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.
