Искажает ли несовпадающее сопротивление усилителя и динамика звук?

Я собираюсь купить пару наушников и аудиоинтерфейс со встроенным усилителем. В спецификации сказано, что сопротивление усилителя составляет <30 Ом.

Наушники, которые я хотел бы купить, - это Beyerdynamic DT 990, который имеет версии с различным импедансом.

Я достаточно квалифицирован в области электроники, чтобы знать, что чем выше импеданс наушников, тем большее «усиление» (из-за отсутствия лучшего слова) требуется для достижения той же мощности.

Тем не менее, я обеспокоен тем, что импеданс значительно отличается, вносит искажения в звук. Я не говорю о насыщенности обязательно, но, возможно, небольшое изменение в характеристиках передачи, что, очевидно, не то, с чем я хочу иметь дело.

Любое понимание этой темы высоко ценится.

Вы можете просто забыть о согласовании импеданса для домашнего аудио.

Сопротивление импеданса необходимо только в том случае, если длина волны сигнала приближается к длине кабеля, транспортирующего этот сигнал. Электрические сигналы проходят через кабели почти со скоростью света, для самой высокой звуковой частоты (дающей самую короткую длину волны) длина волны составляет около 15 км. Я предполагаю, что ваши кабели не такие длинные.

Сопротивление импеданса необходимо для предотвращения отражения и искажения сигналов. Это обычно относится только к высокочастотным сигналам, а не к звуку (исключение: аналоговые телефонные линии).

На мой взгляд, «согласование импеданса» для аудиоусилителей действительно лучше понять как: «Может ли этот усилитель управлять этим динамиком?»

Пример: некоторые усилители подходят только для колонок на 4 и 8 Ом. Использование его с динамиками на 2 Ом (или двумя параллельными динамиками на 4 Ом) может вызвать проблемы.

Для наушников это почти никогда не является проблемой, если импеданс наушников очень низкий (менее 10 Ом) или очень высокий (600 Ом). И даже тогда, если есть «несоответствие», максимальная громкость может быть уменьшена.

Обычно домашние аудио усилители управляют выходом наушников через выход динамика через последовательные резисторы, чтобы обеспечить небольшую защиту от перегрузки наушников, поскольку им требуется намного меньше энергии, чем динамикам. Из-за этого практически любой наушник может быть драйвером от домашнего аудио усилителя.

Мобильные устройства, работающие на батарейках, не могут обеспечивать такое большое количество энергии и напряжения, поэтому перегрузка не является проблемой. Поскольку выходное напряжение на этих устройствах ограничено, я рекомендую использовать наушники с низким импедансом , 30 или 50 Ом было бы хорошим выбором.

В любом случае вам не нужно беспокоиться о согласовании импеданса, это действительно не проблема для наушников.

Примечание:

Для динамиков выходное сопротивление усилителя имеет значение. Обычная рекомендация заключается в том, что усилителю требуется низкий выходной импеданс. Чем ниже, тем лучше, поскольку это даст ему лучший «контроль» над динамиком. Это не согласование импедансов, это фактически ситуация «наилучшего несоответствия», поскольку выходное сопротивление усилителя (<0,1 Ом) и сопротивление динамика (> 4 Ом) не совпадают.

Вы, конечно, можете забыть о «согласовании импедансов» для любого усилителя приемлемого качества, потому что импедансы намеренно не согласованы!

Выходное сопротивление аудиоусилителя хорошего качества должно быть очень низким - обычно около 0,01 или даже 0,001 Ом. Сопротивление большинства громкоговорителей или наушников сильно зависит от частоты, но всегда на несколько порядков выше, чем выходное сопротивление усилителя.

Следствием этого является то, что если громкоговоритель спроектирован так, чтобы реагировать на напряжение сигнала (а не на ток), напряжение, подаваемое усилителем, не будет зависеть от изменений импеданса какой-либо конкретной модели громкоговорителя, и звуковой отклик не будет иметь нежелательных пики или впадины на определенных частотах в звуковом диапазоне.

Сопоставление импеданса имеет значение только в том случае, если вам нужно получить максимально возможную передачу мощности от одного устройства к другому, но это не имеет значения для разработки аудиоусилителя. (Но если вы пытаетесь отправить сигнал по нескольким тысячам миль подводного кабеля, это будет очень актуально!)

Причина, по которой в спецификации усилителя упоминается приемлемый диапазон выходного импеданса для динамиков или телефонов, заключается просто в том, чтобы при максимальном включении регулятора громкости усилителя (1), если импеданс динамика был слишком высоким, уровень звука был ниже. чем то, что вы могли бы ожидать, и (2) если импеданс слишком низкий, вы будете пытаться получить слишком большой ток от усилителя, что может вызвать некоторые искажения, и (более вероятно) перегорит предохранитель где-то в усилителе, чтобы предотвратить его перегрузку.

Историческая справка: вышесказанное относится к современным конструкциям усилителей - как твердотельных, так и ламповых (вентильных). Некоторые старые (1950-е или 60-е) конструкции ламповых усилителей были чувствительны к подключенному к ним выходному импедансу динамика и имели переключатель на задней панели для выбора фактического используемого импеданса (обычно 8 или 16 Ом в те дни, хотя и высокого современные активные колонки часто имеют более низкий импеданс, например 4 или 2 Ом). Использование такого «винтажного» усилителя без подключенного громкоговорителя может в некоторых случаях повредить усилитель, но современные конструкции лампового усилителя не имеют такой проблемы.

Обозначение «<30 Ом» на вашем усилителе, скорее всего, связано не с выходным сопротивлением усилителя, а с сопротивлением нагрузки, для которой он предназначен. Хорошие аудиоусилители имеют выходные сопротивления намного ниже одного Ома.

Такая маркировка распространена, потому что согласование импеданса не является чем-то особенным в аудиооборудовании. Однако управление динамиками или наушниками с выходом за пределы проектной области усилителя может повлиять на звук.

Вождение наушников с импедансом выше, чем рассчитанная импеданс усилителя, вероятно, подойдет. Я считаю, что единственным недостатком является то, что усилитель не может выдавать полную выходную мощность, так как он не способен генерировать достаточно высокие выходные напряжения, и вам нужно будет оставаться на довольно низких выходных уровнях. Использование ручки регулировки громкости может быть неудобным, но количество энергии на самом деле не является проблемой, поскольку наушники никогда не нуждаются в большом количестве энергии.

В большинстве случаев принятый ответ является приемлемым. Обсуждались также усилители YouTube. Что делать, если усилитель класса D, который становится все более распространенным. Обычный усилитель класса D будет иметь LC-фильтр между выходными транзисторами и динамиком. Некоторые низкое энергопотребление основано на индуктивности динамика и очень коротких проводах динамика. LC-фильтр будет уменьшать излучение от длинных проводов динамика. LC-фильтр обычно устанавливается при низкой нагрузке Q с частотой среза выше аудио, но ниже ШИМ Частота. Значения сигнала могут быть PWM 200 кГц, F срезать 25 кГц и Q. 7. Теперь импеданс динамика изменит параметры фильтра. Повышение импеданса повысит Q с большинством ортодоксальных конструкций LC-фильтров. Это может дать ужасный верхний пик и, возможно, испортить петлю отрицательной обратной связи.Вы можете получить плохую производительность, с которой можно справиться в простой пассивной сети.

Типичный усилитель, который предназначен (для подачи определенного входа и при определенной настройке громкости) подает 50 Вт в громкоговорители с импедансом 8 Ом, как правило, приводит в действие громкоговорители 16 Ом только с 25 Вт в этих условиях и "пытается" управляйте динамиками на 4 Ома с 100 ваттами. Импеданс 16 Ом, как правило, ничего не повредит и даже не будет звучать плохо, но усилитель не сможет подавать столько энергии, сколько при нагрузке 8 Ом. Ситуация 4 Ом не может повредить что-либо, если усилитель был спроектирован так, чтобы - при других условиях - подавать 100 Вт на громкоговорители на 8 Ом, но если нагрузка с низким импедансом приведет к тому, что усилитель попытается вывести больше мощности, чем предполагалось. максимум, искажение и / или повреждение, вероятно, приведет к.

Выходные каскады формируют ток нагрузки «на всех частотах», которые соответствуют согласованию импедансов (в частотной области). Выходные цепи сильно различаются в зависимости от того, как их «подход согласования» зависит от того, на каких частотах было предсказано «совпадение» и на каких частотах (и токах) он фактически работает.