Xonar Phoebus 15.4 dBV
Audio Cary 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

Dengan referensi, daftar yang sama dapat dipilih dalam database pengukuran RAA, tetapi dengan model tambahan, seperti penyaringan dilakukan oleh merek.

Daftar ini menunjukkan bahwa nilai tegangan minimum untuk 600 Ohm adalah 14,5 dBV (tegangan sudah dinyatakan dalam desibel).

Untuk headphone, parameter sensitivitas dinyatakan dengan voltase dan daya. Opsi pertama memungkinkan kita untuk menyimpulkan bahwa "volume" headphone tanpa memperhitungkan daya tahannya, yang sangat nyaman ketika kita membandingkan headphone dengan impedansi berbeda. Opsi kedua menunjukkan efisiensinya. Dalam hal ini, jika Anda membuat headphone yang sama, tetapi dengan tahanan induktor yang berbeda, maka efisiensinya akan sama (sensitivitas terhadap daya yang sama), tetapi sensitivitas terhadap tegangan akan berbeda tergantung pada rasio ketahanannya sebagai 10 * Log10 (R1 / R2).

Saat menghitung rasio tegangan dalam desibel, rumus 20 * Log10 (V1 / V2) digunakan, dengan perbedaan sensitivitas terhadap daya 10 * Log10 (R1 / R2).

Rasio impedansi 16 Ohm / 600 Ohm adalah -15,7 dB dan headphone dengan daya tahan 600 Ohm akan lebih tenang 15,7 dB dari headphone dengan daya tahan 16 Ohm, dengan desain lain yang setara.

Dengan demikian, kita perlu menentukan tingkat rata-rata sensitivitas terhadap daya di antara headphone impedansi tinggi, menghilangkan headphone dengan desain non-standar.

Karena Karena sampel diperlukan terutama untuk desain headphone untuk model dengan daya tahan tinggi, dan tidak hanya untuk model dengan daya tahan tinggi saja, ini memungkinkan Anda untuk membuat pilihan untuk berbagai model dalam rentang resistensi yang lebih luas dan mendapatkan nilai sensitivitas rata-rata yang lebih memadai.

Dengan referensi, daftar yang sama, tetapi dengan model tambahan desain non-standar atau dengan amplifikasi aktif. Di bawah ini adalah data pada headphone dengan daya tahan 150 ohm.

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 Ohm
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 Ohm
Beyerdynamic DT 831 106.2 dB / mW SPL 348.2 Ohm
Beyerdynamic DT 911 106,5 dB / mW SPL 298,6 Ohm
Beyerdynamic DT 931 107,3 ​​dB / mW SPL 328.2 Ohm
Beyerdynamic DT 990 600 ohm 95,4 dB / mW SPL 612 Ohm
Beyerdynamic T1 99,3 dB / mW SPL 819,3 Ohm
Beyerdynamic T70 99,6 dB / mW SPL 394.2 Ohm
Beyerdynamic T90 97,6 dB / mW SPL 406.2 Ohm
Beyerdynamic DT 250 250 Ohm Mod 103.1 dB / mW SPL 238.9 Ohm
German Maestro GMP 400 98.2 dB / mW SPL 292.8 Ohm
Maestro Jerman GMP 435 S 111,9 dB / mW SPL 347,4 Ohm
Maestro Jerman GMP 450 PRO 105,8 dB / mW SPL 301 Ohm
German Maestro GMP 8.300 D 99.9 dB / mW SPL 303.2 Ohm
MB Quart QP 400 98,8 dB / mW SPL 292,5 Ohm
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 Ohm
Sennheiser HD 650 100,5 dB / mW SPL 344.9 Ohm
Sennheiser HD 800 100.1 dB / mW SPL 429.4 Ohm
Sennheiser HD 800s 101,6 dB / mW SPL 442,8 Ohm

Nilai rata-rata adalah 99,6 dB / mW. Untuk 600 Ohm, ini adalah 101,82 dB / V (Konversi dapat dilakukan melalui kalkulator online )

Akhiri semua nilai ke bilangan bulat untuk batas atas 600 Ohm:

• Level tegangan minimum: 14 dBV
• Sensitivitas headphone hingga 600 Ohm: 102 dB / V

Level tekanan suara yang disarankan diperoleh sebagai: 14 dBV +102 dB / V SPL = 116 dB SPL

Jadi, untuk menentukan batas atas, kita hanya perlu menentukan pada beban apa amplifier tidak akan mampu menyediakan 116 dB SPL pada sensitivitas headphone 100 dB / mW SPL.

Pada pandangan pertama, pernyataan itu juga tampak benar - dalam kisaran resistansi yang tersambung amplifier akan memberikan daya 16 dBm untuk headphone dengan sensitivitas 100 dB / mW. (16 dBm adalah kalkulator online 40 mW).

Tetapi, opsi kedua tidak benar untuk menghitung batas bawah, karena daya standar dihitung untuk sinus, dan bukan untuk sinyal musik. Untuk membatasi tegangan, ini tidak signifikan, dan untuk saat ini perlu untuk memperkenalkan koreksi tambahan +12 dB dan beroperasi dengan kekuatan "musikal". Kehalusan ini akan dipertimbangkan dalam bahan yang terpisah.

116 dB SPL - apakah banyak atau sedikit? Bahkan, jika Anda menghidupkan musik dan melakukan pengukuran dengan pengukur level suara, maka pada kenyataannya, alih-alih SPL 116 dB yang dihitung, nilai rata-rata akan menjadi sekitar 20 dB lebih rendah. Hal ini disebabkan oleh kenyataan bahwa trek musik tidak berisik terus-menerus pada volume maksimum, tetapi terdiri dari bagian yang sunyi dan keras dengan kepadatan energi yang berbeda. Dengan demikian, 20 dB ini adalah semacam "faktor puncak" dan ketika menghitung suara dari musik, mereka diperkenalkan sebagai koreksi tambahan. Jika studi yang lebih luas dilakukan daripada yang dilakukan di laboratorium RAA, maka nilai ini akan disesuaikan naik atau turun, tetapi sebagian kecil.

Yaitu nilai yang dihitung adalah 116 dB SPL, tetapi pada kenyataannya itu adalah musik dengan tingkat tekanan suara rata-rata 96 dB SPL.

Contoh kisaran impedansi headphone

Secara visual pada grafik tegangan maksimum pada contoh kartu suara Sound Sound BlasterX AE-5 yang baru akan terlihat seperti ini:



Tautan ke grafik interaktif untuk Creative Sound BlasterX AE-5

Garis putus-putus menunjukkan level voltase yang diperlukan untuk headphone dengan sensitivitas 100 dB / mW untuk memperoleh tekanan suara 116 dB SPL.

Sumbu X menunjukkan kisaran beban, di sini untuk kejelasan misalnya, skalanya dari 0,001 Ohm hingga 2000 Ohm. Dalam laporan umum, skala ditampilkan dalam kisaran yang lebih sempit dari 10 hingga 1000 Ohm.
Pada sumbu Y, tegangan pada output dari amplifier di dBV.

Karena penguat memiliki resistansi internal sebesar 1,1 Ohm, kemudian di wilayah beban rendah-ohmik, grafik lubang turun.

Area biru menunjukkan pengoperasian amplifier di kelas A yang setara (mode terbaik di mana amplifier kartu suara AE-5 dapat bekerja). Mode hijau menunjukkan area operasi dalam mode kelas AB yang setara. Batas transisi ke mode B dan maksimum sebelum kliping kurang dari 1 dB dan tidak terlihat. Bagian atas zona abu-abu menunjukkan tingkat tegangan yang mungkin tanpa batasan arus. Tentang kelas yang setara pada grafik .

Batas bawah

Di sisi kiri beban resistansi rendah, kami mengamati tiga titik persimpangan.

Daerah abu-abu

Persimpangan pada 0,0007 Ohm / -63 dB (Ohm). Apapun sinyal yang diputar, ketika resistansi yang lebih rendah terhubung, secara fisik tidak mungkin untuk memasok tegangan yang lebih tinggi dari yang diperlukan untuk mendapatkan 116 dB dengan sensitivitas headphone 100 dB / mW SPL. Zona kelabu dibangun tanpa batasan arus dan dalam banyak kasus ini berarti bahwa di daerah ini sinyal musik akan disertai dengan distorsi yang kuat dari kliping. Yaitu ini adalah tingkat di mana secara teoritis dimungkinkan untuk mereproduksi sinyal berdenyut apa pun atau membuat angka tinggi untuk daya dalam PMPO.

Dengan demikian, seseorang tidak dapat menavigasi melalui zona abu-abu.

Merah / Kuning / Hijau

Di AE-5, zona ini bertepatan.

Crossover: 0,17 Ohm / -15dB (Ohm). Nilai beban ini, di bawah mana mengi akan jelas terdengar karena kurangnya arus. Bahkan, perbatasan inilah yang harus menunjukkan minimum yang diizinkan saat menghubungkan headphone.

Tapi ada satu peringatan. Karena persimpangan terjadi di zona pembatas saat ini (miring grafik), ini sudah menyiratkan bahwa kenop volume tidak boleh diatur ke maksimum, tetapi untuk kasus ini ke -19 dB (perbedaan antara maksimum zona abu-abu dan hijau).

Yaitu sehingga kita mendengar sinyal musik tanpa mengi dan distorsi yang jelas, output dari amplifier tanpa beban harus diatur ke tegangan 14,5 dBV -19 dB = -4,5 dBV.

Jika kenop volume diatur ke maks, maka pada beban 0,17 Ohm kita akan memiliki tegangan -3 dBV, dan daya hingga 0,7 W, dan tegangan 13,25 dBV akan dibuat pada resistansi internal amplifier dan akan menghilang hingga 4,8 W (saat menghitung daya, arus dianggap dikoreksi oleh -12 dB dalam bentuk karena kepadatan sinyal musik). Ya, ada kemungkinan bahwa bilangan real akan lebih rendah karena batas saat ini pada catu daya, tetapi hanya memungkinkan bagian catu daya mungkin sudah gagal.

Pertanyaannya adalah, apakah resistor yang kuat di output amplifier cukup dan apakah itu masalah fatal untuk secara tidak sengaja mengatur level volume maksimum? Dan jika outputnya bukan musik, tetapi sinyal teknis dalam bentuk sinus atau berliku-liku dengan kepadatan tinggi dan daya yang lebih tinggi?

Yaitu dalam teori, kita dapat mempertimbangkan apa saja, tetapi jelas bahwa dalam kenyataan di wilayah nilai resistansi beban yang sangat rendah, kita tidak dapat menjamin kelangsungan penguat.

Karena itu, saya ingin menurunkan batas, tetapi tidak dapat ditentukan hanya dengan volume pada output headphone.

Zona biru

Persimpangan: 0,35 Ohm / - 9 dB (Ohm). Ini adalah jumlah beban di mana suara berkualitas tinggi dipertahankan agar amplifier bekerja di kelas ekuivalen A. Di sini level volume harus ditetapkan sebagai -24 dB dari maksimum.

Ringkasan garis bawah

Saat menentukan batas bawah, dua faktor harus diperhitungkan:

• Tingkat volume yang diperlukan tanpa distorsi
• Kemampuan amplifier, yang tidak akan terbakar, jika Anda secara tidak sengaja mengatur volume lebih tinggi dari yang diperlukan.

Opsi pertama dapat diuji dan ditentukan, yang kedua penuh dengan kegagalan amplifier selama pengujian.

Pilihan yang masuk akal untuk hari ini adalah memeriksa impedansi tipikal yang rendah untuk kondisi headphone. Hari ini akan menjadi 8 ohm untuk headphone langka dan 16 ohm untuk massa.

Untuk AE-5 akan ada kesimpulan, maka amplifier mendukung beban 8 ohm.

Mengingat bahwa dalam RAA, beban minimum selama pengujian adalah 16 Ohm, kemudian dengan koreksi 12 dB untuk sinyal musik, perkiraan dapat dibuat pada batas bawah hingga 4 Ohm.

Batas atas

Batas atas berpotongan untuk semua zona pada 707 Ohm / 57 dB (Ohm). Tidak ada "jebakan" dan semuanya cukup sederhana, amplifier 600 Ohm AE-5 mendukung. Di atas 700 ohm, seseorang tidak memiliki volume yang cukup.

Headphone in-ear

Kembali ke awal, 100 dB / mW dan 116 dB diambil untuk headphone ukuran penuh.

Karena desainnya dengan diafragma yang lebih ringan, headphone in-ear memiliki sensitivitas yang lebih tinggi dan, karenanya, jangkauannya harus dipertimbangkan bukan untuk sensitivitas 100 dB / mW, tetapi untuk sekitar 109 dB / mW.

Pilihan headphone in-ear, akuntansi hanya model yang dinamis, semua jenis tautan

Jika tidak, kami mendapatkan hasil bahwa sebagian besar pemain portabel, telepon pintar dan tablet terlalu sepi secara default dan headphone in-ear dengan daya tahan 16 ohm tidak cukup. Namun dalam praktiknya, biasanya headphone in-ear dalam volume cukup.

Ambil smartphone Xiaomi Redmi Note 4X, saat memutar suara dari pemutar perangkat lunak PowerAmp dengan output ke Hi-Rez (satu-satunya pemain saat ini yang dapat mengeluarkan data yang melewati Android 6/7 dan dengan demikian memastikan kualitas suara terbaik di OS ini).



tautan ke grafik interaktif untuk Xiaomi Redmi Note 4X pada 100 dB / mW SPL

Jika kita menentukan batas untuk headphone ukuran penuh, kita mendapatkan batas bawah 8 ohm cocok. Tetapi juga tetap batas atas.

Dalam hal ini, akan masuk akal dalam arti bahwa batas bawah headphone ukuran penuh modern dimulai dari 16 Ohm langka dan 24 Ohm yang lebih umum. 8 ohm biasanya hanya ditemukan di antara headphone vintage, seperti TDS-7 dan banyak lagi yang kuno dengan speaker broadband kertas.



tautan ke grafik interaktif untuk Xiaomi Redmi Note 4X pada 109 dB / mW SPL

Jika kita menggambar garis untuk sensitivitas 109 dB / mW, maka kita melihat gambar yang lebih memadai. Batas bawah dengan percaya diri cocok menjadi 8 ohm, dan yang atas sekitar 60 ohm.

Subyektif, headphone dengan impedansi 16 ohm (Sennheiser CX300-II, IE-8) dan 32 ohm (Sennheiser CX 980, HiFiMan Re400) dengan Xiaomi Redmi Note 4X benar-benar bermain dengan volume yang memadai dan ada margin kecil untuk menyesuaikan volume.

Dan di bawah ini adalah contoh dari smartphone di mana volumenya tidak cukup dengan Sennheiser IE-8, tetapi hanya pada tingkat "tidak keras".



tautan ke grafik interaktif untuk Fly FS504 Cirrus 2 PowerAmp pada 109 dB / mW SPL



tautan ke grafik interaktif untuk Lenovo s820 pada 109 dB / mW SPL

Dengan demikian, dua rentang untuk headphone yang digunakan harus ditentukan: ukuran penuh dan saluran. Untuk beberapa sumber, kisaran ini juga akan menjadi "terlalu sepi untuk semua headphone biasa." Fitur ini termasuk dalam laporan "sederhana" amplifier di database RAA.