La importancia de combinar auriculares con fuentes de audio en la búsqueda de audio de alta fidelidad.
La impedancia es una de las especificaciones básicas incluidas con casi todos los pares de auriculares de calidad y la mayoría de los dispositivos de audio. fuentes (DAP, teléfono o amplificador). Todo el mundo ha visto la medida, pero apuesto a que pocos entienden realmente la importancia a la hora de tomar decisiones de compra.
Una de las primeras preguntas que verá en los foros de auriculares es si se necesitará un amplificador dedicado para comprar nuevos auriculares. Muchas opiniones vuelan, a menudo contradictorias, así que echemos un vistazo a la ciencia detrás de la respuesta.
El concepto básico de impedancia
Al describir la impedancia, hay varios términos que debe tener en cuenta. Cuando se ve como un circuito electrónico simple, la impedancia de la fuente de audio se puede escribir como impedancia de salida (o fuente)mientras que la impedancia de los auriculares puede considerarse impedancia de carga.
La impedancia de los auriculares suele estar entre 8 y 600 ohmios, con un estándar de alrededor de 32 ohmios cada vez más común. La impedancia de la fuente de audio suele ser muy baja, a menudo menos de 4 ohmios y se acerca a los 0 ohmios en muchos casos, pero puede llegar a 120 ohmios o más para amplificadores de válvulas especializados, específicamente tipos sin transformador de salida (OTL).
Coincidencia de impedancia
Coincidencia de impedancia es la interacción entre la impedancia de la fuente (el dispositivo al que están conectados los auriculares) y la impedancia de los auriculares. Para garantizar la máxima calidad de audio, la fuente y los auriculares deben emparejarse bien. Como habrá adivinado de los ejemplos de rango de impedancia anteriores, una coincidencia no significa ‘ambos iguales’ sino que son ‘complementarios’.
Veremos las reglas para encontrar la pareja perfecta con cierto detalle a continuación. Por ahora, es suficiente entender que la fuente de audio y las impedancias de los auriculares no deben ser iguales y que los auriculares con diferentes impedancias requerirán diferentes fuentes. La misma fuente y la impedancia de carga maximizan la potencia que podemos transferir entre el amplificador y los auriculares, pero esto generalmente reduce el ancho de banda de frecuencia, por lo que no es lo que queremos en alta fidelidad.
En general, auriculares de baja impedancia (que aquí definiremos como por debajo de 50 ohmios) están diseñados para funcionar correctamente con dispositivos portátiles, ya que pueden reproducir de manera eficiente la calidad y el volumen de sonido adecuados desde un dispositivo de bajo voltaje.
En cambio, auriculares de alta impedancia (50 ohmios y más) generalmente requieren una amplificación robusta para funcionar al máximo.
¿Por qué algunos auriculares son de alta o baja impedancia?
Los auriculares con una impedancia superior a 100 ohmios suelen ser diseños específicos de estudios más antiguos o profesionales. Los receptores anteriores a la década de 1990 y los equipos de audio profesional a menudo usaban resistencias para atenuar la potencia de salida del altavoz (vataje) para crear un circuito de auriculares simple y económico.
En consecuencia, estos circuitos de auriculares funcionaron mejor con auriculares de alta impedancia. En algunos casos, los auriculares de alta impedancia se diseñaron para encadenar múltiples pares en paralelo para aplicaciones de estudio profesional. Sin profundizar demasiado en las matemáticas detrás de esto, la carga de alta impedancia conserva el voltaje de salida de la fuente para poder manejar varios pares de auriculares.
Esto fue tan frecuente que incluso en 1996, la resistencia de salida de fuente estándar recomendada era de 120 ohmios, y llegó a afirmar que la impedancia de fuente tenía muy poco efecto en el rendimiento.
Stereophile no se anduvo con rodeos con su opinión sobre ese estándar y afirmación.
La mayoría de los auriculares modernos están diseñados para atraer a un mercado lo más amplio posible, y eso significa que deben funcionar bien en dispositivos móviles. La venta de cientos de millones de reproductores de música alimentados por batería, incluido el omnipresente iPod y, más recientemente, los teléfonos inteligentes, ha hecho que los auriculares de baja impedancia (alrededor de 32 ohmios) sean la norma.
Modelos de auriculares con múltiples impedancias
Habitualmente, un modelo de auriculares en particular solo está disponible en una sola impedancia. Beyerdynamic es una de las pocas (si quizás la única) empresa importante que produce múltiples versiones del mismo modelo, que se diferencian solo por la impedancia: versiones de 32, 250 o 600 ohmios de los auriculares DT880 y DT990, y versiones de 32, 80 o 250 ohmios versiones del DT770.
Como puede ver, las versiones no funcionan de la misma manera.
Steve Guttenburg de CNet explicó:
Si se combina correctamente con un amplificador apropiado, es posible lograr una calidad de sonido mejorada con auriculares de alta impedancia, al menos con diseños específicos como los modelos Beyerdynamic anteriores. Por favor, no tome esto como que no existen auriculares de baja impedancia con un sonido excelente. Este es solo el enfoque de una empresa.
Sensibilidad de los auriculares
Sensibilidad (o eficiencia) es una medida del volumen de los auriculares a una potencia nominal específica.
La sensibilidad de los auriculares a menudo se mide a una frecuencia específica (1 kHz) a 1 mW de potencia. Las clasificaciones de sensibilidad suelen estar en el rango de 90-105 dB (los valores atípicos se consideran extremadamente sensibles o insensibles).
Parecería que, con niveles de volumen de escucha cómodos de 60-80 dB, rara vez se necesitaría 1 mW completo de potencia para lograr un volumen más que adecuado. Pero las calificaciones de sensibilidad no cuentan toda la historia. También debemos tener en cuenta la dinámica de la música y los amplificadores Distorsión armónica total (THD).
Para música clásica muy dinámica, el recomendado gama dinámica (de mayor a menor intensidad de sonido que se puede reproducir) suele ser de 20 db. Un aumento de 20 db requiere que se entregue cien veces más potencia a los auriculares.
Con tanto rango dinámico, una clasificación de sensibilidad nominal de 1 mW puede convertirse rápidamente en un requisito de potencia de 100 mW para el amplificador. Los amplificadores generalmente también producirán más distorsión a medida que aumenta la potencia (aunque esto no es universal). En ese caso, un requisito de 100 mW con baja distorsión puede dar lugar a un amplificador con una capacidad real de 1 W+ (las especificaciones de potencia del amplificador se dan típicamente al 1 % de THD).
Cómo la sensibilidad y la impedancia afectan el volumen
La sensibilidad y la impedancia están relacionadas pero no causalmente. Ambos deben tenerse en cuenta al emparejar auriculares y fuentes.
Es tentador describir la impedancia simplemente como resistencia y usar la Ley de Ohm (Voltaje = Corriente * Resistencia) para ilustrar, pero la Ley de Ohm en realidad solo es aplicable a CC (corriente continua). Si la impedancia fuera lo mismo que la resistencia, la comparación de auriculares idénticos que difieren solo en la impedancia daría como resultado que los auriculares de mayor impedancia siempre fueran más silenciosos que los de menor impedancia (dado el mismo voltaje de fuente). Sin embargo, esto no siempre es tan simple.
Entonces, comprender la impedancia no es tan simple como considerar la resistencia de carga. La impedancia de salida de la fuente también es un factor importante. Cargando de los transistores (o válvulas) y inclinación (actual) también está relacionado. Los amplificadores tenderán a entregar más voltaje en cargas de mayor impedancia porque la impedancia de salida no es cero.
Con una fuente de alta impedancia de salida, las cargas de alta impedancia pueden proporcionar más volumen. Un amplificador puede ser incapaz de producir mucha potencia en una carga de baja impedancia si tiene una corriente limitada, mientras que estaría feliz de convertir mucha potencia en una carga de alta impedancia. Los diferentes diseños de amplificadores tendrán especificaciones y capacidades únicas.
No es de extrañar que sea difícil imaginar cuáles serán los resultados cuando consideramos emparejar auriculares con una fuente. Podemos hacer conjeturas basadas en las especificaciones, pero hasta que no lo pruebe, nunca podrá estar realmente seguro.
Es suficiente saber que la impedancia de la fuente, la sensibilidad de los auriculares y la impedancia de los auriculares son factores que influyen en el volumen y el rendimiento del audio resultante.
Comparación de la sensibilidad y la impedancia de los auriculares
Para complicar aún más las cosas, hay poca coherencia en el diseño de los auriculares con respecto a la impedancia y la sensibilidad (incluso dentro de un mismo fabricante). Hay auriculares de baja impedancia que son muy ineficientes y viceversa. Modelos con baja sensibilidad y baja impedancia. Otros que son de baja sensibilidad, pero de alta impedancia. Alta sensibilidad, baja impedancia. Etc.
En el siguiente cuadro que enumera una variedad de modelos de auriculares con un rango de impedancias, es fácil ver muchas sensibilidades diferentes. Es bastante obvio que estos auriculares tienen diferentes requisitos de fuente.
| Modelo de auriculares | Impedancia (Ohm) a 1 Khz | Sensibilidad (dB) |
|---|---|---|
| Grado SR80 | 32 | 98 |
| Meze 99 Clásicos | 32 | 103 |
| Hifiman HE-6 | 50 | 83.5 |
| Fostex TR50 MkIII | 50 | 92 |
| Shure SRH 1840 | sesenta y cinco | 96 |
| Audeze LCD 3 | 110 | 102 |
| AKG K1000 | 120 | 74 |
| sennheiser hd650 | 300 | 103 |
| AKG K240 | 600 | 94 |
| Beyerdynamic T1 (generación 2) | 600 | 102 |
Frecuencia e Impedancia
Obviamente, un controlador de auriculares es capaz de reproducir una amplia gama de frecuencias. Un controlador perfecto permanecería consistente en todo el rango de frecuencia audible. ¿Adivina qué? El controlador de auriculares típico está lejos de ser perfecto.
Frecuencia de resonancia en auriculares con controlador dinámico
La bobina de voz en los auriculares dinámicos está diseñada para controlar correctamente el controlador y garantizar un buen comportamiento en su frecuencia de resonancia. La frecuencia resonante es la frecuencia por la cual un material vibra con mayor facilidad; piense en los cantantes de ópera que rompen el cristal con una nota sostenida.
La impedancia del controlador NO es lineal con la frecuencia para auriculares dinámicos.
Recuerde, la mayoría de los fabricantes establecen una impedancia de 1Khz en las especificaciones de los auriculares. Es probable que esta impedancia sea significativamente menor que la frecuencia resonante real para ese controlador. Un gráfico de impedancia de frecuencia para el controlador ilustra una imagen mucho más precisa. Esta resistencia puede multiplicarse muchas veces a la frecuencia de resonancia.
Los auriculares con controlador dinámico no tienen una respuesta de impedancia perfectamente plana en todas las frecuencias audibles. Sin embargo, algunos diseños son más planos que otros.
Auriculares magnéticos planos
Los controladores magnéticos planos (también llamados isodinámicos, magneplanares u ortodinámicos), básicamente una amalgama de controladores electrostáticos y dinámicos, actúan de manera diferente a los controladores dinámicos típicos. Utilizan un patrón en forma de S para la bobina de voz (a diferencia de los devanados circulares tradicionales) que tiende a producir una baja impedancia.
Sin embargo, al igual que los controladores dinámicos, no todos los auriculares magnéticos planos son iguales. Algunos son fáciles de manejar con baja impedancia y alta sensibilidad como el HiFiMan HE 400s (22 ohmios – 98 dB). Por el contrario, de la misma empresa, el HifiMan HE-6 es notoriamente ineficiente y difícil de manejar (50 ohmios – 83,5 dB).
La desviación más grande de los controladores dinámicos tradicionales está en la respuesta de impedancia. Los controladores magnéticos planos no tienen picos ni valles, y son muy planos en todas las frecuencias. Los auriculares planos magnéticos y dinámicos de clasificaciones similares a menudo tendrán requisitos de amplificación bastante diferentes.
Impedancia de fuente y carga
La impedancia de carga de un par de auriculares juega un papel importante en el rendimiento de distorsión de un amplificador. El voltaje y la corriente de operación (o polarización) elegidos para transistores o válvulas en amplificadores son optimizados por el diseñador para cargas de baja impedancia, cargas de alta impedancia o un compromiso de las dos.
Conectar una carga de baja impedancia, cuando el amplificador está optimizado para alta impedancia, no solo reduce la potencia, sino que también aumenta la distorsión. Algunos amplificadores tienen múltiples salidas o interruptores que les permiten adaptarse a múltiples cargas de impedancia y mantener una polarización óptima.
La relación entre la impedancia de salida y la impedancia de carga también cambia drásticamente en los picos de impedancia, aquellas frecuencias con la impedancia más alta para un auricular en particular. Esto puede dar como resultado un control deficiente del controlador (amortiguación) y posiblemente una distorsión audible en esas frecuencias.
Por ejemplo, muchos auriculares Sennheiser tienen un pico de frecuencia exagerado de alrededor de 100 Hz. La línea Sennheiser HD6xx puede requerir alto voltaje (3-6 V) en el pico, lo que lo convierte en un mal emparejamiento para muchos dispositivos móviles de baja potencia, pero es una combinación ideal para las características del amplificador de válvulas Bottlehead Crack OTL (impedancia de salida de 120 ohmios y alto voltaje). ).
En general: Los auriculares de alta impedancia requieren fuentes de mayor voltaje. Los auriculares de baja impedancia requieren fuentes de corriente más altas.
En general: Las fuentes de alta impedancia proporcionan alto voltaje pero baja corriente.
La igualdad de impedancia entre la fuente y los auriculares es buena para los requisitos de energía portátil, pero no necesariamente para la calidad del sonido.
Partido por mejor actuación
Si bien es extremadamente improbable que ocurra algo catastrófico o destructivo con los desajustes de impedancia de los auriculares y la fuente, la calidad del sonido puede verse afectada.
Llámelo combinación, emparejamiento, sinergia o simplemente un caso de BFF simple, la fuente y los auriculares deben complementarse entre sí. Como mencionamos anteriormente, el volumen y la calidad del sonido pueden verse muy afectados por la impedancia, lo que requiere mucho más voltaje del amplificador para manejar correctamente los auriculares de alta impedancia, algo que no es fácil ni posible de lograr con la mayoría de los dispositivos portátiles.
Problemas de alta impedancia de fuente y baja impedancia de auriculares
Hay problemas reales con la combinación de alta impedancia de salida de fuente y baja impedancia de auriculares. Si bien a menudo solo se encuentra en los extremos de la amplificación de tubo OTL, este escenario crea una mayor distorsión armónica y el ruido, un bajo damperiofactor de crecimientoy reducción de graves.
Por cada regla y explicación científica que pueda leer, es fácil encontrar experiencias de usuario subjetivas contrarias que reclaman un gran éxito y un rendimiento de audio impecable contra viento y marea. YMMV y lee todo con pinzas.
Distorsión
Los amplificadores de auriculares de estado sólido típicos a menudo tienen una impedancia de salida MUY baja (y alta corriente). Como resultado, funcionan bien con una amplia variedad de impedancias de auriculares. Sin embargo, emparejar unos auriculares cuya impedancia de carga sea menor que la impedancia de la fuente del amplificador probablemente creará una distorsión audible en la reproducción.
Esta es la razón por la cual los auriculares de baja impedancia no se recomiendan para amplificadores de alta impedancia de salida, como los diseños de válvulas OTL como Bottlehead Crack o Darkvoice 336SE. Quédese con auriculares de muy alta impedancia (200 ohmios y más) para este tipo de amplificador.
Nwavguy explicó que
Factor de amortiguamiento
El factor de amortiguamiento es la cantidad de control que tiene un amplificador sobre el controlador. A menudo se describe como la capacidad del amplificador para controlar el movimiento del controlador una vez que la señal se ha detenido. El factor de amortiguación es más evidente en la reproducción de baja frecuencia, donde la amortiguación baja puede causar graves sueltos, retumbantes e indistintos, mientras que la amortiguación alta tiende a hacer que los graves suenen más apretados y limpios, pero subjetivamente menos cálidos.
El factor de amortiguamiento se mide como la relación entre la impedancia del controlador y la impedancia del amplificador, y se expresa en el formato ‘2:1‘ (donde el primer número es la impedancia de los auriculares y el segundo es la impedancia de salida de la fuente) o como un solo número ‘2‘ (como en este caso para representar la impedancia del controlador).
Por lo general, un factor de amortiguación superior a 2,5:1 y más cercano a 8:1 se considera óptimo (impedancia de los auriculares de 2,5x a 8x mayor que la impedancia de la fuente).
El término ‘regla de los octavos‘ se utiliza como una guía aproximada. Divida la impedancia de los auriculares por 8, y esa es la impedancia máxima de salida de la fuente (auriculares de 32 ohmios / 8 = impedancia máxima de salida de la fuente de 4 ohmios). En la práctica, no es una regla tan estricta y, a menudo, se puede tener éxito con un rango mayor.
Este ideal se basa en la teoría de que, independientemente de cuán grande sea el pico de impedancia en la respuesta del controlador de los auriculares, un factor de amortiguación lo suficientemente alto evita que la respuesta de frecuencia varíe más de 1 dB (no suele ser audible).
Reducción de graves
La atenuación de graves se refiere a la reproducción de la respuesta de frecuencia que disminuye audiblemente hacia las frecuencias más bajas.
Sin embargo, la respuesta de baja frecuencia cuando se combinan auriculares y amplificadores es un tema muy complicado. Acoplamiento entre el amplificador y los auriculares (condensadores, transformadores, etc.) y los auriculares reactancia inductiva por debajo de su frecuencia resonante también contribuyen a la atenuación de graves.
El factor de amortiguación bajo se asocia comúnmente con la «floración» o «boom» de graves alrededor de la frecuencia de resonancia de los auriculares. En la práctica, esto también conduce a una caída percibida por debajo de la frecuencia resonante (y una caída muy medible si el acoplamiento del amplificador o la impedancia de salida no se adaptan bien a los auriculares).
Impedancia de amplificador balanceada vs no balanceada
un tipico desequilibrado (de un solo extremo) amplificador de auriculares es lo que hemos estado discutiendo en este artículo. Deriva su nombre de la impedancia relativa a tierra de las dos conexiones en cada canal (vivo o positivo y tierra o negativo). Debido a que la impedancia a tierra difiere, lo llamamos desequilibrado.
A equilibrado Sin embargo, la salida tiene dos fases de la señal por canal Cada fase tiene una impedancia igual con respecto a tierra, de ahí el nombre equilibrado. La ventaja de las conexiones balanceadas sobre las conexiones no balanceadas es rechazo de ruido de modo común.
Debido a que cualquier interferencia se imprime por igual en la impedancia igual de las dos fases, esa interferencia de modo común se cancela. Los enfoques habituales para impulsar salidas balanceadas también pueden afectar la calidad del audio porque la impedancia de salida se duplica efectivamente.
«Amplificador balanceado» es algo así como un nombre inapropiado. Balanceado y no balanceado son tipos de interconexiones entre dispositivos (como un amplificador y un auricular); estos términos no se refieren a arquitecturas de amplificadores específicas. Por lo general, cuando ve la frase «amplificador balanceado» se refiere a un diferencial amplificador sin tierras compartidas y salidas balanceadas.
Una variedad de fuentes y amplificadores y sus impedancias de salida:
| Dispositivo | Impedancia de salida (ohmios) |
|---|---|
| Acorde Hugo 2 | 0.025 |
| Schiit Ragnarok | |
| Acorde Mojo | 0.075 |
| Schiit Jotunheim | |
| Átomo de JDS Labs | 0.1 |
| Chispa Líquida Monoprice | 0.1 |
| Fio A3 | |
| Schit Magni | |
| Apple iPhone 7 + adaptador | 0.37 |
| Laboratorios JDS Objetivo 2 | 0.54 |
| iFi xDSD | |
| iFi Micro iDSD BL | |
| Fiio Q1 Mk 2 | |
| aire del iPad de Apple | 1.6 |
| Fiio M6 | |
| iFi x Can | |
| AppleiPhone 6s | 4.5 |
| Reproducción de audio Burson | 8 |
| Feliks Elise | 40 – 50 |
| Grieta de botella | 120 |
Conclusión
Tomemos un momento para resumir lo que hemos discutido sobre la impedancia. Es un tema complicado, pero no tiene por qué ser confuso.
- Hay dos tipos de impedancia (medida en ohmios): impedancia de auriculares e impedancia de fuente. La coincidencia de impedancia entre los auriculares y la fuente se realiza para garantizar una buena combinación de calidad de sonido y volumen suficiente. Un partido significa ‘complementario’ no ‘igual’.
- Emparejar un auricular con una impedancia de 2,5 a 8 veces mayor que la impedancia de la fuente debería dar buenos resultados. Esta relación recomendada se conoce comúnmente como la «regla de los octavos» y contribuye al control adecuado del conductor (factor de amortiguación). Emparejar un auricular con una impedancia igual o menor que la fuente probablemente dará como resultado una calidad de sonido impredecible (deficiente).
- La sensibilidad también es un factor importante en los auriculares y es una medida del volumen a una entrada de potencia determinada (generalmente expresada en decibelios por 1 mW). Si bien la sensibilidad y la impedancia de los auriculares influyen en el volumen, no están vinculadas. Los auriculares varían mucho en impedancia y sensibilidad, y ambos deben tenerse en cuenta al seleccionar un amplificador adecuado.
- Los auriculares sensibles (100 dB+) y de baja impedancia (8-32 ohmios) generalmente se emparejarán bien con una fuente portátil (como un teléfono) sin mucho beneficio de un amplificador separado. Los auriculares menos sensibles (menos de 95 dB) y/o de impedancia media a alta (más de 50 ohmios) normalmente se beneficiarán de la calidad del sonido y el volumen con un amplificador más robusto que el que proporciona un teléfono (o dispositivo portátil).
- Las clasificaciones de impedancia de los auriculares pueden ser engañosas porque los auriculares dinámicos varían en impedancia en diferentes frecuencias y no tienen una respuesta plana (la clasificación es para una sola frecuencia). Los controladores dinámicos planos no sufren este problema y tienen una impedancia plana en todas las frecuencias.
- Los auriculares de mayor impedancia requieren más voltaje de fuente (algo en lo que los dispositivos portátiles no son buenos) y los auriculares de menor impedancia requieren más fuente de corriente (algo que los amplificadores de válvulas OTL no son buenos para proporcionar).
- Si bien algunos auriculares de alta impedancia se fabrican con un estándar elevado (como utilizar cables de bobina de voz más delgados) y pueden tener una menor distorsión, una mayor impedancia no equivale necesariamente a una mejor calidad de sonido.
NwAvGuy nos dice que “…una fuente “perfecta” tiene una impedancia de salida de cero ohmios. Esto significa que siempre entregará la misma salida en cualquier carga”. Dado que vivimos en la tierra del compromiso en lugar de la perfección, debemos tomar decisiones informadas al seleccionar un amplificador para nuestros auriculares.
Afortunadamente, hay casi una garantía de que alguien ha probado y escrito (o subido a YouTube) sobre sus experiencias con la combinación de auriculares y fuente que está considerando.
Ahora sabe que debe ignorar o ser escéptico cuando escucha que «la impedancia no es importante» al considerar nuevos auriculares o amplificadores. Contrariamente a algunas opiniones, no se trata solo de sensibilidad. Esas personas probablemente nunca han considerado los impactos audibles de la fuente y la impedancia de los auriculares.
Personalmente ocupo un nicho muy especializado del mundo de los auriculares. Tengo (y amo) un amplificador Bottlehead Crack OTL. Esto significa que mis opciones de auriculares son MUY limitadas cuando selecciono un emparejamiento apropiado; hay muy pocas opciones de auriculares de más de 200 ohmios. Afortunadamente, suena tan bien que estoy feliz de vivir con la selección limitada.
Por supuesto, requiere que tenga algunos amplificadores de estado sólido (también) para todos esos otros auriculares de baja impedancia y baja sensibilidad que no puedo resistir. ¡Los sacrificios que debemos hacer por un hobby!