درک امپدانس و حساسیت هدفون‌ها
امپدانس و حساسیت دو مشخصهٔ متفاوت‌اند. برای انتخاب هدفون یا آمپلی‌فایر، علاوه بر مقدار اهم باید مرجع حساسیت، توان یا ولتاژ خروجی در بار مشخص و شرایط اندازه‌گیری را بدانید. عدد اهم به‌تنهایی کیفیت صدا یا نیاز به آمپلی‌فایر قوی را تعیین نمیکند.
حساسیت هدفون‌ها و ایرفون‌ها
حساسیت بیان می‌کند با یک ورودی مشخص، چه سطح فشار صوتی یا SPL به دست می‌آید. بعضی سازندگان آن را به‌صورت dB SPL در ۱ میلی‌وات و بعضی در ۱ ولت RMS می‌نویسند. فرکانس آزمون، کوپلر یا شبیه‌ساز گوش و روش اندازه‌گیری هم باید مشخص باشد؛ اعداد با مرجع متفاوت را مستقیم مقایسه نکنید.
با تقریب بار مقاومتی و شرایط اندازه‌گیری یکسان، تبدیل حساسیت توان به حساسیت ولتاژ از رابطهٔ زیر به دست می‌آید. R بر حسب اهم است و log10 لگاریتم پایهٔ ۱۰ را نشان می‌دهد. این تبدیل، آزمون واقعی پاسخ فرکانسی نیست.
S_V = S_mW + 10 log10(1000 / R)
برای دو هدفون فرضی با حساسیت یکسان ۱۰۰ dB SPL در ۱ میلی‌وات، مقدار متناظر در ۱ ولت RMS برای R = 32 حدود ۱۱۴٫۹۵ و برای R = 300 حدود ۱۰۵٫۲۳ dB SPL میشود. بنابراین حساسیت توان یکسان، به معنی بلندی یکسان در ولتاژ خروجی یکسان نیست.
حساسیت، بلندی واقعی و سلامت شنوایی
عدد حساسیت، سطح صدای همیشگی هنگام استفاده نیست. بلندی واقعی با ورودی، ضبط، جاگیری و عملکرد دستگاه تغییر می‌کند؛ درصد ولوم نیز به‌تنهایی اندازه‌گیری SPL داخل گوش نیست. تشبیه یک عدد حساسیت به چکش برقی، بدون شرایط سنجش، راهنمای مناسبی برای انتخاب یا استفاده نیست.
سلامت شنوایی به سطح صدا و مدت مواجهه وابسته است. WHO در راهنمای شنیدن ایمن، برای نمونه ۸۰ دسی‌بل تا ۴۰ ساعت در هفته و ۹۰ دسی‌بل تا چهار ساعت در هفته را توضیح می‌دهد. این‌ها مرجع عمومی‌اند، نه تضمین برای هر فرد یا یک هدف تنظیم ولوم. بلندی و زمان استفاده را محدود کنید؛ محاسبات این صفحه توصیهٔ بلندتر شنیدن نیست.
امپدانس هدفون‌ها و ایرفون‌ها
امپدانس Z نسبت ولتاژ به جریان در یک فرکانس مشخص است و می‌تواند بخش مقاومتی و راکتیو داشته باشد. مقدار نامی بر حسب اهم، تمام منحنی امپدانس را نشان نمی‌دهد. هدفون دینامیکی یا پلنار نیز الزاماً منحنی یکسانی ندارد؛ محدودهٔ ۸ تا ۶۰۰ اهم حد همگانی همهٔ مدل‌ها نیست.
در بعضی درایورها، نزدیک تشدید، اندازهٔ امپدانس بالا می‌رود. با ولتاژ ثابت، افزایش امپدانس به‌خودی‌خود جریان بیشتر نمی‌خواهد؛ در تقریب مقاومتی، جریان و توان الکتریکی کمتر میشود. پاسخ صوتی به مشخصات درایور و مدار هم وابسته است و از یک عدد اهم نمی‌توان آن را نتیجه گرفت.
تصویر زیر هدفونی تیره و نموداری با محور فرکانس، امپدانس و فاز را نشان می‌دهد. منشأ اندازه‌گیری و مشخصات دقیق نمونه در خود تصویر روشن نیست؛ از این شکل برای اثبات عدد یک مدل یا اندازه‌گیری فروشگاه استفاده نمی‌کنیم.
نمودار موجود برای نمایش تفاوت امپدانس و فاز نگه داشته شده است؛ منشأ آزمون و هویت دقیق مدل تأیید نشده و منحنی‌ها مبنای محاسبات این مقاله نیستند.
امپدانس خروجی و تقسیم ولتاژ
امپدانس خروجی آمپلی‌فایر با بار هدفون یک تقسیم‌کنندهٔ ولتاژ می‌سازد. در مدل مقاومتی زیر، Vopen ولتاژ بی‌بارِ همان منبع، Rout مقاومت خروجی و Rload مقاومت بار است. هرچه Rout در مقایسه با بار کوچک‌تر باشد، افت ناشی از این تقسیم کمتر است.
Vload / Vopen = Rload / (Rload + Rout)
attenuation_dB = -20 log10(Vload / Vopen)
افت جدول، کاهش سطح ولتاژ نسبت به همان منبع با خروجی صفر اهم است؛ واحد دسی‌بل به‌تنهایی مقدار انرژی نیست. برابر بودن دو مقاومت، نسبت ولتاژ ۰٫۵ و افت حدود ۶٫۰۲ دسی‌بل می‌دهد. برای خروجی ۰٫۱ اهم، بار ۳۲ اهم حدود ۰٫۰۲۷۱ و بار ۶۰۰ اهم حدود ۰٫۰۰۱۴۵ دسی‌بل افت دارد؛ ادعای ۱۵ یا ۳۰ دسی‌بل برای این شرایط درست نیست.
| خروجی، اهم | بار، اهم | نسبت ولتاژ | افت، dB |
|---|---|---|---|
| 32 | 32 | 0.5 | 6.02 |
| 0.1 | 32 | 0.9969 | 0.0271 |
| 0.1 | 600 | 0.9998 | 0.00145 |
نمودار محاسباتیِ تهیه‌شده برای این مقاله؛ افت ناشی از تقسیم ولتاژ را نشان می‌دهد و اندازه‌گیری هدفون یا آمپلی‌فایر واقعی نیست.
این مدل، منبع بی‌بار یکسان و بار مقاومتی را فرض می‌کند و محدودیت جریان، کلیپ یا امپدانس مختلط واقعی را شبیه‌سازی نمیکند. اگر Z هدفون با فرکانس تغییر کند و امپدانس خروجی قابل توجه باشد، پاسخ فرکانسی هم ممکن است تغییر کند. خروجی کم‌امپدانس به‌تنهایی تضمین تمام کیفیت‌های یک آمپلی‌فایر نیست.
توان، ولتاژ و جریان خروجی
توان بر حسب وات یا میلی‌وات بیان میشود؛ ولت واحد توان نیست. برای بار مقاومتی یا برآورد بر پایهٔ مقاومت نامی، از P = Vrms² / R و I = Vrms / R استفاده می‌کنیم. Vrms باید ولتاژ واقعاً موجود روی بار باشد؛ ولتاژ بی‌بار یا مقدار پیک را بدون تبدیل جای آن نگذارید.
با ۲ ولت RMS واقعاً روی بار، نتیجه برای ۳۲ اهم ۱۲۵ میلی‌وات و ۶۲٫۵ میلی‌آمپر است؛ برای ۳۰۰ اهم حدود ۱۳٫۳۳ میلی‌وات و ۶٫۶۷ میلی‌آمپر. این مثال فرضی است. آمپلی‌فایر باید بتواند همان ولتاژ و جریان را در بار مورد نظر، با اعوجاج مشخص، تحویل دهد.
| بار، اهم | ولتاژ RMS، V | توان، mW | جریان، mA |
|---|---|---|---|
| 32 | 2 | 125 | 62.5 |
| 300 | 2 | 13.33 | 6.67 |
مشخصه‌ای مانند «۳۰۰ میلی‌وات در ۳۲ اهم» را نمی‌توان بدون اطلاعات بیشتر به توان در ۳۰۰ اهم یا همهٔ فرکانس‌ها تعمیم داد. فرکانس آزمون، تعداد کانال فعال، آستانهٔ اعوجاج و خروجی انتخاب‌شده باید مشخص باشد. برای گوشی و دانگل نیز خروجی همان مدل را بررسی کنید.
انتخاب توان آمپلی‌فایر
نیاز به توان از حساسیتِ دارای مرجع، سطح مورد محاسبه و حاشیهٔ لازم برای قله‌های سیگنال به دست می‌آید. در تقریب خطی، هر ۱۰ دسی‌بل افزایش، ده برابر توان می‌خواهد. این رابطه مجوز افزایش نامحدود توان یا سطح صدا نیست و محدودیت درایور، آمپلی‌فایر و شنوایی باید رعایت شود.
اگر SmW حساسیت در ۱ میلی‌وات باشد، برآورد توان برای سطح L از رابطهٔ زیر است. سپس با R در تقریب مقاومتی، ولتاژ و جریان لازم محاسبه میشود. انتخاب L و حاشیهٔ دینامیکی باید متناسب با استفاده باشد؛ این فرمول اندازه‌گیری SPL در گوش شما نیست.
P_mW = 10^((L - S_mW) / 10)
قواعدی مثل «حساسیت کمتر از ۱۰۰ دسی‌بل و امپدانس بیشتر از ۱۰۰ اهم حتماً حداقل یک وات می‌خواهد» بدون مرجع حساسیت و شرایط کافی نیستند. هدفون کم‌امپدانس و کم‌حساسیت ممکن است جریان زیادی بخواهد؛ هدفون پرامپدانس ممکن است به ولتاژ بیشتری نیاز داشته باشد. نویز زمینه، بهره و کنترل ولوم هم برای مدل‌های حساس اهمیت دارند.
برای انتخاب در بازار ایران، نام و نسخهٔ دقیق هدفون، مرجع حساسیت، خروجی آمپلی‌فایر در همان بار، نوع اتصال و سازگاری گوشی یا پلیر را کنار هم قرار دهید. موجودی، قیمت، خدمات و توان واقعی یک دستگاه در این مقاله تأیید نشده است. خرید آمپلی‌فایر را صرفاً با عدد اهم یا توان تبلیغاتی تصمیم نگیرید.
پاسخگوی سوالات شما هستیم