Усилитель для наушников — это маломощный аудиоусилитель , предназначенный специально для работы с наушниками, надетыми на уши или в ушах, а не с динамиками в корпусах динамиков . Чаще всего усилители для наушников встроены в электронные устройства, имеющие разъем для наушников, такие как встроенные усилители , портативные музыкальные плееры (например, iPod) и телевизоры. Однако используются автономные устройства, особенно на рынках аудиофилов и в профессиональных аудиоприложениях, таких как музыкальные студии. Усилители для наушников доступны в моделях потребительского уровня, используемых энтузиастами Hi-Fi и аудиофилами, а также в профессиональных аудиомоделях, которые используются в студиях звукозаписи .
Потребительские усилители для наушников — это коммерчески доступные отдельные устройства, продаваемые на нишевом аудиофильском рынке энтузиастов Hi-Fi . Эти устройства обеспечивают более высокую громкость и большую пропускную способность по току по сравнению с меньшими и менее дорогими усилителями для наушников, которые используются в большинстве аудиоплееров. В случае электростатических наушников чрезвычайно высокого класса , таких как Stax SR-007, для использования наушников требуется специализированный электростатический усилитель для наушников или трансформаторный повышающий блок и усилитель мощности, поскольку только специальный электростатический усилитель для наушников или трансформатор может обеспечить уровни напряжения, необходимые для работы наушников. Большинство усилителей для наушников обеспечивают мощность от 10 мВт до 2 Вт в зависимости от конкретных используемых наушников и конструкции усилителя. Некоторые конструкции с высокой мощностью могут обеспечивать мощность до 6 Вт на нагрузки с низким импедансом, хотя польза от такой выходной мощности для наушников неясна, поскольку немногие ортодинамические наушники, которые имеют достаточно низкую чувствительность для работы с такими уровнями мощности, достигают опасно высоких уровней громкости. с такими усилителями.
По сути, усилитель для наушников — это небольшой усилитель мощности , который можно подключить к стандартному разъему для наушников или к линейному выходу источника звука. С электрической точки зрения усилитель для наушников можно рассматривать как усилитель, который имеет очень высокий входной импеданс (в идеале бесконечный) и имеет более низкий выходной импеданс (в идеале нулевой) и более широкий диапазон выходных напряжений (в идеале бесконечный). Это позволяет наушникам с низкой чувствительностью звучать громче за счет дополнительного напряжения, подаваемого усилителем. Существует потенциальный выигрыш в точности воспроизведения, если наушники работают с меньшими искажениями, чем при использовании усилителя для наушников, встроенного в аудиоустройство общего назначения. На практике чаще всего это происходит при использовании низкоомных наушников с бытовой электроникой с недостаточно низким выходным сопротивлением (см. обсуждение импеданса ниже).
Большинство усилителей для наушников поддерживают более высокое выходное напряжение и, следовательно, более высокие уровни мощности (громкости). В то время как большая часть портативной электроники питается от напряжения 1,8, 2,5 или 3,3 В (размах), многие усилители для наушников используют источники питания с напряжением 10, 18 или 24 В (размах), что позволяет повысить громкость на 5–20 дБ. [1] Если наушники слишком тихие, добавление усилителя, который может выдавать более высокое напряжение/мощность, увеличит их громкость.
Многие усилители для наушников имеют выходное сопротивление в диапазоне 0,5–50 Ом. Стандарт IEC 61938 1996 года рекомендовал выходное сопротивление 120 Ом, но на практике это используется редко и не рекомендуется для современных наушников. Высокий выходной импеданс может привести к колебаниям частотной характеристики из-за изменения импеданса нагрузки на разных частотах. В 2008 году журнал Stereophile Magazine опубликовал статью, в которой показано, что выходное сопротивление 120 Ом может вызвать ошибку в частотной характеристике на 5 дБ для некоторых типов наушников. Однако автор статьи также заявляет: «Последствия субъективной оценки наушников более проблематичны, поскольку обычно неясно, какие предположения сделал производитель относительно импеданса источника». [2]
Что еще более важно, низкий выходной импеданс может уменьшить искажения за счет улучшения контроля источника над преобразователем. Это часто выражается как коэффициент демпфирования , причем более высокие коэффициенты демпфирования значительно уменьшают искажения. [3] Одна компания демонстрирует улучшение THD+N на 45 дБ при частоте 30 Гц для своего усилителя с низким импедансом по сравнению с усилителем с сопротивлением 30 Ом. [4] Например, наушники с сопротивлением 32 Ом, подключенные к усилителю для наушников с выходным сопротивлением <1 Ом, будут иметь коэффициент демпфирования> 32, тогда как те же наушники, подключенные к iPod touch 3G (выходное сопротивление 7 Ом) [5 ] будет иметь коэффициент демпфирования всего 4,6. Если применить рекомендацию 120 Ом, коэффициент демпфирования будет неприемлемо низким (0,26), и, следовательно, искажения будут значительно выше. И наоборот, тот же iPod touch, работающий с парой наушников сопротивлением 120 Ом, будет иметь приличный коэффициент демпфирования 17,1 и, скорее всего, не выиграет от добавления усилителя для наушников с более низким импедансом.
Помимо выходного сопротивления, для выбора усилителя для наушников важны и другие характеристики — THD , частотная характеристика , IMD , выходная мощность , минимальное сопротивление нагрузки и другие измерения. Однако большинство из них можно улучшить за счет снижения выходного импеданса и, следовательно, улучшения коэффициента демпфирования.
Для тех, кто склонен к электронике, малое энергопотребление и довольно простой характер усилителя для наушников сделали его популярным проектом, сделанным своими руками . В Интернете размещено множество конструкций усилителей для наушников, которые значительно различаются по сложности и стоимости. Ключевым примером является простая конструкция CMoy на базе операционных усилителей , одна из самых популярных доступных конструкций усилителей для наушников. Простота CMoy упрощает сборку, при этом его можно сделать достаточно маленьким, чтобы поместиться в банку мятных конфет (включая батарейки). С другой стороны, он часто создается с использованием операционных усилителей, которые не предназначены для управления нагрузками с таким низким импедансом, как наушники, что приводит к снижению производительности и слышимым различиям между операционными усилителями, которых не было бы в хорошей конструкции. [6]
Перекрестное питание слегка смешивает левый и правый стереоканалы, уменьшая чрезмерное разделение каналов, которое характерно для прослушивания в наушниках старых стереозаписей и, как известно, вызывает головную боль у небольшой части слушателей. Crossfeed также улучшает характеристики звуковой сцены и делает звучание музыки более естественным, как если бы вы слушали пару динамиков. Хотя некоторые предпочитают перекрестную подачу, многие предпочитают усилители без нее. Внедрение технологии цифровой обработки сигналов (DSP) побудило ряд производителей представить усилители с функциями «виртуализации наушников». В принципе, чипы DSP позволяют наушникам с двумя драйверами имитировать полную систему объемного звучания Dolby 5.1 (или более). Когда звуки двух драйверов наушников смешиваются, они создают разность фаз, которую мозг использует для определения источника звука. В большинстве наушников, поскольку правый и левый каналы не объединяются, как при перекрестной подаче, создается иллюзия направленности звука.
В профессиональной аудиотерминологии усилитель для наушников — это устройство, которое позволяет одновременно подключать несколько гарнитур к одному или нескольким источникам звука (обычно сбалансированным источникам звука ) для мониторинга звуков во время сеанса записи, пения или воспроизведения с « live room» или записанные треки. Усилители для наушников позволяют певцам и музыкантам слышать других музыкантов, играющих в изолированных кабинках. Они также позволяют звукорежиссерам и продюсерам звукозаписи контролировать живое исполнение или живое сопровождение.
Усилители для наушников с возможностью субмикширования позволяют слушателю регулировать, микшировать и контролировать аудиосигналы, поступающие из нескольких источников одновременно. Этот тип усилителя для наушников часто используется во время сеансов записи для субмикширования отдельных миксов или инструментов, поступающих с микшерного пульта или устройства воспроизведения. Во многих случаях слушатели имеют свои собственные наборы элементов управления, позволяющие им регулировать различные аспекты микса, а также индивидуальные и глобальные параметры, такие как уровень канала, глобальную громкость, низкие и высокие частоты.
Распределительные усилители для наушников — это специализированные усилители для наушников, позволяющие подавать один сигнал на несколько гарнитур или несколько групп из нескольких гарнитур одновременно. Многие усилители для распределительных наушников, подобные показанному здесь, можно подключить каскадно, подключив аудиовход одного из усилителей к каскадному выходу с маркировкой «THRU» другого усилителя.
Существуют также различные другие комбинации усилителей для наушников профессионального качества с возможностью одновременного микширования и распределения.