Измерване на импеданса на изход за слушалки

При използване на слушалки, които се свързват към изхода на усилвател, за качеството на звука е от значение съотношението между импеданса на слушалките и вътрешния импеданс на изхода на усилвателя.

Изходът за слушалки се представя като източник на променливо напрежение с последователно свързан към него вътрешен импеданс Z.

Стойността на импеданса Z за конкретно устройство може да се измери като на изхода вместо слушалки се включи схема от две съпротивления - R1, R2, ключ и волтметър за променливо напрежение:

 

1) Подава се синусоидален сигнал с честота 1000 Hz.

2) При затворен ключ измерваме напрежението U1 (падащо върху товарно съпротивление R1).

3) При отворен ключ измерваме напрежението U2 (падащо върху товарно съпротивление R1 + R2).

4) След това изчисляваме импеданса Z по формулите:

Rs = R1 + R2
Z = (U2 - U1) / (U1/R1 - U2/Rs)

За сравнение измерих импеданса на няколко устройства.
Генерирах в Audacity необходимия синусоидален сигнал с честота 1000 Hz.
Използвах резистори с мощност 1 W и номинално съпротивление R1 = 50 Ω и R2 = 100 Ω.

Предварително измерих точните стойности на резисторите:
R1 = 51.3 Ω
R2 = 95.7 Ω

При измерването отчетох отместването на нулата на напрежението.
Получих резултати, които би трябвало да са завишени с части от ома, защото не отчетох добавения импеданс на свързващите кабели.

Резултати от измерванията

Изход за слушалки на аудио интерфейс Audient EVO 4:
Z = 22.6 Ω

Изход за слушалки на компютър Lenovo V520 (Realtek ALC662):
Z = 49.7 Ω

Изход за слушалки на тонколонки Mackie CR4:
Z = 12.4 Ω

Миксер Allen & Heath ZED6FX:
Z = 125.0 Ω

 

Изходна мощност при различен импеданс

За да оценя как се променя мощността, която дава източникът на слушалки с различно собствено съпротивление, извърших моделиране при различни вътрешни съпротивления.

Резултатите от такова моделиране имат значение, тъй като има слушалки с различен импеданс и освен това импедансът на слушалките се променя с промяната на честотата.

Източник на напрежение 1 V с вътрешно съпротивление 22 Ω е свързан към
товар със съпротивление R, което се мени от 8 Ω до 300 Ω. В този случай мощността на товара P се мени така:

Източник на напрежение 1 V с вътрешно съпротивление 125 Ω е свързан към
товар със съпротивление R, което се мени от 8 Ω до 300 Ω. В този случай мощността на товара P се мени така:

И последният случай се отнася за така наречения усилвател с изход 0 Ω.
Източник на напрежение 1 V с вътрешно съпротивление 0.06 Ω е свързан към
товар със съпротивление R, което се мени от 8 Ω до 300 Ω. В този случай мощността на товара P се променя така:

На графиките е означено съпротивление на товара R, но резултатите са аналогични за импеданс Z, когато сигналът е синусоидален или сума от синусоиди в линейна система.