Инструкция по проверке совместимости усилителя и наушников на примере Aune s17 pro evo и Dan Clark NOIRE X

Рассмотрим вместе этот пример.

Первый шаг - это перевод характеристик от мощности в пороговые значения тока и напряжения.

Исходные данные для усилителя выглядят так:

Остальные характеристики:

• Выходное сопротивление: 1 Ом.
• Гейн Low: 8.9 дБ.
• Гейн High: 13.6 дБ.
• Сигнал/шум: 115/116 дБ.
• Фоновый уровень шума: 3.6μV.

От производителя данные приводятся как к мощности, так и напряжению. Напряжение указано в вольтах, что удобно для расчетов той же мощности (и увидеть опечатку в тех. документации для 90 Ом), но неудобно для расчета конечного звукового давления, где напряжение надо выражать в децибелах dBV. Переводить B в dBV и наоборот можно в соответствующем калькуляторе.

В сторону нагрузок с низким сопротивлением выходное напряжение немного снижается - это следствие выходного сопротивления около 1 Ом. Что любопытно, 1 Ом указан одинаково для балансного и небалансного выхода. Обычно у балансного выхода сопротивление выше, как минимум вдвое. Здесь возможно балансный усилитель и набалансный являются раздельными усилителями или применяется более сложная схемотехника.

Переходим в соответствующий калькулятор и делаем расчет по данным мощности для минимальной нагрузки в 32 Ом и максимальной для 600 Ом. Дополнительно есть отдельный материал для этого калькулятора на примере перевода данных с AudioScienceReview.

Во всех случаях видно, что значение мощности на 32 Ом не является ограничительным с точки зрения выходного тока.

Таким образом, если делать анализ для наушников с сопротивлением в 13 Ом для балансного выхода в режиме High Gain, то максимальный уровень напряжения, при котором не будет искажений от недостатка тока, будет варьироваться от 16 dBV до 23.8 dBV.

Какой в итоге максимальный уровень тока для усилителя предсказать сложно. Может быть, если к нему подключать старые Амфитон ТДС-7 с сопротивлением в 8 Ом, то при максимальном напряжении в 23.4 dBV (14.8 В) усилитель будет способен выдать и 27 Вт с выходным током в 1850 мА. А может ограничение возникнет при 485 мА, как для сопротивления в 32 Ом, и выходная мощность будет ограничена 1.9 Вт.

Так или иначе, видя значения 16 dBV до 23.8 dBV для NOIR X можно сделать предположение о возможной максимальной громкости.

У производителя для наушников Dan Clark NOIRE X не приводятся данные ни по чувствительности, ни по сопротивлению.

По данным AudioScienceReview, сопротивление равно 13 Ом, а 94 дБ SPL достигается при 333 мВ (-9.5 dBV). Конечная чувствительность к напряжению к 1В (0 dBV) соответственно равна как 94 + 9.5 = 113.5 дБ/В SPL.

Среднее значение чувствительности среди измеренных в RAA полноразмерных наушников c сопротивлением от 8 до 50 Ом составляет 114.2 дБ/В SPL.

У Игоря Бойцова другие данные - сопротивление 27 Ом и чувствительность неизвестно к чему 94 дБ.

Если это чувствительность к мощности, то переводим ее к напряжению и получаем 109.7 дБ/В SPL. Либо это неудачная фраза и указана не чувствительность, а просто звуковое давление, на котором происходило измерение.

Рассмотрим все варианты (не так важно, где данные точнее, важен алгоритм расчета).

Если принять во внимание данные с ASR, то мы получаем такую вилку значений:
16 dBV + 113.5 дБ/В SPL = 129.5 дБ SPL - громкость при ограничении тока в 485 мА
23.8 dBV + 113.5 дБ/В SPL = 137.3 дБ SPL - громкость при отсутствии ограничении тока.

Оба варианта показывают, что запаса по громкости тут с избытком.

Если брать альтернативные данные для 27 Ом и чувствительности как возможными 94 дБ/В SPL и 109.7 дБ/В SPL, то сперва надо определить максимальные уровни напряжения для 27 Ом.



Вместо 13 Ом для маркера указываем 27 Ом и получаем 22.3 dBV и 24.1 dBV.

Худший вариант, если чувствительность к напряжению 94 дБ/В SPL
16 dBV + 94 дБ/В SPL = 110 дБ SPL - громкость при ограничении тока в 485 мА
23.8 dBV + 94 дБ/В SPL = 117.8 дБ SPL - громкость при отсутствии ограничении тока

Альтернативный вариант, если чувствительность к напряжению равна 109.7 дБ/В SPL
16 dBV + 109.7 дБ/В SPL = 125.7 дБ SPL - громкость при ограничении тока в 485 мА
23.8 dBV + 109.7 дБ/В SPL = 133.5 дБ SPL - громкость при отсутствии ограничении тока.

Возможно, где-то можно найти и совсем другие данные на Noir X, но скорее всего они не будут кардинально отличаться.

Можно ли сказать, что усилитель Aune s17 pro evo будет достаточен для Noir X? Да, вполне.

И еще одно замечание из чата:

Для усилителя заявлен сигнал/шум как 115 дБ для небалансого выхода и 116 дБ для балансного. Отдельно есть данные о фоновом шуме в 3.6μV.

Отдельно есть данные о фоновом шуме как 3.6μV.

Максимальный уровень для небаласного выхода на 13 Ом составляет 13.6 dBV. Соответственно фоновый уровень шума будет равен 13.6 dBV - 115 дБ = -101.4 dBV или 8.5 мкВ.

Фоновый шум в 3.6μV - это -108.9 dBV. Таким образом, сигнал/шум с фоновым уровнем при -101.4 dBV, это когда регулятор громкости на максимуме, а при понижении громкости шум снижается до -108.9 dBV.

При чувствительности наушников в 113.5 дБ/В SPL при подаче шума с уровнем -108.9 dBV мы получаем звуковое давление в 4.6 дБ SPL. Если это равномерный шум, то его услышать будет сложно даже ночью. Если импульсный/зудящий, то шансы его уловить ночью в тишине есть. Мы начинаем улавливать звуки от 0 дБ SPL на 1 кГц.

Проверить себя на слышимость проблемного зудящего шума можно следующим образом. Надо сгенерировать синус с частотой в 1 кГц с необходимым уровнем.

Для примера, пусть у нас будет бюджетный свисток JCALLY JM30Pro с измеренным параметром сигнал/шум в -126.36 дБ, фоновым шумом в -123.61 dBV и максимальным уровнем напряжения 2.7 dBV.

Наушники - популярные Sennheiser HD 560s с измеренной чувствительностью 110 дБ/В SPL на 1 кГц.

Для получения звукового давления в 4.6 дБ SPL при чувствительности 110 дБ/В SPL и максимальном уровне 2.7 dBV нам надо сгенерировать синус с уровнем -110 дБ/В SPL - 2.7 dBV + 4.6 дБ SPL = - 108.1 dBFS и воспроизвести его при максимальном уровне громкости.

Теперь можно такой синус сгенерировать к пример ув REW и послушать, слышно ли?

Альтернативный вариант, это сгенерировать синус с небольшим уровнем, например -60 дБ, и дальше регулировать его уровень в плеере, а зафиксировав порог слышимости посмотреть, какой уровень в итоге получился. Если регулятор громкости получился как -35 дБ, то это будет уровень звукового давления как 110 дБ/В SPL + 2.7 dBV - 60 дБ - 35 дБ = 17.7 дБ SPL.

Попробуйте и отпишитесь в комментариях, какой порог слышимости получается у Вас на ваших трактах.

И, возвращаясь к утверждению

Если у нас наушники динамические, то обычно с уменьшением сопротивления наушников растет чувствительность к напряжению. И из-за этого в низкоомных моделях более явно слышно шум усилителя. Noir X - планары и там нет такой зависимости между чувствительностью и сопротивлением.

Второй момент, можно ли вообще подключать наушники с малым сопротивлением, если в характеристиках минимальным сопротивлением фигурирует более высокое сопротивление?

Если в характеристиках указана мощность для конкретного значения сопротивления, то это не означает, что при подключении меньшего сопротивления будут проблемы. Возможно, будет ограничение напряжения из-за порога выходного уровня тока, и если выкрутить ручку громкости на максимум - то качество звучания деградирует. Но, используя графики выше, можно предположить, до какого уровня громкости усилитель будет работать без больших искажений.

Опасно ли подключать наушники с малым сопротивлением? Мы же физически можем и вовсе к Aune s17 Pro evo подключить АС с сопротивлением в 4 Ом! И если мы не будем превышать выходной уровень тока в 485 мА, то все будет в порядке.

В усилителях для колонок порой есть требования о недопустимости подключения сопротивления ниже определенного значения. Это связано с тем, что в такой ситуации пользователь может поставить такую громкость, при которой порог выходного тока будет превышен, а в усилителе банально нет от этого защиты и какой-то узел может перегреться, а усилитель выйти из строя.

С усилителями для наушников ситуация несколько иная. Он аналогично может перегреться и выйти из строя, но пользователи наушников зачастую не знают, ни какое сопротивление у подключаемых наушников, ни в каком состоянии их кабель для наушников, где жилы могут быть заизолированы лаком и со временем перетереться и коротить. В таких условиях вероятность короткого замыкания или перегруз на выходе будет частым явлением и если производитель решит, что надо сэкономить на защите, то очень быстро такие усилители начнут возвращать по гарантии и делится своими впечатлениями о "надежности" бренда в интернете. Другими словами, опасаться короткого замыкания стоит только с DIY устройствами, брендами-новичками (как правило ультра бюджетными) или лютому Hi-End, где системы защиты удалены ради максимально качественного звука. Но там и крупно и громко будет говорится о требованиях к эксплуатации такого усилителя.

Таким образом, к Aune s17 pro evo можно смело подключать наушники с малым сопротивлением.

Если к нему подключить малогабаритные АС с сопротивлением в 4 Ом, то с Aune s17 pro evo вы получите как минимум 1 Вт мощности. Технически отговорить от такого сценария можно за счет выходного сопротивления в 1 Ом - это мало для хорошего электрического демпфирования под динамик в 4 Ом. Но играть такая связка будет.

Если остались вопросы или есть личный опят с Aune s17 pro evo и Dan Clark NOIRE X, то вы можете оставить сообщения в комментариях или в чате телеграм.