2014-02-10T19:57

2014-02-10T19:57

Audiophile"s Software

ПРОЛОГ: Вихідний імпеданс виходу під навушники є однією з найпоширеніших причин, чому одні і ті ж навушники можуть звучати по-різному залежно від того, куди вони включені. Цей важливий параметр рідко вказується виробниками, але в той же час може спричинити істотні відмінності як звучання і значною мірою вплинути на сумісність навушників.

ВИКОНАЧЕ:Все, що вам дійсно потрібно знати, що більшість навушників найкраще працюють, якщо вихідний імпеданс пристрою менше 1/8 імпедансу навушників. Так, для прикладу, для 32-омних Grados вихідний імпеданс повинен бути максимум 32/8 = 4 Ом. Etymotic HF5 - 16-омні, тому максимальний вихідний імпеданс повинен дорівнювати 16/8 = 2 Ом. Якщо ви хочете побут впевнені, що джерело працюватиме з будь-якими навушниками, переконайтеся, що його вихідний імпеданс менше 2 Ом.

ЧОМУ ВИХІДНИЙ ІМПЕДАНС ТАК ВАЖЛИВИЙ?Як мінімум із трьох причин:

• Чим більший вихідний імпеданс, тим більше падіння напруги при менших імпедансах навантаження. Це падіння може бути досить великим, щоб завадити «розгойдувати» низькоомні навушники до потрібного рівня гучності. Як приклад можна навести Behringer UCA202 з вихідним імпедансом 50 Ом. Він сильно програє як при використанні 16 - 32-омних навушників.
• Імпеданс навушників залежить від частоти. Якщо вихідний імпеданс набагато більший за нуль, це означає, що напруга, що падає на навушниках, також буде змінюватися з частотою. Чим більший вихідний імпеданс, тим більша нерівномірність частотної характеристики . Різні навушники взаємодіятимуть по-різному (причому зазвичай непередбачувано) з різними джерелами. Іноді ці відмінності можуть бути значними та цілком відчутними на слух.
• У міру того, як вихідний импеданс збільшується, зменшується коефіцієнт демпфування. Рівень басів, який розраховувався для навушників під час проектування, при недостатньому демпфуванні може значно знизитися. Низькі частоти будуть гудішими і не такими чіткими (розмазаними). Перехідна характеристика погіршується, при цьому страждає глибина басів (більше спад на низьких частотах). Деяким людям, на кшталт тих, кому подобається «теплий ламповий звук», такий недодемпфований бас може навіть сподобатися. Але в більшості випадків це дає менш чесний звук, ніж при використанні низькоомного джерела.

Правило однієї восьмої:Для мінімізації кожного з вищеописаних ефектів необхідно лише забезпечити вихідний імпеданс хоча б у 8 разів менший, ніж імпеданс навушників. Ще простіше: поділіть імпеданс навушників на 8 та отримайте максимальний імпеданс підсилювача, що дозволяє уникнути чутних спотворень.

ЧИ Є ЯКИЙ СТАНДАРТ ДЛЯ ВИХІДНОГО ІМПЕДАНСУ?Єдиний такий стандарт, який я знаю – IEC 61938 (1996 р.). Він встановлює вимогу до вихідного імпедансу 120 Ом. Є кілька причин, чому ці вимоги застаріли і взагалі не є гарною ідеєю. У статті Stereophile про стандартне значення 120 Ом говориться буквально таке:

«Хто б це не написав, він явно живе у світі мрій»

Мушу погодитись. Можливо, значення в 120 Ом ще було прийнятно (і те, навряд) до появи iPod і до того, як портативні пристрої взагалі набули широкої популярності, але не більше. Сьогодні більшість навушників розроблена зовсім інакше.

ПСЕВДО-СТАНДАРТИ:виходи під навушники більшості професійних установокмають опір 20 – 50 Ом. Не знаю жодної, яка відповідала б 120 Ом, як у стандарті МЕК. Для обладнання споживчого класу значення вихідного імпедансу зазвичай лежить у межах 0 – 20 Ом. За винятком деяких лампових та інших езотеричних розробок, більшість аудіофільського high-end обладнання має імпеданс нижче 2 Ом.

ВПЛИВ iPOD:З того часу, як у 1996-му було опубліковано 120-омний стандарт, від низькоякісних касетних плеєрів, через портативні CD-плеєри, ми нарешті перейшли до повального захоплення iPod"ами. Apple допомогла зробити високу якість портативним, і зараз ми маємо в обороті як мінімум півмільярда цифрових плеєрів, не рахуючи телефони. Практично всі портативні музичні/медіа-плеєри працюють від одинарних акумуляторних літій-іонних батарей. Ці батареї виробляють напругу трохи більше 3 вольт, що зазвичай дає близько 1 вольт (RMS) на виході під навушники (іноді менше). Якщо ви поставите на вихід опір 120 Ом і скористаєтеся звичайними портативними навушниками (опір яких лежить в межах 16 - 32 Ом), гучність відтворення швидше за все буде недостатньою. Крім того, більша частина енергії батареї розсіюватиметься у вигляді тепла на 120-омному резисторі. Лише мала частина потужності припадатиме на навушники. Це серйозна проблемадля портативних пристроїв, де дуже важливо продовжити час роботи акумулятора. Більш ефективним було б подавати всю потужність на навушники.

КОНСТРУКЦІЯ НАВУШНИКІВ:Тож для якого ж вихідного імпедансу компанії-виробники розробляють свої навушники? Станом на 2009 рік було продано понад 220 мільйонів iPod"ів. iPod та аналогічні портативні плеєрина ринку навушників подібні до 800-фунтових горил. Тому не дивно, що більшість розробників стали створювати навушники таким чином, щоб вони були сумісні з iPod. Це означає, що вони розраховані працювати з вихідним імпедансом менше 10 Ом. А практично всі хай-ендові повнорозмірні навушники розраховані на джерела, що дотримуються правила 1/8, або мають імпеданс близький до нуля. Мені жодного разу не зустрічалися аудіофільські навушники. домашнього використання, розроблені відповідно до стародавнього 120-омного стандарту.

КРАЩІ НАВУШНИКИ ДЛЯ КРАЩИХ ДЖЕРЕЛ:Якщо ви побіжно ознайомитеся з найбільш огляданими high-end підсилювачами для навушників і ЦАП", ви виявите, що практично всі вони мають дуже низький вихідний імпеданс. Прикладами є продукти Grace Designs, Benchmark Media, HeadAmp, HeadRoom, Violectric, etc. Само собою , Що більшість high-end навушників найкраще проявляють себе в поєднанні з такого ж класу обладнанням.Деякі з навушників, що найбільш добре зарекомендували себе, спочатку мають низький імпеданс, включаючи різні моделі від Denon, AKG, Etymotic, Ultimate Ears, Westone, HiFiMAN і Audeze. Всі вони, наскільки я знаю, були розроблені для використання у поєднанні з джерелом, що має низький (в ідеалі нульовий) імпеданс, а також представник Sennheiser сказав мені, що вони розробляють свої аудіофільські та портативні навушникидля джерел із нульовим імпедансом.

ПИТАННЯ АЧХ:Якщо вихідний імпеданс більше 1/8 імпедансу навушників, спостерігатиметься нерівномірність частотної характеристики. Для деяких навушників, особливо арматурних (збалансований якір) або мультидрайверних, ці відмінності можуть бути колосальними. Ось, як 43 Ом вихідного імпедансу впливають на АЧХ Ultimate Ears SuperFi 5 - цілком відчутна нерівномірність 12 дБ:

ВИХІДНИЙ ІМПЕДАНС 10 ОМ:Дехто може поглянути на приклад вище і подумати, що такі значні відмінності виявляються лише за опору 43 Ом. Але багато джерел має імпеданс близько 10 Ом. Ось ті ж навушники з 10-омним джерелом - все ще чітко чутна нерівномірність 6 дБ. Така крива призводить до ослаблення басів, вираженого акценту на середніх частотах, приглушеним високим та нечіткою фазовою характеристикою через різкий провал на 10 кГц, що може вплинути на стерео-панораму.

ПОВНОРАЗМІРНІ SENNHEISER:Ось повнорозмірні Sennheiser HD590 з підвищеним імпедансом, з тим же 10-омним джерелом. Тепер нерівномірність вище 20 Гц лише трохи більше 1 дБ. Хоча 1 дБ - це не так вже й багато, нерівномірність знаходиться в області «низу, що гудить», де будь-який акцент вкрай небажаний:

ЯК ПРАЦЮЄ ДЕМПФУВАННЯ:будь-яка динамічна головка, будь то навушники або колонки, переміщається взад і вперед у міру відтворення музики. Таким чином вони створюють звукові коливання, являючи собою рухому масу. Закони фізики свідчать, що об'єкт, що рухається, схильний залишатися в русі (тобто володіє інерцією). Демпфування допомагає уникнути небажаних переміщень. Якщо занадто не вдаватися до деталей, недодемпфований динамік продовжує рухатися тоді, коли він уже повинен зупинитися. Якщо ж динамік передемпфований (таке буває рідко), його можливості переміщатися відповідно сигналу, що подається обмежені - уявіть, що динамік намагається працювати зануреним в кленовий сироп. Усього є два способи демпфування динаміка - механічний та електричний.

ТАЧКИ, що стрибають:Механічне демпфування подібно до амортизаторів автомобіля. Вони вносять опір, тому якщо ви хитнете машину, вона не буде довго розгойдуватися вгору-вниз. Але амортизація також додає жорсткість, тому що не дозволяє підвісці змінювати своє становище у повній відповідності до рельєфу дороги. Тому тут доводиться шукати компроміс: м'які амортизатори роблять поїздку м'якшою, але призводять до погойдування, жорсткі роблять поїздку менш комфортною, але запобігають розгойдування. Механічне демпфування – це завжди компроміс.

ЕЛЕКТРИЧНА ВДОСКОНАЛЕННЯ:Є кращий спосібконтролювати небажане переміщення дифузора, називається він електричним демпфуванням. Котушка та магніт у динаміці взаємодіють з підсилювачемконтролю переміщення дифузора. Цей тип демпфування має менше побічних ефектів і дозволяє розробникам створювати навушники з меншим рівнем спотворень та кращим звучанням. Як підвіска автомобіля, здатна більш точно підлаштовуватись під рельєф дороги, оптимально демпфовані навушники можуть точніше відтворювати аудіо сигнал. Але, і це критичний момент, електричне демпфування ефективне лише тоді, коли вихідний імпеданс підсилювача набагато менший за імпеданс навушників . Якщо ви ввімкнете 16-омні навушники у підсилювач із вихідним імпедансом 50 Ом, електричне демпфування зійде нанівець. Це означає, що динамік не зупиниться у той момент, коли він повинен зупинитися. Це схоже на автомобіль із зношеними амортизаторами. Звичайно, якщо правило 1/8 дотримано, електричне демпфування буде достатнім.

АКУСТИЧНА ПІДВІСКА:У 70-х ситуація змінилася, оскільки популярними стали транзисторні підсилювачі. Практично у всіх транзисторних підсилювачівдотримується правила 1/8. Фактично більшість відповідає правилу 1/50 - їхній вихідний імпеданс менше 0.16 Ом, що дає коефіцієнт демпфування 50. Таким чином виробники динаміків отримали можливість розробляти якісніші динаміки, що використовують переваги низького вихідного імпедансу. Перш за все були розроблені перші закриті динаміки з акустичною підвіскою від Acoustic Research, Large Advents, та ін. Вони мали більш глибокий і точний бас, ніж у аналогічних за розміром попередників, розрахованих на лампові підсилювачі. Це було великим проривом у області hi-fi – завдяки новим підсилювачам тепер можна було значною мірою покладатися на електричне демпфування. І дуже шкода, що багато джерел сьогодні відстають від життя на 40 і більше років.

ЯКИЙ ВИХІДНИЙ ІМПЕДАНС У МОГО ПРИСТРОЇ?Деякі розробники дають зрозуміти, що вони прагнуть максимально знизити вихідний імпеданс (як, наприклад, Benchmark), тоді як інші вказують для своїх продуктів його фактичне значення(наприклад, 50 Ом для Behringer UCA202). Більшість же, на жаль, залишають це значення загадкою. Деякі огляди обладнання (наприклад, у цьому блозі) включають вимірювання вихідного імпедансу, оскільки від нього значною мірою залежить, як звучатиме пристрій з тими чи іншими навушниками.

ЧОМУ ТАКА ВЕЛИКА КІЛЬКІСТЬ ДЖЕРЕЛ МАЄ ВИСОКИЙ ВИХІДНИЙ ІМПЕДАНС?Найбільш поширені причини такі:

• Захист навушників- Більш потужні джерела з низьким вихідним імпедансом часто здатні подати надто велику потужність на низькоомні навушники. Щоб захистити такі навушники від пошкодження, деякі розробники збільшують вихідний імпеданс. Таким чином, це компроміс, що адаптує підсилювач до навантаження, але ціною погіршення параметрів для більшості навушників.. Найкраще рішення - можливість вибору двох рівнів посилення. Низький рівеньдозволяє встановити меншу вихідну напругу для навушників з низьким імпедансом. Також додаток може використовуватися обмеження струму, таким чином джерело автоматично обмежуватиме струм для низькоомних навушників, навіть якщо встановлено занадто великий рівень посилення.
• Щоб відрізнятись– Деякі розробники спеціально завищують вихідний імпеданс, стверджуючи, що це покращує звучання їхнього пристрою. Іноді це використовується як спосіб зробити звучання продукту, відмінним від звучання конкуруючих продуктів. Але в такому випадку кожне «окреме звучання», яке ви отримуєте, повністю залежить від навушників, що використовуються. Для деяких навушників це сприймається як покращення, з іншими ж скоріше як значне погіршення. Найімовірніше, що звучання значною мірою спотвориться.
• Це дешево- Вищий вихідний імпеданс є найбільш простим рішеннямдля дешевих джерел. Це дешевий спосібдосягнення стабільності, найпростіший захиствід короткого замикання; також це дозволяє використовувати менш якісні операційні підсилювачі, які в іншому випадку безпосередньо не змогли б розкачати навіть 16 або 32-омні навушники. Шляхом послідовного підключеннядо виходу деякого опору, всі ці проблеми вирішуються ціною якоїсь цент. Але за це дешеве рішеннядоводиться платити значним погіршенням якості звучання багатьох моделях навушників.

ВИКЛЮЧЕННЯ З ПРАВИЛ:Існує кілька навушників, які нібито призначені для використання з високим вихідним імпедансом. Особисто мені цікаво, міф це чи реальність, тому що я не знаю жодного конкретного прикладу. Втім, це можливо. У такому разі використання цих навушників з низькоомним джерелом може призвести до передемпфованої динаміки басів і, як наслідок, до відмінної від запланованої розробником АЧХ. Цим можуть пояснюватись окремі випадки «синергії», коли певні навушники поєднуються з певним джерелом. Але цей ефект сприймається суто суб'єктивно – для когось як виразність та детальність звучання, для когось – як зайва жорсткість. Єдиний спосібдосягти адекватної роботи- використовувати низькоомне джерело та дотримуватися правила 1/8.

ЯК НЕДОРОГО ПЕРЕВІРИТИ:Якщо вас цікавить, чи не страждає якість звучання через вихідний імпеданс джерела, можу запропонувати придбати за 19 $ підсилювач FiiO E5 . Він оснащений виходом із практично нульовим імпедансом і його буде достатньо для більшої частини навушників із імпедансом

РАЗОМ:Якщо тільки ви не абсолютно впевнені, що ваші навушники звучать краще з певним вищим вихідним імпедансом, краще завжди використовувати джерела з імпедансом не більше 1/8 від імпедансу ваших навушників. Або ще простіше: з імпедансом не більше 2 Ом.

ТЕХНІЧНА ЧАСТИНА

ІМПЕДАНС І ОПІР:Ці два терміни в деяких випадках взаємозамінні, але технічно вони мають значні відмінності. Електричний опір позначається буквою Rі має однакове значеннявсім частот. Електричний импеданс - величина складніша, та її значення зазвичай змінюється з частотою. Він позначається буковою Z. У рамках цієї статті одиниці виміру обох величин - Оми.

НАПРУГ І СТРУМ:Щоб зрозуміти, що таке імпеданс і про що взагалі йде мовау цій статті важливо мати хоча б загальне уявлення про напругу і струм. Напруга подібна до тиску води, в той час як струм є аналогом потоку води (наприклад, літрів за хвилину). Якщо ви пустите воду зі свого садового шланга, не прикріпивши нічого до його кінця, ви отримаєте великий потікводи (струм) і зможете швидко наповнити відро, але тиск поблизу кінця шланга практично дорівнюватиме нулю. Якщо ви скористаєтеся невеликою насадкою на шланг, тиск (напруга) буде значно більшим, а потік води при цьому зменшиться (потрібно більше часу, щоб наповнити те саме відро). Ці два значення пов'язані зворотною залежністю. Взаємозв'язок між напругою, струмом і опором (і навіть імпедансом, у межах цієї статті) визначається Законом Ома. R можна замінити Z.

ЗВІДКИ ВЗЯЛОСЯ ПРАВИЛО 1/8?Мінімальні чутні відмінності гучності, що сприймаються людиною – близько 1 дБ. Падіння -1 дБ на вихідному імпедансі відповідає коефіцієнту, 10^(-1/20) = 0.89 . Використовуючи формулу дільника напруги, ми отримаємо, що коли вихідний імпеданс дорівнює 1/8 імпедансу навантаження, коефіцієнт рівний 0.89, тобто падіння напруги становить -1 дБ. Імпеданс навушників може змінюватись у межах смуги звукових частоту 10 або більше разів. Для SuperFi 5 вказаний імпеданс 21 Ом, але він змінюється від 10 до 90 Ом. Таким чином, правило 1/8 дає нам значення максимального вихідного імпедансу 2.6 Ом. Якщо прийняти напругу джерела рівним 1 В:

• Напруга на навушниках при імпедансі 21 Ом (номінальний) = 21/(21+2.6) = 0.89 В
• Напруга на навушниках при імпедансі 10 Ом (мінімальний) = 10/(10+2.6) = 0.79 В
• Напруга на навушниках при імпедансі 90 Ом (максимальний) = 90 / (90+2.6) = 0.97 В
• Нерівномірність АЧХ = 20 * log (0.97 / 0.89) = 0.75 дБ (менше 1 дБ)

ВИМІР ВИХІДНОГО ІМПЕДАНСУ:Як видно з принципової схемивище, вихідний опірформує дільник напруги. Вимірявши вихідну напругу без підключення навантаження та з відомим навантаженням, ви зможете розрахувати вихідний імпеданс. Це можна легко зробити за допомогою онлайн калькулятора. Напруга без навантаження - це «Input Voltage», R2 - це відомий опір навантаження (не використовуйте в даному випадкунавушники), "Output Voltage" - напруга при підключенні навантаження. Натисніть Compute, і отримайте вихідний імпеданс R1. Також це можна зробити за допомогою 60-герцової синусоїди (її можна згенерувати, наприклад, в Audacity), цифрового мультиметра та 15 - 33-омного резистора. Більшість цифрових мультиметрівмають хорошу точність лише поблизу частоти 60 Гц. Відтворіть 60 Гц синусоїду і відрегулюйте гучність таким чином, щоб вихідна напруга дорівнювала приблизно 0.5 В. Потім підключіть резистор і зафіксуйте нове значення напруги. Наприклад, якщо ви отримали 0.5 без навантаження і 0.38 з навантаженням 33 Ом, вихідний імпеданс дорівнює приблизно 10 Ом. Формула тут така: Zіст = (Rн * (Vхх - Vн)) / Vн. Vхх - напруга без навантаження (холостий перебіг).

Жодні навушники не мають повністю резистивного опору, що не змінюється в межах діапазону звукових частот. Абсолютна більшість навушників являють собою реактивний опір і мають комплексний імпеданс. Через ємнісні та індуктивні складові імпедансу навушників його значення змінюється з частотою. Наприклад, залежність імпедансу (жовтим) і фази (білим) від частоти для Super Fi 5. Нижче ~200 Гц імпеданс дорівнює всього 21 Ом. Понад 200 Гц він зростає до ~90 Ом до 1200 Гц, а потім спадає до 10 Ом до 10 кГц:

ПОВНОРАЗМІРНІ НАВУШНИКИ:Можливо, когось не цікавлять внутрішньоканальні навушники на кшталт Super Fi 5, так що ось імпеданс та фаза для популярної моделі Sennheiser HD590. Імпеданс так само варіюється: від 95 до 200 Ом - практично вдвічі:

МАТЧАСТИНА:Один із графіків на початку статті демонстрував нерівномірність АЧХ близько 12 дБ для SuperFi 5, підключених до джерела з імпедансом 43 Ом. Якщо ми приймемо номінальне значення 21 Ом за опорну, а вихідну напругу джерела приймемо рівним 1, рівень напруги на навушниках буде наступним:

• Опорний рівень: 21/(43 + 21) = 0.33 В - що відповідає 0 дБ
• При мінімальному імпедансі 9 Ом: 9/(9 + 43) = 0.17 В = -5.6 дБ
• При максимальному імпедансі 90 Ом: 90/(90 + 43) = 0.68 В = +6.2 дБ
• Діапазон зміни = 6.2 + 5.6 = 11.8 дБ

РІВНІ ДЕМПФУВАННЯ:Демпфування динаміків, як пояснювалося раніше, може бути суто механічним (Qms), або складатися з електричного (Qes) і механічного демпфування. Сумарне демпфування позначається Qts. Як ці параметри взаємодіють на низьких частотах - пояснюється моделюванням Тіля-Смолла. Рівні демпфування можна поділити на три категорії:

• Критичне демпфування (Qts = 0.7) - Багато хто вважає його ідеальним випадком, тому що воно забезпечує найглибші НЧ, без будь-яких відхилень АЧХ або надмірного дзвону (неконтрольованих переміщень дифузора). Бас такого динаміка зазвичай сприймається як «пружний», «чіткий» та «прозорий». Більшість вважає, що Qts 0.7 забезпечує ідеальну перехідну характеристику.
• Надмірне демпфування (Qts
• Слабке демпфування (Qts > 0.7) - Дозволяє отримати деяке посилення НЧ з піком у верхній частині діапазону НЧ. Динамік контролюється в повному обсязі, що призводить до надмірного «дзвону» (тобто. дифузор недостатньо швидко припиняє свій рух після згасання електричного сигналу). Слабке демпфування призводить до відхилень АЧХ, менш глибоким басам, поганий перехідній характеристиці та підйому АЧХ в області верхньої межі НЧ Слабке демпфування – це дешевий спосіб підняти рівень басів ціною їхньої якості. Цей прийом активно використовується в дешевих навушниках, щоб створити підроблені баси. Звучання недодемпфіроанних динаміків часто характеризується як «гучний» або «недбалий» бас. Якщо ваші навушники розраховані на електричне демпфування, і ви використовуватимете їх із джерелом, що має імпеданс більше 1/8 імпедансу навушників, ви отримаєте саме такі, недодемпфовані НЧ .

ТИПИ ДЕМПФУВАННЯ:Є три способи демпфування динаміків/контролю резонансу:

• Електричне демпфування- Вже відоме нам Qes, воно подібне до рекуперативного гальмування в гібридних електромобілях. Коли ви тиснете на гальма, електромотор уповільнює рух машини, перетворюючись на генератор і передаючи енергію назад батареям. Динамік здатний виконувати те саме. Але якщо вихідний імпеданс підсилювача збільшується, ефект гальмування значно знижується – звідси й правило 1/8.
• Механічне демпфування- Відоме як Qms, воно швидше подібне до автомобільних амортизаторів. У міру того, як ви збільшуєте механічне демпфування динаміка, воно обмежує керуючий ним музичний сигнал, що призводить до більшої нелінійності. Це збільшує спотворення та знижує якість звучання.
• Демпфування за рахунок корпусу- Корпус може забезпечити демпфування, але при цьому потрібно, щоб він був закритим - або правильно налаштованим фазоінвертором, або з контрольованим обмеженням. Багато топових навушників звичайно ж є відкритими, що виключає можливість використання демпфування за рахунок корпусу, як в акустичних колонках.

РІВЕНЬ ПРИЖИМУ:Для навушників, які мають досить щільну посадку, на зразок повнорозмірних, що охоплюють із щільно прилеглими амбушюрами, розробник можуть враховувати можливість деякого додаткового демпфування за рахунок вушної раковини. Але форма голови, вух, зачіска, посадка навушників, наявність окулярів та інші фактори роблять цей ефект практично непередбачуваним. Для накладних навушників ця можливість відсутня взагалі. Нижче ви бачите два графіки, що зображають імпеданс Sennheiser HD650. Зверніть увагу: резонансний пік на НЧ у відкритому виглядімає рівень 530 Ом, але при використанні штучної голови значення знижується до 500 Ом. Причиною цього є демпфування за рахунок закритого простору, утвореного вушною раковиною та амбушюрами.

ВИСНОВОК:Сподіваюся, тепер зрозуміло, що єдиним шляхомдосягнення ефективної роботиЗв'язування навушники-підсилювача є дотримання правила 1/8. Хоча дехто і віддає перевагу звучанню при вищому вихідному імпедансі, воно вкрай залежить від моделі навушників, значення вихідного імпедансу і особистих переваг. В ідеалі - слід створити новий стандарт, відповідно до якого розробники повинні були б випускати джерела з вихідним імпедансом менше 2 Ом.

Інформація від спонсора

KUPI.TUT.BY: зручний каталог ноутбуків, ноутбуки ціни. Тут Ви можете підібрати та купити ноутбук за низькою ціною. Зручність оплати, доставка, гарантія якості.

Оригінал статті англійською мовою: Headphone & Amp Impedance

Чому важливо значення вихідного імпедансу джерела (підсилювача), як і взаємодіє з навушниками і що впливає.

Copyright Taras Kovrijenko 2009–2019

Вітаю.

На будь-якому сучасному мультимедійному пристрої (комп'ютер, ноутбук, плеєр, телефон і т.д.) є аудіо виходи: для підключення навушників, колонок, мікрофона та інших пристроїв. І здавалося б, все просто – підключив до аудіо-виходу пристрій і він має працювати.

Але не завжди так все легко… Справа в тому, що рознімання на різних пристроях- Різні (хоча іноді і дуже схожі між собою)! У переважній більшості пристроїв використовуються роз'єми: jack, mini-jack та micro-jack (jack у перекладі з англійської означає «гніздо»). Ось про них і хочу сказати кілька слів у цій статті.

Роз'єм mini-Jack (діаметр 3,5 мм)

Мал. 1. mini-jack

Чому я почав із міні-джек? Просто це найпопулярніший роз'єм, який тільки можна зустріти в сучасної техніки. Зустрічається у:

• - навушниках (причому, як із вбудованим мікрофоном, так і без нього);
• - мікрофонах (аматорських);
• - різних плеєрах та телефонах;
• - колонках для комп'ютерів та ноутбуків і т.д.

Роз'єм Jack (діаметр 6,3 мм)

Зустрічається набагато рідше ніж mini-Jack, проте досить поширений в деяких пристроях (більше, звичайно, у професійних пристроях, ніж в аматорських). Наприклад:

• мікрофони та навушники (професійні);
• бас-гітари, електрогітари та ін.;
• звукові карти для професіоналів та ін аудіо пристрою.

Роз'єм micro-Jack (діаметр 2,5мм)

Найменший роз'єм із перерахованих. Його діаметр всього 2,5 мм і застосовується він у портативній техніці: телефонах і плеєрах. Щоправда, у Останнім часом, навіть у них почали використовувати mini-jack, щоб підвищити сумісність тих самих навушників з ПК і ноутбуками.

Моно та стерео

Мал. 4. 2 контакти - Моно; 3 контакти - стерео

Зверніть увагу на те, що роз'єми jack можуть бути як моно, так і стерео (див. рис. 4). У деяких випадках це може доставляти купу проблем.

Для більшості користувачів буде достатньо наступного:

• моно - це означає одного джерела звуку (підключити можна лише моно колонку);
• стерео - для декількох джерел звуку (наприклад, ліву та праву колонки, або навушники. Підключити можна як моно, і стерео колонки);
• квадро - практично те саме, що і стерео, тільки додаються ще два джерела звуку.

Гарнітурний роз'єм у ноутбуках для підключення навушників із мікрофоном

У сучасні ноутбукивсе частіше зустрічається гарнітурний роз'єм: дуже зручно для підключення навушників із мікрофоном (ні зайвого дроту). До речі, на корпусі пристрою він зазвичай так і позначається: малюнок навушників з мікрофоном (див. рис. 5: зліва - виходи для мікрофона (рожевий) і для навушників (зелений), праворуч - гарнітурний роз'єм).

До речі, на штекері для підключення до такого роз'єму має бути 4 контакти (як на рис. 6). Докладніше про це я розповідав у своїй попередній статті:

Мал. 6. Штекер для підключення до гарнітурного гнізда

Як підключити колонки, мікрофон або навушники до комп'ютера

Якщо у вас звичайнісінька звукова карта на комп'ютері - то все досить просто. На задній стінці ПК у вас має бути 3 виходи, як на рис. 7 (принаймні):

1. Microphone (мікрофон) – позначається рожевим кольором. Потрібен для підключення мікрофона.
2. Line-in (синій) - використовується, наприклад, для запису звуку з якогось пристрою;
3. Line-out (зелений) – це вихід для навушників або колонок.

Проблеми найчастіше бувають у випадках, коли у вас, наприклад, гарнітурні навушники з мікрофоном і на комп'ютері немає такого виходу. десятки різних перехідників : є, у тому числі і перехідник з гарнітурного роз'єму на звичайні: Microphone та Line-out (див. рис. 8).

Так само досить часта проблема- відсутність звуку (найчастіше після переустановки Windows). Проблема здебільшого пов'язані з відсутністю драйверів (чи установкою тих драйверів). Рекомендую скористатися рекомендаціями цієї статті:

Також, можливо, Вам будуть цікаві наступні статті:

1. - підключення навушників та колонок до ноутбука (ПК):
2. - сторонній звуку колонках та навушниках:
3. - тихий звук (як збільшити гучність):

У чому різниця і чим тішать Hi-End-плеєри?

Мрії про те, що колись інженерна думка зіллється воєдино і на світ зійде єдиний універсальний порт, який буде позбавлений недоліків, підходитиме під будь-які цілі в будь-якій галузі, так і залишаються мріями. Оптичний, коаксіальний, джек, S/PDIF… Від цієї різноманітності голова йде кругом. Сьогодні ми розберемося з основними аудіо-портами, які використовуються в портативних гаджетах. Допоможуть у цьому нам три преміальні бренди, що випускають Hi-End плеєри: Astell&Kern, Colorflyі HiFiMan.

Роз'єм TRS – «джек»

Стандарт TRS є одним із найстаріших та перевірених часом, оскільки вперше застосовувався ще на зорі проектування телефонних комутаторів у XIX столітті. Спочатку TRS-роз'єм мав спрощену TS-конструкцію (відсутній додатковий канал-кільце). Суть самої абревіатури полягає в наступному:

• T = tip– у перекладі з англійської «кінчик»;
• R = ring– у перекладі з англійської «кільце»;
• S = sleeve– у перекладі з англійської «гільзи»;

Конструкція TRS-штекера повністю виправдовує його складові: гостра гільза з пластиковими перегородками-ізоляцією, що розділяють канали. Загальноприйнятим стандартом TRS-штекера і порту є традиційний стерео-джек, що передбачає три контакти: лівийі правийканали + земля.

З появою смартфонів, TRS зазнав незначних змін, отримавши додаткове кільце, що відповідає за мікрофонну гарнітуру (формат TRRS). Далі за всіх пішла компанія Sony, яка представила серію смартфонів Xperia Z, гарнітура яких має п'ятиконтактний джек ( TRRRS) на два кільця якого запитані два мікрофони: один для запису мови, інший – для шумоподавлення.

Існує три типорозміриаудіороз'ємів TRS:

• 6,3 мм джек (1/4 дюйми). Використовується у професійному музичному обладнанні: від мікшерів та звукових карт, до мікрофонів та музичних електроінструментів.
• 3,5мм джек. Універсальний аудіовиход, який використовується в споживчій електроніці та портативній техніці будь-якого рівня.
• 2,5мм джек. Стандарт, який поступово відходить у минуле. Сфера застосування: портативна техніка, тюнери, порти підключення чашок навушників зі шнурами, що знімаються.

Як слухається:Підключення за допомогою TRS є найпростішим: під будь-який розмір порту та штекера нескладно підібрати відповідний перехідник, але головним ворогом дешевизни залишається фізика. Від TRS не чекайте надзвуку і лавр еталонного вінілу.

Балансний вихід

У сфері професійного аудіо обладнання одним із еталонних варіантів підключення є балансний. Зовні він мало чим відрізняється від широкопрофільного TRS, а ось алгоритм його роботи дозволяє досягти помітно кращої якостізвучання.

При небалансне підключення(звичайний джек/мініджек, що використовується у смартфонах та недорогих плеєрах) сигнал надходить по двох провідниках: землі та інформаційному каналу (лівий/правий). Таке рішення дозволяє суттєво знизити кінцеву вартість аудіо пристрою, але має один недолік – високий рівень перешкод.

При балансне підключення(симетричному) сигнал проходить за трьома провідниками: два інформаційного каналу(прямий та реверсний) та земля. Таким чином, електричний імпеданс між провідниками врівноважений, оскільки подається протифазі. Як результат: значне збільшення потужності корисного сигналу та мінімізація перешкод.

Як слухається:Екранування кабелю проти протифази. У переможцях однозначно залишиться балансний варіант виконання підключення. Забудьте про перешкоди, шуми та спотворення, але це все ще фізика.

Коаксіальний цифровий вихід S/PDIF. Роз'єм RCA та TOSLINK

У міру розвитку індустрії звукозапису, перед інженерами, як і раніше, стояло питання щодо можливим способаммінімізації акустичних спотворень та перешкод. Так було знайдено коаксіальнийспосіб передачі S/PDIF даних. S – компанія Sony, P – компанія Philips, які взяли участь у розробці цього стандарту; DIF - digital interface (у перекладі з англ. "Цифровий інтерфейс").

Головна особливість коаксіального цифрового виходу полягає у відсутності необхідності перетворювати звук із цифрового на аналоговий, що й дозволяє зберегти вихідна якістьсигналу із мінімально можливим рівнем втрат.

Найпопулярнішим цифровим виходом прийнято вважати RCA- «Тюльпан», створений ще в 40-х роках минулого століття. Ще одним варіантом реалізації S/PDIF вважається оптичний кабель та порт формату TOSLINK, що перетворює електричний сигнал на оптичний. Потім оптичний промінь передається екранованою оболонкою кабелю. Особливість оптичної передачі сигналу полягає в тому, що він не піддається жодним електромагнітним перешкодам. При надходженні до джерела відтворення, оптичний сигналзнову перетворюється на електричний.

Як слухається:Оптика вимагає тонкого підходу та любить дорогі аксесуари. Приготуйтеся повозитися з підбором оригінального якісного кабелю, але результат виправдає себе з лишком. Варіант з цифровим підключеннямвиключає зайвий виток перетворень, що також позитивно впливає на якість звуку.

Плеєри Astell&Kern:

Чим старша в класі модель від корейського виробника, тим краще він звучить. Для цього аксіома. Від простенької моделі з єдиним джеком, до симбіозу оптики та TRS з додатковим балансним входом у моделях та .

Astell&Kern AK380:

Astell&Kern AK240: TRS-джек, оптичний 3,5 мм, балансний вихід (4-піновий 2,5 мм, потребує підключення підсилювача);

Astell&Kern AK120 II: TRS-джек, оптичний 3,5 мм, балансний вихід (4-піновий 2,5 мм, потребує підключення підсилювача);

Astell&Kern AK100 II: TRS-джек, оптичний 3,5 мм, балансний вихід (4-піновий 2,5 мм, потребує підключення підсилювача);

Colorfly C4 Pro: TRS-джек 3,5 та TRS-джек 6,3 мм (працюють синхронно); S/PDIF.

Colorfly C10:

Colorfly C3: TRS-Джек.

Плеєри HiFiMAN:

Широкий асортимент моделей від американського виробника дозволяє підібрати плеєр до смаку навіть у тому випадку, якщо ви керуєтеся виключно його зовнішнім виглядом. Оригінальне рішення виробника – наявність перемикача із звичайного на балансовий порт TRS 3,5 мм.

HiFiMAN HM-901s: TRS-джек; балансний вихід (3,5 мм джек);

HiFiMAN HM-901:

HiFiMAN HM-802: TRS-джек/балансний вихід (4-піновий порт, комплектується перехідником; передбачений перемикач);

Вітаю! У сьогоднішньому невеликому міні випуску зробимо огляд штекера під назвою jack 3.5. Зокрема ми з вами дізнаємося його призначення, різновиди та сфери застосування.

До того ж я розповім, як правильно вибрати такий штекер, ну і звичайно ж, ви дізнаєтесь, яка має бути правильне розпинання jack 3.5.

Отже, роз'ємне з'єднання типу TRS призначене для комутації між собою приладів, наприклад навушників і плеєра. Пристрій складається з штекера (plug) та гнізда (jack). Так-так це той самий роз'єм, який ви підключаєте до свого комп'ютера, мобільного телефону. Часто цей роз'єм просто ламається там, де дроти заходять в сам роз'єм. Через це у нас з вами може не працювати або правий чи лівий навушник або обидва одразу. Причому іноді з'являються сторонні шуми через обрив проводу в самому роз'ємі jack 3.5.

Взагалі варто відзначити, що сама аббревіатура TRS походить від англійських слів: tip (кінчик), ring (кільце) та sleeve (гільза). Серед російськомовного населення встановилося поняття, що «джеки» — це сам штекер, тому якщо вживати у повсякденному житті первісну назву роз'єму TRS, багато хто не зрозуміє, про що йдеться.

Різновиди та сфери застосування.

Залежно від діаметра робочої поверхніконектори поділяються на:

1. Мікро jack 2.5 мм. Ними обладнуються невеликі портативні пристрої, такі як телефони, програвачі тощо.

2. Міні jack 3.5. Встановлюються в прилади побутового призначення: комп'ютери, телевізори і т. д. До того ж розпилювання jack 3.5 дуже проста.

3. Великий jack 6.35. В основному застосовується у професійній техніці: електромузичних інструментах, потужних акустичних підсилювачах, але можуть вбудовуватись у бюджетну апаратуру, таку як мікрофони для караоке, металошукачі.

За кількістю виходів (pin) «джеки» поділяються на:

1. Двоконтактні (TS). За ними здійснюється передача несиметричного сигналу, наприклад, на навушники подається моносигнал або за допомогою мікрофона здійснюється аудіо запис.

2. Триконтактні (TRS). За допомогою них можна передавати і несиметричний сигнал, при цьому контакти 2 і 3 з'єднуються перемичкою і симетричний.

3. Чотирьохпінові (TRRS). Вони можуть відразу передавати відео та аудіо інформацію. Чотириконтактні роз'єми обладнуються, в основному, сучасні телефони, планшети, відеопрогравачі і т.д.

4. П'ятипозиційні (TRRRS). Не розповсюджений конектор, застосовується виробником Sony у смартфоні Xperia Z для одночасного функціонування двох мікрофонів, один з яких працює на шумозаглушення. Сумісний з TRRS.

Так само існують гнізда двох типів: звичайні, створені під конкретний різновид штекера і з перемикачем - при вставленні штиря пристрій перемикається з одного положення в інше.

Як правильно вибрати jack 3.5

Дуже часто бувають ситуації, коли китайські розбірні штекери, встановлені замість монолітного поламаного «джека», не повністю заходять у гільзу або погано фіксуються. Такі ситуації можливі за невідповідності діаметрів гільзи та штекера. Тому при виборі такого штекера вам бажано його зовнішній діаметр перевіряти штангенциркулем по всій робочій довжині.

При відхиленні вимірів від номінального перерізу хоча б одного з кільця на 0,1 мм роз'єм краще не використовувати. На малюнку нижче я спеціально вам представив спосіб перевірки jack 3.5.

Розпинування jack 3.5

У представленому типі роз'єму, що використовується для підключення навушників до пристрою, дуже часто, найуразливішим місцем є ділянка з'єднання дроту з нероз'ємним корпусом штекера. Тут кабель працює на злам, що призводить до обриву жили і відповідно до відсутності сигналу. Загалом не буду нудити, а пропоную подивитися наступне відео:

Для усунення поломки необхідно відрізати штекер, зачистити, залудити провідник і припаяти їх до контактної групи відповідно до світових стандартів, якщо тільки девайс, що ремонтується, відноситься до не саморобним пристроям. Для правильного з'єднанняможна обережно розрізати корпус штекера, і за наявності колірної індикації на ізоляції дроту скласти схему їх підключення до контактів. За відсутності підказок з'єднання здійснюємо за відповідними схемами.

На рисунках 1 і 2 представлено розпаювання штекера навушників з різною кількістю кілець, а також інформація для підключення додаткового обладнання.

Малюнок 1

Малюнок 2

Завершуючи сьогоднішній матеріал, я сподіваюся, що інформація, представлена ​​в цьому випуску, була для вас цікава і ви витягли з неї корисну для себе інформацію.

Роз'єм "Джек" (Jack, TRS) з'явився в 19 столітті, ним користувалися телефоністи. Тоді цей роз'єм мав діаметр 6,35 мм. Зараз джек - найпопулярніший роз'єм у світі. Цей роз'єм популярний через свою зручність: встромив і працюй (plug&play). Однак він вважається абсолютно незахищеним від випадкового відключення, оскільки ніяких механізмів захисту, як наприклад, клямка у кенона (cannon) у джека немає. Також цей роз'єм неміцний, якщо до нього застосувати бічне навантаження на злам, і тому часто ламається (особливо з пластиковим корпусом). Джек буває трьох розмірів (за діаметром): 6,25 мм, 3,5 мм та 2,5 мм. Також відрізняється на кшталт мамка/папка (male/female). В основному тип самого штеккера папка, а гніздо - мамка ...

Джек 6,25 мм

Роз'єми mono jack plugі stereo jack plug. Російською такі роз'єми називаються словом «джек», ця назва вже встояла, хоча породжена вона неточним перекладом з англійської мови(«Jack» - гніздо). Спочатку воно мало сенс "панельний роз'єм" (кабельний роз'єм при цьому називається "plug"). За кількістю контактів такі роз'єми можна розділити на двоконтактні (рис. 2) та триконтактні (рис. 3). Перші (їх часто називають моно-або несиметричними джеками) призначені для несиметричної передачі сигналу, а другі (часто звані стерео-або симетричними джеками) можна застосовувати як для несиметричної, так і симетричної або двоканальної передачі сигналу. Контакти роз'єму (гніздовий та штекерної частин), у свою чергу, мають певні назви (Tip Ring Sleeve), і за першими літерами цих назв триконтактні джеки називають також TRS-джеками.

При двоканальній передачі контакт 2 використовується для з'єднання із загальним провідником (Земля), а контакти 1 і 3 - для сигнальних провідників першого і другого каналу відповідно. Часткою двоканальної передачі є передача стереофонічного сигналу. Яскравим прикладом цього можуть бути навушники. При стереофонічній передачі контакт 2 — загальний, контакт 1 передає сигнал лівого каналу, а контакт 3 — правого. Іншим випадком двоканального використання роз'ємів типу джек є двонаправлена ​​передача звукових сигналів. Яскравим прикладом цього може бути роз'єм розриву (insert) каналу на мікшерному пульті. Як і скрізь, контакт 1 — загальний, а стандарту розпаювання для другого і третього контактів досі не існує. Один із двох контактів, що залишилися, — вихід, а другий — вхід.

Мал. 2

Мал. 3

Контакт 2 (рис. 1) називається Sleeve або просто S. З усіх значень слова "sleeve", для роз'єму найбільше підходить "гільза". Контакт 1 називається Tip (що означає "кінчик") або T. Контакт 3 називається Ring (російською - "кільце") або R . У двоконтактному роз'єм контакту Ring немає. При використанні двоконтактного роз'єму контакт 2 (Sleeve) з'єднується із загальним або земляним провідником, наприклад екрануючим обплетенням, а контакт 1 (Tip) - з сигнальним провідником. Триконтактний роз'єм при використанні для симетричної комутації розпаюється таким чином: контакт 2 (Sleeve) з'єднується із загальним провідником. Контакт 1 (Tip) призначений передачі сигналу у фазі. У цьому випадку він називається "hot", "плюс", "фаза", "фаза плюс" або "гарячий". Контакт 3 призначений передачі сигналу в протифазі. Його називають "cold", "мінус", "протифаза", "фаза мінус" або "холодний".

Джек 3,5 мм (мініджек)

Цей роз'єм діаметром 3,5 мм широко відомий побутової апаратури, Найчастіше застосовується тільки для підключення навушників. У професійній апаратурі він застосовується рідко, та й то — у маленьких звукових модулях, переносному устаткуванні та інших пристроях, де важливий розмір гнізда. Найбільшого поширення мініджек набув у мультимедійному устаткуванні (плеєри, диктофони, навушники-вкладиші). Роз'єм міні-джек відомий своєю ненадійністю. Назви контактів та їх розпаювання відповідає правилам для роз'ємів типу джек.

Мал. 4

Мал. 5

У мікрофонних та лінійних входахмультимедійних звукових карток, як правило, використовується несиметрична комутація. Тому у разі безпосереднього підключення динамічного мікрофонадо мікрофонного входузвукової карти виникає проблема переходу від симетричного виходу до несиметричного входу. Якщо джерело сигналу має трансформаторний вихід, можна скористатися простим кабельним перехідником, схема якого представлена ​​на рис. 6:

Мал. 6

ПриміткаЯкщо симетричний вихід джерела сигналу безтрансформаторний, то для переходу від симетричної схеми до несиметричної необхідно придбати кабельний перехідник з трансформаторною розв'язкою! І ще один підводний камінь може чекати на власників деяких мультимедійних звукових карт. Мікрофонний вхід звукової карти розрахований на підключення монофонічного мікрофона, проте гніздо роз'єму, до якого вставляється міні-джек, має три контакти. Контакт Sleeve з'єднується із загальним провідником, контакт Tip призначений для отримання сигналу з мікрофона – як завжди. А ось на контакт Ring з боку звукової карти подається постійна напруга, призначене для живлення електретного мультимедійного мікрофона, яким іноді комплектуються звукові карти. При підключенні динамічного мікрофона, щоб уникнути неприємних наслідків, контакт Ring не повинен мати з'єднання з жодним провідником мікрофонного кабелю. Іншими словами, для динамічних мікрофонів із симетричним виходом, що підключаються безпосередньо до мікрофонного входу звукової карти, схема розпаювання кабелю повинна бути такою, як показано на рис. 7

Мал. 7

ПриміткаЗвертаю вашу увагу на те, що для підключення динамічного мікрофона до гнізда, у якого на контакті Ring є постійна напруга живлення електретного мікрофона, роз'єм типу mono jack plug непридатний. Його взагалі не можна вставляти в подібне гніздо, оскільки моноджек викличе замикання розташованого на звуковий картіджерела живлення електретного мікрофону!

«Міні-джек» для відеокамер також має ще й четвертий контакт для передачі самого відео.

Джек 2,5 мм (мікроджек)

Застосовується в основному в мініатюрних мультимедійних плеєрах і стільникових телефонах, саме в силу свого розміру єдиний відповідний роз'єм у подібних випадках. Розпаювання і конструкція така сама, як і у старших братів. В основному буває у стерео-варіанті (трьохконтактний). Іноді буває моно. Єдиний нюанс - даний мікроджек практично завжди неремонтабельний (хоча і є окремі подібні роз'єми в магазинах радіо) і ламається ще частіше за мініджек.