Impedancja – co to jest? Definicję znajdziemy łatwo w wikipedii, jak możemy przeczytać, jest to „wielkość charakteryzująca zależność między natężeniem prądu i napięciem” (no cóż, po prostu prawo Ohma). Uwaga – nie można przestawić wyrazów i napisać ładniej po polsku „między natężeniem i napięciem prądu” – bo prąd nie ma napięcia!
Trudniejszym do „ogarnięcia”, a zwykle źle lub wręcz opacznie rozumianym parametrem słuchawek jest ich impedancja. Jak bardzo można pobłądzić, opisując ten parametr i jego znaczenie, pokazuje tekst znaleziony w polskich internetach. Aż strach zacytować: „Impedancja – jest miarą oporu rozchodzącego się prądu lub biegnącej fali. Im wyższa wartość tego wskaźnika, tym mniej szumów i zakłóceń dotrze do naszych słuchawek.” O Wielki Guglu, nie indeksuj tego tekstu na mojej stronie 😉 – bełkot, pomijając fakt, ze jak już, to jest dokładnie odwrotnie…
Kiedyś nie było problemu – wszystkie trzy modele słuchawek miały impedancję 400Ω i wszyscy byli zadowoleni. Jacyś kapitaliści produkowali wprawdzie słuchawki o „telefonicznej” impedancji 600Ω albo nawet innej, w dodatku z dziwnymi wtyczkami nie spełniającymi jedynej właściwej normy DIN, ale kto by się nimi przejmował. Wejście smoka, znaczy walkmana, magnetofonu zasilanego z niskiego napięcia (początkowo 4,5V, później 3V albo i nawet 1,5V) spowodowało konieczność zmniejszenia impedancji słuchawek – wybrano „okrągłą” wartość 32Ω. A jak już pojawił się drugi standard, to zaraz mógł pojawić się trzeci i kolejne, i mamy co mamy. Producenci różnie tłumaczą zastosowania takiej czy innej impedancji słuchawek, ale i tak nie powinno nas to obchodzić, bo to niewiele znaczy.
Najważniejszy jest fakt, że słuchawki same nie grają – potrzebny jest do nich jakiś wzmacniacz. Słuchawki z tym wzmacniaczem „współpracują” i w zależności od parametrów i możliwości tego wzmacniacza będą grały lepiej lub gorzej. Nie ma uniwersalnej odpowiedzi na pytanie, jaka wartość impedancji jest lepsza. Tu decyduje wzmacniacz. Wzmacniacz, zakładając, że ma wystarczające wzmocnienie, cechuje się dwoma podstawowymi parametrami: jakie maksymalne niezniekształcone napięcie może wytworzyć na wyjściu i jakie maksymalne niezniekształcone natężenie prądu może dostarczyć do obciążenia. Tak się składa, że półprzewodniki, w odróżnieniu od lamp, są elementami „prądowymi”, to znaczy zdecydowanie wolą pracować z większymi prądami niż z większymi napięciami. Wszystkie elementy elektroniczne mogące pracować z wyższym napięciem są droższe od tych mogących pracować z niższym napięciem i proporcjonalnie większym prądem, w dodatku często napięcie jest ograniczone przez „czynniki obiektywne”, np. do 5V przez zasilanie z USB. Oznacza to, że najczęściej z powodów budżetowych wzmacniacze pracują zasilane najniższym jak się da napięciem, w zamian oferując duży prąd wyjściowy – jeżeli go będziemy w stanie uzyskać. W sumie niby wszystko jedno, bo przecież P=U*I, czyli moc to jest prąd razy napięcie – potrzebujemy określonej mocy, a mamy małe napięcie, to wystarczy „dać” większy prąd (natężenie prądu) i po kłopocie.
Po kłopocie? No to powodzenia. Prawo Ohma niestety jest nieubłagane. Wzmacniacz na swoim wyjściu wytwarza określone maksymalne napięcie, w oczywisty sposób jakoś ograniczone przez napięcie zasilania. Natomiast to, jaki przez obciążenie popłynie prąd, zależy już od impedancji obciążenia. Po prostu – I=U/R i inaczej nie chce być. Nawet wzmacniacz idealny, wykonany bez żadnych oszczędności i z „dużym zapasem wszystkiego” dostarczy do obciążenia (słuchawek) tylko tyle prądu, na ile pozwoli mu prawo Ohma i obciążenie. Ponieważ maksymalne napięcie wyjściowe jest stałe, a prąd wyjściowy zmienny i zależny od obciążenia, wzór na moc najlepiej w tym przypadku przekształcić do postaci P=U²/R (wprawdzie impedancja to Z, ale zostańmy przy R). Czyli mamy jakieś maksymalne napięcie wyjściowe, i nie mamy na nie wpływu – jeżeli chcemy z tego konkretnego wzmacniacza uzyskać większą moc, musimy podłączyć słuchawki o mniejszej impedancji. Koniec – takie to proste. Zależność od impedancji przynajmniej w teorii jest liniowa, to znaczy dwukrotna zmiana impedancji obciążenia skutkuje dwukrotną zmianą mocy. Jeżeli więc rozważamy, czy lepsze będą słuchawki 32Ω czy 400Ω, to pamiętajmy, że maksymalna możliwa do uzyskania moc będzie się różniła – przynajmniej teoretycznie – ponad dziesięciokrotnie!
nagrywamy.com 
Te wyliczenia są kompletnie pozbawione sensu. Moc skonsumowanego przez słuchawki prądu nie przekłada się bezpośrednio na moc wyemitowaną w postaci ciśnienia akustycznego czyli głośność. Autor w ogóle pominął parametr słuchawek mający najistotniejszy wpływ na głośność. Chodzi mianowicie o parametr zwany skutecznością albo czułością (sensitivity). Porównując skuteczności róznych modeli słuchawek należy mieć na uwadze, że zwiększenie głośności o skromne 3 dB wymaga podwojenia emitowanego przez słuchawki ciśniania akustycznego. Żeby było jeszcze trudniej, jedni producenci podają skuteczność swoich wyrobów w dB/mW a inni w dB/V. Oczywiście liczby te nie mogą być porównywane bezpośrednio.
Znów nie rozumiem zarzutu – oczywiście, są inne parametry słuchawek, które trzeba uwzględnić, ale dlaczego bez sensu ma być zwrócenie uwagi na oczywistą rzecz, jaką jest zależność mocy od impedancji obciążenia? Właściwie to stwierdzenie (bez „nie”, wziąłem w nawias): „Moc skonsumowanego przez słuchawki prądu (nie) przekłada się bezpośrednio na moc wyemitowaną w postaci ciśnienia akustycznego czyli głośność.” jest kontrowersyjne tylko w zakresie słowa „bezpośrednio”, którego ja nie użyłem i nigdzie nie napisałem, że jest to jedyny parametr określający głośność. Powtórzę, że impedancja słuchawek jest parametrem łatwym do sprawdzenia i w związku z tym warto go znać. Często też porównujemy słuchawki tego samego typu o innej impedancji, wtedy ich skuteczność jest porównywalna.
Drogi autorze tego tekstu … nie można patrzeć na relacje wzmacniacz-obciążenie w kontekście małych impedancji. Trzeba tu jasno powiedzieć, że maksymalną moc na słuchawkach osiągniemy gdy impedancja słuchawek będzie równa impedancji wyjściowej wzmacniacza słuchawkowego. To nie tylko prawo Oma ale także cała teoria doboru obciążenia do zasilania (gdzie zasilaniem jest wzmacniacz). Nie można pominąć także tego, że impedancja musi być taka sama dla tych samych częstotliwości wzmacniacza i obciążenia (podczas pomiaru).
To dopiero początek analizy problemów z impedancją. Artykuł może kogoś lekko zmylić gdy nie powie się o optymalnej sytuacji.
Nie bardzo rozumiem zarzuty… To nie jest artykuł teoretyczny, w żadnym miejscu. Co to jest „optymalna sytuacja”, gdy z każdej strony mamy ograniczenia, i na praktycznie żaden z parametrów poza impedancją słuchawek nie mamy wpływu? 😉
Hmm… Czyli prawde powiedziawszy jesli przemnoze impedancje glosnika razy cztery to otrzymam impedancje otymalna dla sluchawek ? Takie dziwne pytanie , poniewaz mam wyjscie sluchawkowe we wzmacniaczu glosnika (zestaw konsumencki 2.0 o „w miare” liniowej charakterystyce ) a producent podaje impedancje wyjscia od 32 do 600… wiec troche sie pogubilem
No nie, na pewno nie ma żadnej reguły „razy cztery”. Ja osobiście jestem zwolennikiem stosowania słuchawek niskoimpedancyjnych, ale można znaleźć argumenty za i przeciw – słuchawki po prostu muszą być odpowiednie i wraz ze wzmacniaczem stanowić zestaw o odpwiednich parametrach.
Myślę, że warto także nadmienić, że wartość impedancji słuchawek jest zależna od częstotliwości. Są modele, które w piku impedancji mają nawet 3- krotnie większą jej wartość niż ta nominalna. Nie pozostaje to bez wpływu dla wzmacniacza, który jakoś to musi wysterować.
W sumie tak, ale to wątek poboczny 😉 – zresztą przebieg charakterystyki jest proporcjonalny dla różnych impedancji tych samych słuchawek.
” bo prąd nie ma napięcia!”
ja często słyszę zwrot „prąd o napięciu (jakaś liczba) V ” – błąd językowy?
Nie tyle błąd może, co potoczne stwierdzenie. Do domu dostarczany jest prąd, a nie natężenie. Czyli potocznie „prąd” to jakieś zjawisko. W sumie to nawet nie wiem, czego „napięcie” jest gniazdku sieciowym – potocznie oczywiście jest to „napięcie prądu”, bo do domu dostarczany jest prąd, ale fizycznie rzecz ujmując prąd to prąd i jest mierzony w amperach, a napięcie to napięcie i jest mierzone w woltach. Na pytanie: Jaki prąd płynie w obwodzie (np. bateryjka-żaróweczka)? odpowiemy zgodnie z prawdą – np. 300mA. Pytanie o napięcie tego prądu jest w tym świetle bezsensowne. Stwierdzenie „napięcie prądu” czy „prąd o napięciu” ma tyle samo sensu co „ciężar zasadowości” albo „głośność temperatury” 😉
Ale oczywiście to są tylko moje przemyślenia, być może już dawno ustalono, że tak można mówić 😉
A czy ja mogę drobną sugestię na temat zawartości bloga? Napisałem w komentarzu bo nie znalazłem nigdzie maila. Można tego komentarza nie publikować… 😉 Ale wracam do głównej myśli: Bardzo przydałby się artykuł który wyjaśniałby wszystkie zagadnienia „cyferkowe” które pokazują się w publikacjach. dBu, dBv +10, -4, i reszta której nawet nie powtórzę, a czesto pojawia się w tekstach…
Tak, myślę i o takim temacie, ale później. Zresztą to są podstawowe sprawy, nie chciałem się zagadnieniami tego typu zajmować, ale widzę, że będę musiał 😉