Какое сопротивление должно быть у наушников

В общем случае головные телефоны (в просторечии — наушники) представляют собой устройство, предназначенное для индивидуального прослушивания аудиосигналов (музыка, речь). На отечественном рынке представлено огромное количество хороших наушников, отличающихся друг от друга как по конструктивным, так и по техническим параметрам. Одним из самых значимых критериев, оказывающих существенное влияние на качество звучания, специалисты считают величину полного сопротивления наушников. Поэтому, выбирая головные телефоны, их потенциальному владельцу важно разобраться в вопросах, что такое импеданс, на что влияет сопротивление в наушниках, и какое должно быть его значение для использования аксессуара при прослушивании с разных источниках звука: телефона, компьютера, планшета и других.

Классификация наушников по импедансу

Согласно справочной информации, импеданс — номинальное сопротивление головных телефонов, состоящее из активной и реактивной (емкость и индуктивность) показателей. При этом его величина зависит от частоты, на которой осуществляется измерение.

Важно! Импеданс головных телефонов — параметр, который влияет на величину громкости и оценочные характеристики качества звучания (АЧХ, наличие искажений и пр.), а значит и на энергопотребление наушников.

Полноразмерные наушники

Кроме того, от величины сопротивления, измеряемой в омах, зависит также:

степень совместимости наушников с усилительным трактом источника звука;
рабочий режим усилителя.

Специалисты делят головные телефоны на полноразмерные и внутриканальные. Оба эти типа могут быть как высоко-, так и низкоомными. При этом граница разделения у них разная.

Важно! Среди полноразмерных моделей полное сопротивление менее 100 Ом имеют низкоомные наушники, а выше 100 Ом характерно для высокоомных головных телефонов. Что касается внутриканальных моделей, то среди них считаются низкоомными — наушники с импедансом не больше 32 Ом, а высокоомными — головные телефоны с сопротивлением более 32 Ом.

Внутриканальные наушники

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.

Вид преобразователя звука	Характеристика
Динамические преобразователи (динамики)	Динамические преобразователи устроены следующим образом — к мембране, которая размещена в закрытом кожухе, подведены: катушка индуктивности и постоянный магнит. Сильное переменное электромагнитное поле, создаваемое при прохождении электрического тока через катушку индуктивности, вызывает колебания мембраны и таким образом воспроизводит звук. Динамические преобразователи обладают широким звуковым диапазоном и могут устанавливаться как в миниатюрных наушниках-вкладышах, так и в полноразмерных головных телефонах. Однако качество их звучания оставляет желать лучшего, поэтому их применение постепенно сходит на нет.
Электростатические преобразователи	В основе электростатических излучателей лежит легкая звуковая мембрана, установленная между двух электродов. При этом практически отсутствуют искажения звука. Применяется такой преобразователь только в полноразмерных головных телефонах категории Hi-End, которые отличаются высоким качеством звучания.
Орто- и изодинамические преобразователи	Источником звука в орто- и изодинамических излучателях служит пленочная мембрана (круглая или прямоугольная) со специальным фольгированным напылением, установленная между двумя сильными магнитами. Такая конструкция позволила получить достаточно большой запас мощности, обеспечила высокое качество звучания, отличающееся четкостью. Используются пленочные излучатели только в полноразмерных наушниках.
Арматурные преобразователи	Конструктивно арматурный излучатель (излучатель с уравновешенным якорем) представляет собой катушку индуктивности, которая расположена вокруг П-образной металлической пластины (якоря). При этом якорь центрируется относительно электромагнитного поля, возникающего при воздействии электрического тока. Изменяющееся под действием последнего магнитное поле приводит в движение якорь, который в свою очередь вызывает колебательные движения мембраны. При этом арматурный излучатель должен быть помещен в специальный корпус, напоминающий по форме сосуд с узким горлышком, через которое сформированный звук и выводится наружу. Такая конструкция излучателя позволяет разместить его даже в ушной раковине слушателя, что делает ее незаменимой при создании внутриканальных наушников.

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.

системы тестирования звука типа Prism_Sound_dSkope

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.

График полного сопротивления — выходного нулевого.
График полного сопротивления — выходного постоянного.
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:

АЧХ

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.

Внутриканальные динамические головные телефоны. Любые наушники этого типа имеют ровную линию импеданса во всем диапазоне рабочих частот (20-20000 Гц).
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.
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.
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.
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.

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.