Чи невідповідний опір підсилювача та динаміка спотворює звук?

Я збираюся придбати пару навушників та аудіоінтерфейс із вбудованим підсилювачем. Технічні характеристики кажуть, що імпеданс підсилювача "<30 Ом".

Навушники, які я хотів би придбати, - це Beyerdynamic DT 990, який має версії різного опору.

Я лише кваліфікований в галузі електроніки, щоб знати, що чим вище імпеданс навушників, тим більше "посилення" (за відсутності кращого слова) потрібно для досягнення тієї ж потужності.

Однак мене хвилює, що імпеданс, що суттєво відрізняється, вводить спотворення звуку. Я не кажу про насичення обов'язково, але, можливо, незначна зміна передавальних характеристик, що, очевидно, не є чимось, з чим я хочу мати справу.

Будь-яке розуміння цієї теми високо оцінено.

Ви можете просто забути про відповідність імпедансу для домашнього аудіо.

Відповідність опору потрібна лише в тому випадку, коли довжина хвилі сигналу наближається до довжини кабелю, що транспортує цей сигнал. Електричні сигнали рухаються майже зі швидкістю світла через кабелі, для найвищої частоти звуку (даючи найкоротшу довжину хвилі) довжина хвилі становить близько 15 км. Я здогадуюсь, що ваші кабелі не так довгі.

Коефіцієнт опору необхідний для запобігання відбиття та спотворення сигналів. Зазвичай це актуально лише для сигналів високої частоти, а не для звукових (виняток: аналогові телефонні лінії).

На мою думку, "відповідність імпедансу" для аудіопідсилювачів дійсно краще розуміється як: "Чи може цей підсилювач керувати цим динаміком?"

Приклад: деякі підсилювачі підходять лише для гучномовців 4 і 8 Ом. Використання його з 2-омними динаміками (або двома 4-омними динаміками паралельно) може викликати проблеми.

Для навушників це майже ніколи не є проблемою, якщо імпеданс навушників дуже низький (менше 10 Ом) або дуже високий (600 Ом). І навіть тоді, якщо є "невідповідність", максимальний об'єм може бути зменшений.

Зазвичай домашні аудіопідсилювачі виводять навушники з виходу гучномовців через серійні резистори, щоб забезпечити трохи захисту від перевантаження навушників, оскільки їм потрібно набагато менше енергії, ніж динаміки. Через це практично будь-які навушники можуть бути драйверами з домашнього аудіопідсилювача.

Мобільні пристрої, що працюють на батареях, не можуть доставляти стільки енергії та напруги, тому перевантаження менше проблем. Оскільки вихідна напруга на цих пристроях обмежена, я рекомендую використовувати навушники з низьким опором , 30 або 50 Ом було б хорошим вибором.

У будь-якому випадку вам не доведеться турбуватися про відповідність імпедансу, це справді не проблема для навушників.

Sidenote:

Для динаміків релевантний вихідний опір підсилювача. Звичайна рекомендація полягає в тому, що підсилювач потребує низького вихідного опору. Чим нижче, тим краще, тим краще забезпечується контроль над динаміком. Це НЕ імпеданс відповідності, він насправді є «кращим невідповідність» ситуація , як вихідний імпеданс підсилювача (<0,1 Ом) і динамік опором (> 4 Ом) є НЕ те ж саме.

Ви, звичайно, можете забути про "відповідність імпедансу" для будь-якого підсилювача розумної якості, оскільки імпеданси навмисно не відповідають!

Вихідний імпеданс хорошої якісної підсилювача звуку повинен бути дуже низьким - зазвичай це щось на зразок 0,01 або навіть 0,001 Ом. Імпеданс більшості гучномовців або навушників сильно залежить від частоти, але завжди на кілька порядків вищий, ніж вихідний опір підсилювача.

Наслідком цього є те, що якщо динамік призначений реагувати на напругу сигналу (не струм), напруга, що подається підсилювачем, не залежатиме від змін імпедансу будь-якого конкретного гучномовця, і звуковий відгук не матиме небажаних піки або корита на певних частотах звукового діапазону.

Збіг імпедансу має значення лише в тому випадку, коли вам потрібно отримати максимально можливу передачу живлення від одного пристрою до іншого, але це не має значення для проектування звукового підсилювача. (Але якщо ви намагалися відправити сигнал вниз на кілька тисяч миль підводного кабелю, це було б дуже актуально!)

Причина, що в специфікації підсилювача згадується про прийнятний діапазон імпедансу для гучномовців або телефонів, полягає в тому, що якщо повернути регулювання гучності підсилювача до максимуму, (1) якщо опір динаміка занадто високий, рівень звуку буде нижчим ніж те, що ви можете очікувати, і (2) якщо опір занадто низький, ви будете намагатися вивести занадто багато струму від підсилювача, що може спричинити певні спотворення, і (що швидше за все) видуть запобіжник десь на підсилювачі не допускати його перевантаження.

Історична примітка: вищезазначене стосується сучасних конструкцій підсилювачів - як твердотільних, так і трубок (клапанів). Деякі старі (1950-ті або 60-ті роки) конструкції підсилювачів трубки були чутливі до підключеного до них опору вихідного динаміка і мали перемикач на задній панелі, щоб вибрати фактичний імпеданс, який використовується (як правило, 8 або 16 Ом у ті дні, хоча високий Сучасні динаміки з живленням часто мають менший опір, як 4 або 2 Ом). Експлуатація такого «старовинного» підсилювача без підключеного гучномовця може в деяких випадках пошкодити підсилювач, але сучасні конструкції трубних підсилювачів не мають такої проблеми.

Позначення "<30 Ом" на вашому підсилювачі, швидше за все, не вихідне підсилення підсилювача, а вплив навантаження, для якого він призначений. Хороші аудіопідсилювачі мають вихідні значення набагато нижче одного Ома.

Таке маркування є загальним явищем, оскільки відповідність імпендансу не є річчю в аудіоапаратурі. Однак, керування динаміками або навушниками з опорою поза проектною зоною підсилювача може вплинути на звук.

Керування навушниками з відхиленням вище, ніж спроектоване підсилювачем збільшення, ймовірно, добре. Я вважаю, що єдиним недоліком є ​​те, що підсилювач не може забезпечити свою повну вихідну потужність, оскільки він не здатний генерувати досить високі вихідні напруги, і вам потрібно буде триматися на досить низьких рівнях виходу. Використання регулятора гучності може бути чудово, але кількість потужності насправді не викликає занепокоєння, оскільки навушники ніколи не потребують великої потужності.

Більшість випадків прийнята відповідь є прийнятною. Підсилювачі YouTube також обговорювалися. Що робити, якщо підсилювач класу D, який стає все більш поширеним. Нормальний підсилювач класу D матиме фільтр LC між вихідними транзисторами та динаміком. Малопотужні матеріали малої потужності покладаються на індуктивність динаміка та дуже короткі дроти динаміків. Фільтр LC зменшить випромінювання від довгих проводів гучномовців. Фільтр LC зазвичай встановлюється при низькому завантаженні Q із частотою різання вище аудіо, але нижче ШІМ частота. Номери балкових частот можуть бути ШІМ 200 КГц F скорочення 25 КГц і Q .7. Тепер опір динаміка змінить параметри фільтра. Підвищення імпедансу підвищить Q з більшості ортодоксальних конструкцій фільтрів LC. Це може дати жахливий пік високого кінця і, можливо, відключити цикл негативного зворотного зв'язку.Ви можете отримати погану ефективність, яку можна вирішити за допомогою простої пасивної мережі.

Типовий підсилювач, який призначений для подачі певного входу та при певному регулюванні гучності, подає 50 Вт у колонки з 8-омним імпедансом, як правило, в цих умовах працює динамік 16 Ом потужністю лише 25 Вт, і він "намагатиметься" привід 4-омних динаміків на 100 Вт. Імпеданс 16 ом, як правило, нічого не пошкодить, навіть навіть не погано звучить, але підсилювач не зможе живити стільки енергії, як при русі вантажу 8 Ом. Ситуація 4 Ом може нічого не пошкодити, якщо підсилювач розроблений для - за різних умов - подачі 100 Вт на динаміки 8 Ом, але якщо низьке навантаження на опір призведе до того, що підсилювач намагатиметься виводити більше енергії, ніж призначений дизайн максимум, можливе викривлення та / або пошкодження.

Вихідні етапи формують струм навантаження "на всіх частотах", що відповідає імпедансу (у частотній області). Вихідні схеми сильно відрізняються залежно від їх "узгодження підходу" - це та частина частот, за якою було передбачено "відповідати", і на яких частотах (і струмах) він працює.