Czy niedopasowana impedancja wzmacniacza i głośnika zniekształca dźwięk?

Zaraz kupię parę słuchawek i interfejs audio z wbudowanym wzmacniaczem. Dane techniczne mówią, że impedancja wzmacniacza wynosi „<30 Ohm”.

Słuchawki, które chciałbym kupić, to Beyerdynamic DT 990, który ma wersje o różnej impedancji.

Mam wystarczającą wiedzę elektroniczną, aby wiedzieć, że im wyższa impedancja słuchawek, tym więcej „wzmocnienia” (z powodu braku lepszego słowa) wymaganych do uzyskania tej samej mocy.

Obawiam się jednak, że znacznie inna impedancja wprowadza zniekształcenie dźwięku. Nie mówię koniecznie o nasyceniu, ale może niewielkiej zmianie w charakterystyce transferu, co oczywiście nie jest czymś, z czym chcę sobie poradzić.

Wszelkie informacje na ten temat są bardzo mile widziane.

Możesz po prostu zapomnieć o dopasowaniu impedancji dla domowego systemu audio.

Dopasowywanie impedancji jest potrzebne tylko wtedy, gdy długość fali sygnału zbliża się do długości kabla transportującego ten sygnał. Sygnały elektryczne przemieszczają się z niemal prędkością światła przez kable, dla najwyższej częstotliwości audio (dającej najkrótszą długość fali) długość fali wynosi około 15 km. Zgaduję, że twoje kable nie są tak długie.

Dopasowanie impedancji jest potrzebne, aby zapobiec odbijaniu i zniekształcaniu sygnałów. Zwykle dotyczy to wyłącznie sygnałów o wysokiej częstotliwości, a nie dźwięku (wyjątek: analogowe linie telefoniczne).

Moim zdaniem „dopasowanie impedancji” wzmacniaczy audio jest naprawdę lepiej rozumiane jako: „Czy ten wzmacniacz może sterować tym głośnikiem?”

Przykład: niektóre wzmacniacze są odpowiednie tylko dla głośników 4 i 8 omów. Używanie go z głośnikami 2 om (lub dwoma równoległymi głośnikami 4 om) może powodować problemy.

W przypadku słuchawek prawie nigdy nie stanowi to problemu, chyba że impedancja słuchawek jest bardzo niska (mniej niż 10 omów) lub bardzo wysoka (600 omów). I nawet wtedy, gdy występuje „niedopasowanie”, maksymalna głośność może zostać zmniejszona.

Zwykle domowe wzmacniacze audio napędzają wyjście słuchawkowe z wyjścia głośników za pośrednictwem rezystorów szeregowych, aby zapewnić nieco ochronę przed przeciążeniem słuchawek, ponieważ potrzebują znacznie mniej energii niż głośniki. Z tego powodu prawie każde słuchawki mogą być sterownikami z domowego wzmacniacza audio.

Urządzenia mobilne zasilane z akumulatorów nie są w stanie dostarczyć tak dużej mocy i napięcia, więc przeciążenie jest mniejszym problemem. Ponieważ napięcie wyjściowe na tych urządzeniach jest ograniczone, zalecam używanie słuchawek o niskiej impedancji , dobrym wyborem byłoby 30 lub 50 omów.

W obu przypadkach nie musisz martwić się o dopasowanie impedancji, to naprawdę nie jest problem dla słuchawek.

Dygresja:

W przypadku głośników ważna jest impedancja wyjściowa wzmacniacza. Zwykle zaleca się, aby wzmacniacz wymagał niskiej impedancji wyjściowej. Im niższy, tym lepiej, ponieważ da to lepszą „kontrolę” nad głośnikiem. To nie jest dopasowanie impedancji, w rzeczywistości jest to sytuacja „najlepszego niedopasowania”, ponieważ impedancja wyjściowa wzmacniacza (<0,1 oma) i impedancja głośnika (> 4 Ω) nie są takie same.

Z pewnością możesz zapomnieć o „dopasowaniu impedancji” dla dowolnego wzmacniacza o rozsądnej jakości, ponieważ impedancje nie są celowo dopasowane!

Impedancja wyjściowa dobrej jakości wzmacniacza audio powinna być bardzo niska - zwykle około 0,01 lub nawet 0,001 oma. Impedancja większości głośników lub słuchawek różni się znacznie w zależności od częstotliwości, ale zawsze jest o kilka rzędów wielkości wyższa niż impedancja wyjściowa wzmacniacza.

Konsekwencją tego jest to, że jeśli głośnik jest zaprojektowany do reagowania na napięcie sygnału (nie prąd), napięcie dostarczane przez wzmacniacz nie będzie zależeć od zmian impedancji poszczególnych marek głośników, a odpowiedź dźwiękowa nie będzie niepożądana szczyty lub dołki na określonych częstotliwościach w zakresie audio.

Dopasowywanie impedancji ma znaczenie tylko wtedy, gdy trzeba uzyskać maksymalny możliwy transfer mocy z jednego urządzenia do drugiego, ale nie ma to znaczenia przy projektowaniu wzmacniacza audio. (Ale gdybyś próbował wysłać sygnał w odległości kilku tysięcy mil podmorskiego kabla, byłoby to bardzo istotne!)

Powodem, dla którego specyfikacja wzmacniacza wspomina o dopuszczalnym zakresie impedancji wyjściowej dla głośników lub telefonów, jest po prostu zapewnienie, że po ustawieniu maksymalnej regulacji głośności wzmacniacza (1), jeśli impedancja głośnika jest zbyt wysoka, poziom dźwięku będzie niższy niż można by się spodziewać, i (2) jeśli impedancja jest zbyt niska, będziesz próbował pobierać zbyt duży prąd ze wzmacniacza, co może powodować pewne zniekształcenia i (bardziej prawdopodobne) wysadzi bezpiecznik gdzieś we wzmacniaczu, aby zapobiec przeciążeniu.

Uwaga historyczna: powyższe dotyczy nowoczesnych konstrukcji wzmacniaczy - zarówno półprzewodnikowych, jak i lampowych (zaworów). Niektóre stare konstrukcje wzmacniaczy lampowych (lata 50. lub 60.) były wrażliwe na podłączoną do nich impedancję wyjściową głośników i miały przełącznik na tylnym panelu, aby wybrać rzeczywistą używaną impedancję (zwykle 8 lub 16 omów w tamtych czasach, chociaż wysoka zasilane nowoczesne głośniki często mają niższą impedancję, taką jak 4 lub 2 omy. Działanie takiego „klasycznego” wzmacniacza bez podłączonego głośnika może w niektórych przypadkach uszkodzić wzmacniacz - ale nowoczesne konstrukcje wzmacniacza lampowego nie mają tego problemu.

Oznaczenie „<30 Ohm” na twoim wzmacniaczu najprawdopodobniej nie jest impedancją wyjściową wzmacniacza, ale impedancją obciążenia, do którego jest przeznaczony. Dobre wzmacniacze audio mają impedancję wyjściową znacznie poniżej jednego Ohma.

Takie etykietowanie jest powszechne, ponieważ dopasowanie impedancji nie jest rzeczą w sprzęcie audio. Jednak napędzanie głośników lub słuchawek o impedancji poza obszarem projektowania wzmacniacza może mieć wpływ na dźwięk.

Kierowanie słuchawkami o impedancji wyższej niż impedancja projektowana przez wzmacniacz jest prawdopodobnie w porządku. Sądzę, że jedyną wadą jest to, że wzmacniacz nie jest w stanie dostarczyć pełnej mocy wyjściowej, ponieważ nie jest w stanie wygenerować wystarczająco wysokich napięć wyjściowych i trzeba pozostać na dość niskim poziomie wyjściowym. Korzystanie z pokrętła głośności może być kłopotliwe, ale ilość energii nie jest tak naprawdę problemem, ponieważ słuchawki nigdy nie potrzebują dużej mocy.

Przez większość czasu akceptowana odpowiedź jest akceptowalna. Omówiono również wzmacniacze kanałowe. Co jeśli wzmacniacz jest klasy D, który staje się coraz bardziej powszechny. Normalny wzmacniacz klasy D będzie miał filtr LC między tranzystorami wyjściowymi a głośnikiem. niski poziom niskiej mocy zależy od indukcyjności głośnika i bardzo krótkich drutów głośnika. Filtr LC redukuje promieniowanie z długich drutów głośnika. Filtr LC jest zwykle ustawiony na niskim obciążeniu Q z częstotliwością odcięcia powyżej audio, ale poniżej PWM częstotliwość. Numery parku piłkarskiego mogą być PWM 200 KHz F przecięte 25 KHz i Q. zniszczyć pętlę ujemnego sprzężenia zwrotnego.Możesz uzyskać słabą wydajność, którą można rozwiązać w przypadku prostej sieci pasywnej.

Typowy wzmacniacz, który jest przeznaczony (zasilany określonym wejściem i przy określonym ustawieniu głośności) do zasilania 50 watów do głośników o impedancji 8 omów, zwykle napędzałby głośniki 16 omów przy zaledwie 25 w tych warunkach i „próbował” napędzaj głośniki 4 omów o mocy 100 W. 16-omowa impedancja zazwyczaj niczego nie uszkodzi, ani nawet nie brzmi źle, ale wzmacniacz nie byłby w stanie zasilać tak dużej mocy, jak podczas napędzania obciążenia 8-omowego. Sytuacja 4-omowa może niczego nie uszkodzić, jeśli wzmacniacz został zaprojektowany do - w różnych warunkach - dostarczenia 100 watów do głośników 8 omów, ale jeśli obciążenie o niskiej impedancji spowodowałoby, że wzmacniacz próbowałby generować większą moc niż zamierzony prawdopodobnie spowodowałoby to maksimum, zniekształcenie i / lub uszkodzenie.

Stopnie wyjściowe kształtują prąd obciążenia „na wszystkich częstotliwościach”, które są dopasowywaniem impedancji (w dziedzinie częstotliwości). Obwody wyjściowe bardzo się różnią w zależności od ich „podejścia dopasowującego”, będącego częścią częstotliwości, które zgodnie z przewidywaniami będą „pasowały” oraz w jakich częstotliwościach (i prądach) faktycznie działa.