Як впливає опір підсилювача на звук
Як і навушники, підсилювач має власний опір. Дуже часто, пропускаючи цей параметр, оцінюючи одні і ті ж навушники, слухачі приходять до протилежних думок щодо їх звучання щодо їх гучності та частотного балансу.
Розглянемо докладно вплив опору підсилювача та загальне звучання.
У спрощеному вигляді електрична схема виглядає так:
Умовно, ми маємо справу з додатковим опором R(Amplifier), який багато хто не враховує і потім дивується, чому їх очікування від звучання навушників не виправдовуються. Залежно від величини опору, підсилювачі поділяються на підсилювачі напруги (низьке значення опору) та підсилювачі струму (високий опір).
Сам опір прийнято називати імпедансом чи повним вихідним опором підсилювача. Більш складна назва підкреслює, що опір може бути непостійним і змінюватись в залежності від частоти.
З результатів вимірювань понад 100 підсилювачів у проекті Reference Audio Analyzer можна виділити основні типи імпедансів: рівномірні та з підвищенням опору в області низьких частот.
Залежність імпедансу навушників та повного вихідного опору підсилювача
З минулих матеріалів вже знаємо, що коли навушники підключаються до підсилювача, їх АЧХ змінюється через індивідуального узгодження імпедансу навушників, опору проводів і повного вихідного опору підсилювача.
Закономірне питання, а від чого змінюється АЧХ навушників? Повертаючись в електричній схемі та шкільному курсі фізики, можна побачити, що через опір підсилювача буде додаткове падіння напруги в ланцюзі, що залежить від опору навантаження (у цьомувипадку навушників). Чим нижче буде опір навантаження, тим вище падіння напруги на навантаженні.
Умовно кажучи, включаємо підсилювач, виставляємо рівень рівний 1 В. Якщо підсилювач має вихідний опір 300 Ом, то при підключенні навушників з опором в 32 Ом на виході буде не 1 В, а всього 0.096 В (або -20 dBV).
У навушників найчастіше імпеданс нерівномірний. Наприклад, у Grado GR 10 опір області низьких і середніх частот дорівнює 16 Ом, а області високих частот досягає 150 Ом.
При підключенні до підсилювачів з різним вихідним опором, АЧХ знижується за рівнем, проте просадка нерівномірна, в області низьких частот зниження максимально, а в області високих не так значно.
Користувач зазвичай ніколи не знає, який рівень напруги він подав на навушники і якщо гучність недостатня, то регулятор гучності виправляє ситуацію. Однак через те, що спочатку частоти знизилися нерівномірно, підйом гучності повертає їх сумарний рівень, але вже в зміненій АЧХ.
На графіці у прикладі видно, що з вирівнюванні гучності різниця спостерігається у сфері високих частот і сягає 12 дБ.
Підсилювачі з характерними графіками повного вихідного опору
Підсилювачі з рівним вихідним опором
На графіку показані типові лінії імпедансів з опором 20, 50, 100 і 300 Ом.
При опорі менше 3 Ом опір називається "нульовим". До підсилювачів із «нульовим» опором відносяться підсилювачі Violectric.
До струмових підсилювачів можна віднести підсилювачі Erzetich, де вихідний опір вище 60 Ом.
Близьке до нуля з підвищенням у низьких частотах
Підсилювачі"напруги" проти "струмових"
Що краще та якісніше, підсилювачі з низьким опором чи високим?
У підсилювачах для колонок перевагу надають підсилювачам напруги з високим демпінг-фактором. Високий демпінг-фактор забезпечує кращий контроль низьких частот в області резонансних частот низькочастотного динаміка. У багатьох навушників немає настільки виражених проблем із низькочастотним резонансом і можна використовувати переваги струмового режиму підсилювача.
Напруга на виході підсилювача з низьким вихідним опором залежить від величини опору навушників. Опір навушників у свою чергу залежить від температурного режиму (якщо подати надмірно високу потужність, то температура виявиться критичною, достатньою для розплавлення лакового покриття ізоляції або руйнування дроту). У штатному режимі температура котушки індуктивності не призводить до руйнування, але змінює свій опір.
Через малу масу і габарити, зміни температури змінюються дуже швидко, що призводить до постійних різких змін амплітуди сигналу і позначається на загальних спотвореннях.
При використанні струмового підсилювача з високим вихідним опором, зміни опору навушників практично ніяк не відбивається на амплітуді сигналу, що дозволяє суттєво знизити вплив температурних процесів та робить підсилювачі з високим вихідним опором кращими.
Які можна зробити висновки? Гнатися за нульовим опором здебільшого немає сенсу. Для навушників з яскраво вираженим резонансом в області низьких частот може підійти підсилювач напруги, так і струмовий, і це буде компроміс між контролем низьких частот і прозорості звучання в іншому діапазоні.
Для ряду навушників, де виробникпостарався знизити залежність опору від температури, може взагалі бути різниці, з яким вихідним опором підсилювач використовується.
У високоомних навушників (таких як Sennheiser HD 650, HD 800, Beyerdynamic DT 880 Pro) є перевага, їх коливання опору мало відбиваються на амплітуді сигналу і тому за високоомними навушниками закріпилася асоціація як «якісний звук».
А зрештою, зв'язка «підсилювач + навушники» вибирається за суб'єктивним звучанням, де технічно характеристики дають первинну інформацію і на які особливості варто звернути увагу в першу чергу. Наприклад, при оцінці струмового підсилювача треба звернути увагу на якість низьких частот, у той час як при використанні підсилювача напруги – чи немає зайвої різкості чи відчуття «каламутності» у звучанні. При використанні арматурних або гібридних навушників – чи підходить кінцевий частотний баланс.