Чувствительность наушников

       

Чувствительность наушников
В технических характеристиках мы можем наблюдать такой параметр, как чувствительность наушников, который должен дать нам информацию, о том, как громко будут играть наушники. Однако на деле часто оказывается, что наушники имеющие более низкую цифру играют громче, чем наушники с более высокой цифрой. Почему так?  

Что такое чувствительность наушников

Для начала разберемся, как определяется итоговое звуковое давление и как оно высчитывается из указанной чувствительности наушников.

Конечный уровень звукового давления указывается в дБ SPL. Когда мы подключаем наушники к усилителю, то усилитель отдает определенную силу тока и уровень напряжения на выходе, произведение которых равно мощности. Чем больше мы подадим уровень мощности на наушники, тем громче они будут воспроизводить звук. При увеличении мощности мы увеличиваем как напряжение на выходе, так и силу тока. При этом сила тока зависит от напряжения и величины нагрузки, и все эти параметры полностью взаимосвязаны.

Где посмотреть чувствительность

Если посмотреть внимательно на цифру, обозначающую чувствительность, то увидим, что цифра имеет две разных единицы измерения, к примеру 114 дБ/мВт (dB/mW) или 120 дБ/В (dB/V). В первом случае мы видим чувствительность, выраженную к мощности, а во втором случае – к напряжению. Какая же чувствительность «правильнее»? И как их соотносить между собой?

Чувствительность к мощности дает понять, насколько высокое энергопотребление у наушников, но не дает сравнительной характеристики с другими наушниками, т.к. данная величина сильно зависит от сопротивления наушников, а сопротивления у наушников разные.

Рассмотрим максимально простой вариант. У нас есть усилитель, у которого выходное сопротивление нулевое во всем диапазоне частот. К усилителю мы подключаем разные наушники, о которых нам известны их чувствительности. Наша задача, выявить те модели наушников, которые будут наиболее громкие. У нас будет две группы наушников, к одним нам будут указаны значения чувствительности по отношению к мощности, а к другим к напряжению.

Первая группа - чувствительность к напряжению

Название

А1

Б1

В1

Г1

Д1

Чувствительность к дБ/В

130

125

120

120

135

Сопротивление

16

60

70

15

12


Вторая группа - чувствительность к мощности

Название

А2

Б2

В2

Г2

Д2

Чувствительность к дБ/мВт

114

114

116

118

111

Сопротивление

16

24

32

300

5


Задача сводится к достаточно простым формулам и схеме.

6.png

Данная схема – это базовая схема из уроков школьной физики, где у нас есть источник напряжения (наш усилитель) и нагрузка (наши наушники).

Мы включили усилитель и выставили громкость, повернув регулятор громкости. Взяли вольтметр и измерили напряжение на выходе. Допустим, мы получили 0.33 В.

Для того, что бы посчитать уровень звукового давления у наушника, мы должны воспользоваться формулой:

SPL = SPL(дБ/В) + 20Log10(U), где

SPL(дБ/В) – чувствительность наушников, выраженных к напряжению
U – напряжение на выходе усилителя


Подставив данные для наушников A1 из первой таблицы, мы получим:

130+20Log10(0.33) = 130 – 9.7 дБ = 122 дБ SPL.

Делаем расчет для остальных наушников первой группы. Дополнительно посчитаем, какая мощность подается усилителем на наушники в данном случае.

Расчет мощности считается по формуле:

W=U*U/R, где

U – напряжение на выходе усилителя
R - сопротивление наушников


Для наушников A1 получим:

0.33*0.33/16=0.0068 Вт = 6.8 мВт

Название

А1

Б1

В1

Г1

Д1

Чувствительность к дБ/В

130

125

120

120

135

Сопротивление

16

60

70

15

12

SPL

120,3

115,3

110,3

110,3

125,3

Мощность

6,8

1,8

1,55

7,26

7,26


Обратите внимание, у всех наушников отличия от параметра чувствительности совершенно одинаковы на 9,7 дБ. И самые громкие получились Д1, а самые тихие В1 и Г1. Распределение по громкости точно такое же, как и по значению чувствительности выраженных к напряжению. При этом, сопротивление наушников в данном случае не влияет на громкость.

При этом, хоть у В1 и Г1 одинаковая чувствительность и одинаковая громкость на выходе, на Г1 с усилителя подается больше мощности, т.к. мощность зависит от сопротивления наушников, в то время как уровень напряжения от сопротивления не зависит. Это в свою очередь означает, что при прослушивании В1 и Г1 на равной громкости, батарейка плеера с Г1 сядет  раньше.

Так же сразу можно отметить зависимость, где двукратное изменение напряжения будет равняться 6 дБ. Соответственно, если мы будем кратно изменять напряжение на выходе, то получим следующую зависимость (на примере А1)

Напряжение на выходе

0,25 (1/(2*2))

0,5
(1/2)

1

2
(1*2)

4
(1*2*2)

8
(1*2*2*2)

 

Уровень давления на выходе

118
(130-6-6)

124
(130-6)

130

136
(130+6)

142
(130+6+6)

148
(130+6+6+6)

 


2.png
Как видно, расчет очень простой. И видно, что если мы повернем ручку громкости так, что бы на выходе был ровно 1 В, то на выходе наушников будет значение их чувствительности.

А теперь посчитаем вторую группу. Посчитать можно разными путями. Можно перевести значение чувствительности из мощности в напряжение и сделать расчет уже по известной формуле.

Формула перевода чувствительности из мощности к напряжению:

SPL(дБ/В)=SPL(дБ/мВт)+20Log10(1/(0.001R)^0.5), где

SPL(дБ/мВт) – чувствительность наушников, выраженная к мощности,
R – сопротивление наушников


Итоговая формула звукового давления для наушников:

SPL=SPL(дБ/мВт)++20Log10(1/(0.001R)^0.5)+ 20Log10(U), где

SPL(дБ/мВт) – чувствительность наушников, выраженная к мощности,
R – сопротивление наушников,
U- напряжение на выходе усилителя


Звуковое давление для наушников А2 это будет:

114 - 20Log10(1/(0.001*16)^0.5)+ 20Log10(0.33) = 114+17.95-9,7 = 122,3 дБ

А можно вначале посчитать уровень мощности на выходе усилителя и воспользоваться другой формулой, через изменения отношения мощностей.

Формула мощности:

W=U*U/R, где

U – напряжение на выходе усилителя,
R – сопротивление наушников


Мощность для наушников А2 получается:

W=0,33*0,33/16 = 8,32 мВт

Формула расчета SPL при использовании значений мощности:

SPL= SPL(дБ/мВт)+10Log10(W), где

SPL(дБ/мВт)- чувствительность наушников, выраженных к мощности
W-мощность, подаваемая на наушники


Звуковое давление для наушников A2 будет:

SPL=114+10Log10(8,32)=114 +8.3=122,3 дБ

Как видно, в обоих случаях формула или более громоздкая, или требующие два вычисления, вместо одного.

Заполним таблицу.

Название

А2

Б2

В2

Г2

Д2

Чувствительность к дБ/мВт

114

114

116

118

111

Сопротивление

16

24

32

300

5

SPL

122,3

120,5

121,3

113,5

124,3

Мощность

6,8

4,5

3,4

0,3

21,7


Что же видно из таблицы? Равные по численному значению чувствительности А2 и Б2 совсем не одинаковы по громкости. Более того, численное значение чувствительности у нас самое высокое у Г2, но они самые тихие, в то время как самое низкое число чувствительность у Д2 и они наоборот самые громкие! При этом, значение чувствительности у В2 выше чем у Б2 и примерно так же распределилась и громкость, В2 громче, чем Б2.

В итоге получается, что если не делать подробный расчет, то мы совершенно не можем ориентироваться на чувствительность, выраженную к мощности, как параметру, обозначающему сравнительную громкость наушников между собой.

Почему же мы часто видим указание чувствительности именно к мощности, а не к напряжению? Дело в том, что параметр указания чувствительности к мощности в большей степени показывает КПД (коэффициент полезного действия) наушников, и здесь мы можем увидеть, что при равной чувствительности к напряжению, мы получим более высокое КПД у наушников с высоким сопротивлением. Однако, так как КПД среди наушников находящихся в своем классе находится примерно на одном уровне, то мы наблюдаем обратную зависимость, при равном КПД наушников, более высокая чувствительность к напряжению будет как раз у наушников с низким сопротивлением.

Для примера можно посмотреть на Beyerdynamic DT 770 версий 32 и 600 Ом с одинаковой чувствительностью в 96 дБ/мВт, которая говорит об их одинаковом КПД, но при этом при подключении к усилителю 32-х Ом версия  будет громче, чем 600-от Ом тише при одинаковом положении ручки громкости. (у 32-х Ом будет чувствительность 111 дБ/В а у 600 Ом 98 дБ/В, это разница в 13 дБ).

Если мы для версии 600 Ом выкрутим уровень громкости выше и сравняем уровни по мощности, то тогда наушники заиграют с одинаковой громкостью. Однако у усилителя ограничение по уровню мощности наступает обычно или напряжению, или по току. В случае с 32-омной версией, для того, что бы усилителю обеспечить 1 мВт, надо выдать всего 0.17 В и 0.03 мА. А для 600 Ом, 0.7 В и 0,0017 мА. Наглядно видно, что, что низкоомные наушники требуют больший ток и меньшее напряжение, а высокоомные, наоборот большее напряжение и меньший ток.

Часто, когда идет речь о том, что для высокоомных наушников нужен более мощный усилитель, речь не идет о том, усилитель реально должен выдавать большую мощность, речь идет о том, что усилитель сможет выдать как раз большее напряжение. Однако, когда потребитель слабо подкован в технических нюансах, то нужная мысль доносится порой максимально понятным, хоть и малограмотным способом.

Так как ручкой громкости у усилителя выставляется напряжение на выходе, то логичнее и практичнее  ориентироваться в первую очередь на значения чувствительности к напряжению, особенно, когда речь идет о портативной технике.

Есть ли простая зависимость для пересчета чувствительности из мощности в напряжение?

Да, есть. При увеличении сопротивления в два раза, чувствительность меняется на 3дБ.

Т.е, если у нас наушники с чувствительностью 114 дБ/мВт 16 Ом, то такая же чувствительность по напряжению будет у наушников в 117 дБ/мВт для 32 Ом, и 120 дБ/мВт для 64 Ом.

Чувствительность к 1 мВт

100 дБ/1мВт при 32 Ом = 115 дБ/В

Сопротивление

4
(16/(2*2*2))

8
(16/(2*2))

16
(16/2)

32

64
(32*2)

128
(32*2*2)

256 
(32*2*2*2)

Чувствительность к 1 мВт

91
(100-3-3-3)

94
 (100-3-3)

97
(100-3)

100

103
(100+3)

106
(100+3+3)

109
(100+3+3+3)


Возвращаясь к Beyerdynamic, пересчитаем их разницу в громкости исходя из одинаковой чувствительности к мощности при 32 и 600 Ом.

Соотношение между сопротивлениями можно представить как 32*2*2*2*2*1.17 = 600, где мы видим 4-ре полные двойки, соответственно, разница между чувствительностью составит между 3*4=12 дБ и 3*5=15 дБ.

Перевести на глаз чувствительность из дБ/мВт в дБ/В тоже не проблема, т.к. их разница равна 20Log10(1/(0.001R)^0.5).

Отсюда получаем, что для наушников в 4 Ом, разница составит 24 дБ, а далее, при увеличении сопротивления в два раза, разница будет уменьшаться на 3 дБ. Вам нужно в качестве ориентира запомнить лишь одну пару чисел, 30 дБ к 1 Ом, 0 дБ к 1024 Ом, или 15 дБ к 32 Ом или любое другое.

Сопротивление наушников, Ом

1

2

4

8

16

32

64

128

256

512

1024

2048

4096

Разница в дБ между чувствительностью выраженной к мощности и напряжению

30

27

24

21

18

15

12

9

6

3

0

-3

-6


3.png
Соответственно, если у нас есть чувствительность 96 дБ/мВт на 32 Ом, то это будет 96+15=111 дБ/В, где 15 дБ – искомая разница в таблице для сопротивления в 32 Ом.

Хочется надеяться, что данный материал позволит теперь лучше ориентироваться в технических данных, связанных с чувствительностью наушников.

При этом, в данном материале не разбирались различные нюансы, вроде зависимости чувствительности от частоты или диапазона, методов подсчета и измерений, что влияет на точность интерпретации. Мы это разберем в следующий раз.

Продолжение серии материалов про чувствительность наушников и другие параметры


Автор: (PAExpert) Эксперт Personalaudio.ru
04.05.2012


Нашли опечатку в тексте? Выделите и нажмите Ctrl+Enter. Это не требует регистрации. Спасибо.

Поделитесь в социальных сетях




Еще интересное для чтения

« Предыдущий материал

Мониторными наушниками профессиональные музыканты называют наушники для мониторинга, а обычные потребители наушники закрытого типа (FAQ).
Комментарии и отзывы (16)


Страницы: 1 2 След.
Мне нравится0
vitamir
Прочел статью, впечатления неоднозначные. Категоричеси не согласен с выводами автора.
Понимаю, что критиковать значительно проще, чем заниматься популяризацией технической терминологии. Однако, на мой взгляд, автор обращается с терминологией слишком вольно, допуская на столько оригинальные трактовки, что за ними возникает специфический смысл, отличный от того, который вкладывают в обсуждаемую терминологию инженеры. На мой взгляд, такая подача материала только еще больше запутывает читателя, уводя его от рационального объяснения чувствительности, как технической характеристики излучателя и понимания механизма взаимодействия излучателя и усилителя, как источника сигнала.
Мне нравится0
romanrex
Спасибо за отзыв. Материал действительно сложно написан.

Основная мысль, это показ, что ориентироваться на чувствительность, выраженную к мощности в сравнениях смысла нет при выборе наушников, все надо приводить к чувствительности, выраженной к напряжению.

Наиболее ярким примером являются наушники от Beyerdynamic серий 770 и 990, с единой чувствительностью в 96 дБ/мВт, но при этом 600 Ом-ные модели играют тихо, а 16-ти Омные громко.

Материал ориентирован на практическое использование при выборе наушников, а не другие аспекты, где к примеру выбирается громкоговоритель с минимальным потреблением энергии и может считаться лучшим (к таким сейчас можно отнести пьезоизлучатели), но с потребительской точки зрения неудачным в использовании покупателю наушников.
Мне нравится0
vitamir
Цитата
romanrex пишет:
Основная мысль, это показ, что ориентироваться на чувствительность, выраженную к мощности в сравнениях смысла нет при выборе наушников, все надо приводить к чувствительности, выраженной к напряжению.
Очень спорно сформулированная мысль. Ну, да ладно.
За напряжение. мощность и силу тока можно говорить бесконечно, но они в контекст как-то не уложились. Набор букв "единица измерения" вместо "размерность" тоже. Но более всего меня удивила фраза:
"Чувствительность к мощности дает понять, насколько высокое энергопотребление у наушников, но не дает сравнительной характеристики с другими наушниками, т.к. данная величина сильно зависит от сопротивления наушников, а сопротивления у наушников разные"
Включив воображение, можно попытаться притянуть к чувствительности наушников смысл меры их энергопотребления, но мне это далось с трудом.
Любые значения параметров, имеющие одинаковую размерность, сопоставимы, т.е. дают основания для сравнения. В том числе, значения чувствительности разных наушников, выраженные в дБ/мВт, дают однозначное представление о развиваемом ими звуковом давлении, при подведении к катушкам их излучателей одинаковой мощности. И позволяют сравнивать наушники по этой характеристике.
Более того, чувствительность наушников, в каких бы единицах измерения она ни была выражена, от сопротивления обмотки катушек наушников не зависит. Чувствительность наушников, по определению - коэффициент преобразования подведенной электрической мощности в излученную акустическую, определяется конструктивными особенностями конкретного излучателя и его оформления, их механическими характеристиками. 
Мне нравится0
romanrex
Чувствительность выражается как к мощности, так и напряжению, где выбор единицы измерения (размерности) больше соответствует практической ситуации. По умолчанию это мощность.
Если мы сравниваем КПД системы, подключенной в розетку, где электричество мы оплачиваем за потребляемую мощность в ваттах, а озвучиваем в SPL (например стадион), то чувствительность нам более адекватно сравнивать по мощности, выраженной в конечном итоге в рублях.
Как только мы уходим от оплаты электроэнергии от розетки, так адекватность выбора эффективности системы дает выбор из мощности, напряжения и тока, и в разных ситуация будут разные предпочтения.

Пример.

Beyerdynamic DT 770 версий 32 и 600 Ом с одинаковой чувствительностью в 96 дБ/мВт. С точки зрения мощности, у наушников одинаковое КПД. Рассмотрим разные бытовые ситуации.
Для того, что бы обеспечить уровень 96 дБ SPL, на модель 32 Ом надо подать 1 мВт, или 0.17 В или 0.0055 А, а в случае с моделью 250 Ом так же 1 мВт, но  0.5 В или 0.002 А.
Для равного значения SPL, у нас совершенно разные значения по напряжению и току, и если мы возьмем в руки mp3 плеер (с нулевым сопротивлением усилителя для наушников), то подключив наушники к нему и не подстраивая индивидуально громкость, мы ощутим разницу в 8 дБ между моделями. Модель 32 Ом будет на 8 дБ громче модели в 250 Ом. У большинства mp3 плееров основное ограничение не по току, а по напряжению, и если на выходе максимум в 0.5 В, то высокоомная модель 250 Ом по SPL гарантированно отстает. Это в целом справедливо для большинства транзисторных усилителей, в то время как большинство определений о чувствительности мы получили в век ламповых усилителей, где напряжение не имело жестких рамок, но имело ограничение в уровне тока.
Посмотрим на эффективность обоих моделей наушников с точки зрения потребления энергии от батареи.
Для того, что бы получить 96 дБ SPL, модель 32 Ом потребляет 55 мА, а высокоомная 20 мА – в почти в три раза меньше, и если мы будем сравнивать время работы портативного усилителя, то с моделью 250 Ом усилитель проработает в 3 раза дольше, чем с моделью 32 Ом. С точки зрения чувствительности, выраженной к току, разность в громкости наушников будет равна 9 дБ. Чувствительность модели 32 Ом будет равна 81 дБ/мА, а для модели 250 Ом – 90 дБ/мА.
Это можно применить к случаю, когда наушники подключаются к усилителю с высоким выходным напряжением, где высокоомные модели играют гораздо громче, чем низкоомные модели и если бы на коробке наушников в паспортных данных приводились бы значения чувствительности к случаям, более близким к бытовому применение, было бы меньше вопросов, почему наушники с одинаковой чувствительностью играют с совершенно разной громкостью.
Мне нравится0
vitamir
До горомкости мы с Вами еще не добрались, мы пока за SPL рассуждаем;)
Модели применяют для доходчивого объяснения процессов окружающей действительности путем упрощения этой действительности. Здесь важно понимать, что  модель жестко увязана с заложенными в нее ограничениями (краевыми условиями)  действительности. И ограничения, накладываемые выбранной моделью, должны способствовать пониманию процесса.
Цитата
Рассмотрим максимально простой вариант. У нас есть усилитель, у которого выходное сопротивление нулевое во всем диапазоне частот. К усилителю мы подключаем разные наушники, о которых нам известны их чувствительности. Наша задача, выявить те модели наушников, которые будут наиболее громкие.
Задумывался ли уважаемый romanrex, выбирая "простую" модель о том, что одно из ограничений такой модели - усилитель с бесконечной выходной мощностью? Согласуется ли это с суровой реальностью, с которой сталкивается владелец портативного устройства, подбирающий к нему наушники? Скорее нет:) . Поэтому и простота выбранной модели из разряда тех, что хуже воровства. Выбранная модель применяется при измерениях параметров наушников, поскольку позволяет свести на нет влияние усилителя. Однако она скорее вводит в заблуждение обывателя задавшегося вопросом "как эти наушники будут работать с этим усилителем", чем дает ответ на такой вопрос.
Практика корректного ответа на этот вопрос предлагает оперировать выходной мощностью усилителя. Среди технических характеристик источников, в том числе портативных, обычно присутствует информация о максимальной выходной мощности усилителя для наушников, которую он развивает на нагрузке с конкретным сопротивлением. При сложной, на первый взгляд, формулировке, это не мешает оценке совместимости такого усилителя с конкретными наушниками с точки зрения развиваемого при их взаимодействии звукового давления. Выходная мощность усилителя обратно пропорциональна сопротивлению нагрузки, а в спецификациях приводят минимально возможное значение этого сопротивления. Поэтому, моя считалочка выглядит так:
Допустим, выходная мощность усилителя 64 мВт на 16 Омах. тогда на наушниках, сопротивление которых 32 Ом (в два раза больше), максимальная выходная мощность составит 32 мВт (в два же раза меньше) и так далее (можно составить таблицу и потроить график и  он будет такой же прямой линией, как и в обсуждаемой статье). А каждое удвоение выходной мощности, подводимой к наушникам, увеличивает излучаемый ими SPL на 3 дБ, по сравнению с указанным в спецификации наушников числом с размерностью дБ/мВт. И эта зависимость также линейна.
Изложенный мной подход разделяют и авторы небезызвестного калькулятора, оперирующие в качестве исходных данных сопротивлением и чувствительностью наушников в дБ/мВт, и использующие выходное напряжение усилителя в качестве альтернативного параметра, если с "правильными" совсем уж ни как.
На мой взгляд, такая модель гораздо нагляднее отражает способность конкретной связки усилитель+наушники к созданию максимального звукового давления в суровой реальности.
О том, на сколько это громко и достаточно ли. повествует отдельная олбанская сказка.smile:)
Мне нравится0
romanrex
Наушники А, 100 дБ/мВт, 32 Ом
Наушники Б, 105 дБ/мВт, 600 Ом

Наушники будут подключатся к телефону, с цифровым регулятором громкости, спецификации на него никакой нет, но предположительно его выходное сопротивление не более 10 Ом. Какая связка будет более громкой? Ваш ход мыслей. Калькулятор по необходимости можно использовать smile:)
Мне нравится0
vitamir
Воспользуемся моей считалочкой.  Полагаем, что 32 Ом не меньше минимально допустимого сопротивления нагрузки для усилителя мощности в телефоне. Пусть на наушниках А телефон развивает максимальную электрическую мощность сигнала 1 мВт, тогда на наушниках Б он сможет развить выходную мощность пропорциональную соотношению сопротивлений наушников А и Б. Поскольку сопротивление наушников Б в 19 раз больше, соответственно максимальная мощность, развиваемая на них усилителем, в 19 раз, а звуковое давление примерно на 13 дБ, меньше.
Вычтя из числа, обозначающего чувствительность наушников Б, эту разницу, легко увидеть, что, при работе совместно с этим телефоном, наушники А обеспечивают максимальное звуковое давление на 8дБ более высокое, чем наушники Б.
Отличие максимальной выходной мощности усилителя на наушниках сопротивлением 32 Ом от 1 мВт приведет к одинаковому в дБ приращению излучаемого давления, с учетом относительной разности сопротивлений, и на результат не повлияет. С изменением выходной мощности усилителя от 1 мВт до максимальной наушники А всегда будут создавать более высокое максимальное звуковое давление.
Учет внутреннего сопротивления усилителя внесет поправку в результат на уровне 1 дБ, что на расстановку сил не повлияет.
Условие о цифровом регуляторе избыточно, если регулятор вносит в уровень сигнала только линейные преобразования.
Мне нравится0
romanrex
Условие о цифровом регуляторе поставлено намерено, что бы перевести обсуждение из теоретического русла в практическое.

Что у нас есть в исходных данных? Есть сотовый телефон или обычный mp3 плеер. Это ЦАП + регулятор уровня + усилитель в одном флаконе. Допустим, ЦАП выдает 1 В при 0 dBFS.

Коэффициент усиления для усилителя при максимальной громкости регулятора равен 1 (для более простых расчетов). Если у усилителя нет ограничения по уровню выходного тока и внутреннее сопротивление колеблется от 0 до 10 Ом, то мы получаем следующую вилку
 
Рисунок

По напряжению, если сопротивление усилителя равно 0 Ом, то максимум он выдаст 1 В как для 32 Ом, так и для 250 Ом. Максимальный SPL для наушников А составит 114 дБ (т.к. 100 дБ/мВт при 32 Ом равно 115дБ/В), а для наушников Б составит 111 дБ (т.к. 105 дБ/мВт при 250 Ом равно 111 дБ/В). Разница в громкости составит 4 дБ в пользу наушников А.

Если максимальный коэффициент усиления окажется другим, то при любом его значении мы получим разницу в4 дБ, в любом случае наушники А обеспечат более громкое звучание.
Если внутреннее сопротивление будет равно 10 Ом, то при максимальном выходном уровне сигнала без нагрузки на выходе будет 1 В, при этом, под нагрузкой 32 Ом будет 0,8 В, а под 250 Ом – 1 В. Максимальный уровень SPL для наушников А будет 112 дБ, а для наушников Б -     111 дБ. Разница составит 1 дБ. С наушниками А в данной связке мы получим более громкий звук, независимо от коэф. усиления усилителя.

По вашим расчетам, разница в развиваемом давлении между наушниками А и Б составит 8 с изменением на 1 дБ, по моим – от 4 дБ с изменение на 3  дБ.

У нас разные результаты и остается определить, в какой вариант решения ошибочный?

В вашем варианте условие с цифровым регулятором принято избыточным, и мне показалось, что вы пошли в решении следующим путем (но как потом выяснилось, это не так, тем не менее я оставляю пример логики такого решения, т.к. это хороший пример)

Исключив регулятор громкости, мы оперируем только мощностью, где коэффициент усиления можно задать любой, и соответственно ограничение по мощности дает только уровень тока. Максимальный уровень мощности тогда равен 1 мВт на 32 Ом при уровне тока 55 мА и 0,17 В. Максимальный SPL в данном случае равен 100 дБ.

В случае с наушниками Б при максимальном уровне тока в 55 мА, напряжение на 250 Ом составит 1,3 В, что будет равно 114 дБ, или разнице в громкости в 14  в пользу наушников Б.

Такая разница будет действительна, если у усилителя нет ограничения по напряжению и есть возможность разобрать телефон или mp3 плеер и в разрыв между ЦАП и усилителем поставить предусилитель с возможностью задать любой коэф. усиления. В противном это случае решение задачи неверно из-за неверных допущений.

И это снова не согласуется в Вашим результатом в 8 дБ в пользу наушников А, что показывает, ход логики был другим.

Проверим пошагово Ваш путь решения.

По Вашей логике вы сперва находите разницу по отношению сопротивлений наушников как 250 Ом/32 Ом = 7,8 раз, равной в 17,8 дБ. Проверим верность такого вычисления.

У нас двое наушников с равной чувствительность в 100 дБ/мВт при сопротивлениях 32 и 250 Ом.  Если сопротивление нулевое, и на 32 Ом усилитель выдает 1 мВт, что является максимумом, то максимальное выходное напряжение у него 0,17 В. На 250 Ом у него так же напряжение ограничено 0.17 В, ток при нагрузке в 250 Ом составит 0,68 мА при мощности в 0.11 мВт. Считаем по калькулятору и получаем, что первые наушники развивают 99,5 дБ, вторые 90,7 при 170 мВ. Разница в 9 дБ. Далее Вы добавляете разницу в чувствительности, но вторые наушники при чувствительности в 105 дБ при 170 мВ разовьют 95,7 дБ (по калькулятору, проверьте!) и разница между наушниками А и Б (99,5 и 95,7) составит 4 дБ! Ровно столько же что и в моем решении.

Это хорошо показывает, как сложно оперировать чувствительностью, выраженной к мощности, логически можно легко придти к неверным вычислениям.
Мне нравится0
vitamir
Цитата
romanrex пишет:
Наушники А, 100 дБ/мВт, 32 Ом
Наушники Б, 105 дБ/мВт, 600 Ом

Вы все же определитесь, пожалуйста. 600 Ом или 250 Ом:D
Мне нравится0
romanrex
Прошу прощения, ошибся в вводных данных smile:). Повторяя расчеты получаем одинаковый результат (за исключением разниц вносимых внутренним сопротивлений усилителя, оно больше 1 дБ)

Итак, есть два варианта решения - первое, это определение чувствительности к напряжению и сравнению полученных цифр, и ваш вариант - это расчет звукового давления одной из моделей наушников и дальнейший расчет давлений у других наушников по сравнению с отдельно выбранной моделью.
В первом случае мы сравниваем чувствительность в чистом виде, а во втором звуковые давления в условиях для одной из выбранных моделей.
Обоими решениями можно воспользоваться, вопрос в другом, для быстрого и легкого сравнения, в каких единицах чувствительность наиболее предпочтительна для отображения на коробке? Сразу в дБ/В, где не требуется делать каких-либо вычислений или в дБ/мВт с последующими обязательными вычислениями?
Страницы: 1 2 След.

Возврат к списку >>>




DouglasTaiva DouglasTaivaET 27.05.2017 03:59:26
HectorBap HectorBapUU 12.05.2017 13:58:52
HectorBap HectorBapUU 11.05.2017 09:08:56

Система Orphus

Яндекс.Метрика