درک امپدانس و حساسیت هدفون‌ها

اگر می‌خواهید بدانید که امپدانس و حساسیت هدفون چیست و چطور می‌توانید هدفونی با سطح صدای مناسب برای گوشی هوشمند یا DAP (دیجیتال پلیر) خود انتخاب کنید، بدانید که تنها نیستید. در این مقاله به شما کمک می‌کنیم تا درک بهتری از مشخصات یک هدفون داشته باشید.

حساسیت هدفون‌ها و ایرفون‌ها

تولید‌کنندگان هدفون و اسپیکر میزان حساسیت محصولات خود را بر اساس یک کیلوهرتز (kHz) به ازای یک میلی‌وات (milliWatt) توان تعیین می‌کنند. با این وجود، امپدانس اسپیکر‌ها از ۱ وات اندازه‌گیری می‌شود و هدفون‌های زیادی از پس چنین توان بالایی برنمی‌آیند. علاوه‌ بر این، نزدیکی مبدل‌های هدفون با گوش شنونده، حساسیت بالایی را تنها با چند میلی‌وات توان تضمین می‌کند. برای اندازه‌گیری میزان حساسیت یک هدفون، میکروفون معمولا در یک متری مبدل واقع نشده، بلکه بسیار نزدیک‌تر و نزدیک انتهای کانال مصنوعی گوش قرار گرفته‌است. بنابراین میزان حساسیت معمولا در بازه ۹۰ تا ۱۲۰ دسی‌بل تعیین می‌شود.

ما صداها را در چه بازه‌ای می‌شنویم؟

اغلب بین ۶۰ تا ۸۰ دسی‌بل و در موارد خاص تا ۹۰ دسی‌بل. بطور متوسط هدفون‌ها و ایرفون‌ها دارای درجه حساسیت ۱۰۰ دسی‌بل هستند که با صدای تولید‌شده توسط یک چکش برقی برابری می‌کند. این حرف به این معناست که هرگز نیازی به یک میلی‌وات توان نیست. با این حال بیشتر آمپلی‌فایرهای هدفون‌ها پخش‌کننده‌های دیجیتال بین ۵۹ تا ۲۰۰ میلی‌وات و در مدل‌های قوی‌تر تا ۱ وات توان تولید می‌کنند. مقصر، امپدانس هدفون‌ها و آمپلی‌فایرها هستند. در اینجا دو سوال پیش می‌آید: چرا و چه زمانی باید این آمپلی‌فایر قدرتمند به درد ما می‌خورد؟

امپدانس هدفون‌ها و ایرفون‌ها

هدفون‌ها و ایرفون‌ها هم درست مانند اسپیکر‌ها، مقاومت مشخصی در مقابل دریافت جریان الکتریکی ناشی از آمپلی‌فایر‌ها دارند: این همان امپدانس است. امپدانس را با اهم اندازه می‌گیرند و با توجه به مدل دستگاه، مقدارش از ۸ تا ۶۰۰ اهم متغیر است.

تولیدکنندگان هدفون‌ها،‌ مشابه کاری که برای اسپیکر‌ها می‌کنند، امپدانس آن‌ها را در یک کیلوهرتز (kHz) اندازه می‌گیرند. ولی در واقع امپدانس در فرکانس‌های مختلف‌ (کم تا زیاد) متفاوت است. با نزدیک‌شدن به فرکانس تشدید مکانیکی مبدل، امپدانس می‌تواند دو، سه یا چهار برابر شود. این امر به دلیل نیاز به تولید انرژی بیشتر، کار را برای آمپلی‌فایر سخت‌تر می‌کند.

امپدانس خروجی امپلی‌فایرهای هدفون و اتلاف اجتناب‌ناپذیر برق

آمپلی‌فایرهای هدفون از امپدانس خروجی برخوردار هستند که پس از اضافه شدن به امپدانس ورودی هدفون، منجر به از دست رفتن مقدار قابل توجهی از انرژی می‌شود. اگر امپدانس هر دو برابر باشد، تنها ۶ دسی‌بل انرژی به هدر می‌رود. اما از آنجایی که کیفیت HiFi به داشتن امپدانس کم در آمپلی‌فایر هدفون‌ (0.1 تا 3 اهم) بستگی دارد، تفاوت بین امپدانس خروجی آمپلی‌فایر و امپدانس هدفون، اغلب قابل توجه است. با وجود امپدانسی برابر با 0.1 اهم در آمپلی‌فایر و 32 اهم در هدفون، ۱۵ دسی‌بل انرژی از دست می‌رود. این مقدار در هدفون‌های که درجه امپدانس آن‌ها ۶۰۰ اهم است تا ۳۰ دسی‌بل هم افزایش می‌یابد.

درک نحوه تعیین توان خروجی امپلی‌فایر

توان آمپلی‌فایر معمولا بر حسب میلی‌وات در یک امپدانس معین تعیین می‌شود، ولی می‌توان آن را با ولت هم بیان کرد. در این حالت میزان توان لازم را باید بر اساس امپدانس هدفونی که قصد داشتن آن را دارید محاسبه کنید. این فرمول شامل تقسیم مربع ولتاژ بر امپدانس است. به عنوان مثال، ۲ ولت با 125 mW نوان در 32 اهم (2 ^ ² / 32) و 13 mW در 300 اهم (2 ^ ² / 300) مطابقت دارد.

قدرت آمپلی‌فایر باید چقدر باشد؟

لازم به یادآوری است که امپدانس هدفون و ایرفون با توجه به فرکانس تغییر می‌کند. برای مثال، 13 mW در 300 اهم و 1 کیلوهرتز را می‌توان در همان فرکانس به 5 mW کاهش داد. اتلاف توان حاصل از اختلاف بین امپدانس خروجی تقویت کننده و امپدانس هدفون را نیز به این ملاحظه باید اضافه کرد. اگر درجه حساسیت هدفون بسیار زیاد باشد (> 100 دسی بل)، آمپلی‌فایری که قادر به تامین 100 میلی‌وات باشد کافی است. با این حال، اگر میزان حساسیت هدفون کمتر از 100 دسی‌بل است، بهتر است آمپلی‌فایر هدفونی را انتخاب کنید که توانایی ارائه تقریبا 300 mW را داشته باشد. اگر میزان حساسیت هدفون کمتر از 100 دسی‌بل و امپدانس آن بالاتر از 100 اهم باشد، یک آمپلی‌فایر قوی‌تر، با توانایی تولید حداقل 1 وات، مناسب‌تر خواهد بود.