Para responder brevemente à pergunta colocada, a resposta seria: A razão reside nos diferentes níveis de saída em diferentes dispositivos que são utilizados para ouvir música com os mesmos auscultadores.
Conteúdo:
Teoria básica
Quer se trate de um smartphone, computador ou cinema topo de gama, cada um tem um amplificador cuja função é gerar uma tensão de saída flutuante em frequência de áudio (VF).
Estas flutuações de tensão são o que causa as cabeças dinâmicas a emitir ondas sonoras. A tensão média de saída, no entanto, varia muito de classe para classe.
O amplificador de potência de um smartphone (PA) fornece uma média de 200 mV (milliVolts). Os auscultadores ligados à saída de um amplificador têm um valor específico de resistência e de reactância para as diferentes frequências da tensão aplicada. O valor médio da soma destas impedâncias é chamado impedância.
Para simplificar, e para evitar saltar acidentalmente para o cálculo do seu próprio conversor sónico de parâmetros perfeitos e depois ficar atolado na correspondência da impedância, vamos assumir que a soma das impedâncias internas dos auscultadores é uma constante ao longo de toda a gama de frequências.
Em total conformidade com a lei de Ohm, soarão diferentes em dispositivos diferentes, porque lhes serão aplicadas tensões diferentes, enquanto a impedância é considerada um valor constante e imutável.
Isto significa que, nestas condições, uma quantidade desigual de corrente fluirá através do transdutor ou da cabeça dinâmica e os auscultadores responderão aumentando ou diminuindo o nível de volume.
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O desafio de escolher
Entre os milhares de modelos de vários tipos com uma combinação única de características, é fácil ficar confuso, mas vamos deixar de lado a totalidade das suas vantagens e desvantagens, dividindo-os em grupos tendo em conta apenas um parâmetro - a resistência.
O seu valor para produtos entre 8 e 600 ohms, mas, por exemplo, tome o mais popular e mais acessível - os auriculares de canal com impedância de 16 a 64 ohms, porque compreendendo o princípio básico, pode navegar na escolha destes acessórios para qualquer dispositivo.
Auscultadores para o seu smartphone
Um telemóvel é uma coisa compacta e é normal escolher auriculares que ocupam menos espaço em comparação com modelos mais antigos. Mas no contexto desta revisão, não é o seu tamanho que é mais apropriado.
Para comparar parâmetros tais como volume, consumo de energia (não o menor destes para um aparelho a pilhas), sensibilidade - é importante conhecer a gama de resistência dos moldes auriculares, bem como o nível de voltagem da saída UHF do smartphone. Nenhum dos dois grupos de características é um mistério:
- O valor médio da impedância para o grupo escolhido situa-se entre 16 e 32 ohms, embora também sejam produzidos modelos com uma impedância de 64 ohms;
- O smartphone médio raramente apresenta uma tensão de saída superior a 200mV.
Especificações para bons auscultadores
Volume e potência
Para avaliar em que medida a impedância afecta a qualidade da experiência de audição, o primeiro passo é calcular a corrente que irá fluir através do condutor. O seu valor afecta a sonoridade, bem como o consumo de energia.
Tomando os modelos mais comuns de 16 ohm, pode-se ver isso:
Se
I(corrente)=U(corrente)/R(resistência)
então para os modelos mais comuns, em volume máximo no smartphone (saída de 200 mV) o valor actual será o valor actual:
I(A)= 0,2V /16 Ohm = 0,0125 A ou 12,5 mA
Mas se um modelo de 32 ohm estiver ligado, exactamente metade da corrente fluirá:
I(A)=0.2V /32Ohm = 0.00625A ou 6.25mA
Isto significa que os auscultadores com uma impedância superior serão visivelmente mais silenciosos.
Vamos calcular a potência:
W(wattage)=I(amperagem, A)*U(impedância, V)
Com um valor de impedância de 16 Ohms, o consumo máximo de energia será de 2,5 mW, enquanto 32 Ohms será de 1,25 mW. Para o consumidor, isto significa que os auscultadores de alta impedância soarão mais silenciosos, mas consumirão a energia da bateria de forma mais económica. As de baixa impedância, por outro lado, são muito mais barulhentas, ao mesmo tempo que consomem mais corrente, irão reduzir a duração da bateria do seu smartphone, embora ligeiramente.
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Sensibilidade
Em primeiro lugar, é uma característica que indica como o nível de pressão sonora (volume) mudará quando o sinal de entrada mudar em certa quantidade.
Quanto maior for a característica de sensibilidade, mais alto será o som dos auscultadores. Contudo, demasiada sensibilidade acrescentará à música ruído de amplificador e interferência eléctrica de natureza variável.
Compreender até que ponto a impedância afecta a sensibilidade é um pouco mais difícil - o facto é que nem todos os fabricantes tornam o consumidor consciente do valor da sensibilidade, e esta depende da impedância.
Na melhor das hipóteses, a caixa indica a sensibilidade sem quaisquer unidades, mas por vezes indicam dB/mW - nestas unidades a relação em todas as frequências será a mesma.
Ao alterar o volume com os controlos no seu telefone ou amplificador, não está a alterar a potência, apenas o nível de tensão de saída. Para poder usar a palavra "poder", é necessário um consumidor.
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Para o comprovar, realizar uma experiência mental - rodar o controlo de volume ao máximo no amplificador com o altifalante ligado. Aumento de poder? Perfeito.
Agora desligue os fios do altifalante e rode os controlos - como é que a potência muda? Não tem.
A resistência do circuito do consumidor tende ao infinito. Não está a fluir corrente. Não há poder. Assim, ao ligar auscultadores com diferentes impedâncias à saída da UHF, é garantido que obterá valores de potência de amplificação não compatíveis.
Isto significa que um auricular de 16 ohm com uma sensibilidade de 97 dB/mW, que é necessário para fornecer 97 dB de som por cada mW gasto, e o mesmo acessório de 32 ohm com sensibilidade semelhante quando ligado à mesma fonte funcionará absolutamente a diferentes níveis de volume real, produzindo diferentes potências.
Portanto, os auscultadores de 32 ohm soam notavelmente mais silenciosos, porque devem ser aplicadas tensões diferentes para fornecer a mesma corrente em impedâncias diferentes, e esta pode não estar disponível na saída do conversor sónico.
Não se engane
Idealmente para a selecção da impedância dos auscultadores para uma peça específica de equipamento, é necessário conhecer o nível máximo de tensão possível na saída SPL sem distorção. Com esta informação em mãos, é suficientemente fácil calcular a corrente e a potência real de saída para auscultadores com diferentes impedâncias.
Mas, se não houver maneira de fazer o cálculo, uma solução simples pode ser lembrada:
- Auscultadores com menor impedância fornecerão mais volume com maior sensibilidade (ruído e distorção são possíveis). Isto é ideal para smartphones e leitores onde a tensão de saída da UHF é limitada.
- Alta impedância - será visivelmente mais silenciosa a baixa sensibilidade (a indução simplesmente não pode afectar o som, a sua amplitude é demasiado baixa para isso), mas requer um amplificador com um alto nível de tensão de saída - uma boa solução para equipamento estacionário.
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Mais teoria
Para responder brevemente à pergunta colocada, a resposta seria: A razão reside nos diferentes níveis de saída nos vários dispositivos que são utilizados para ouvir música com os mesmos auscultadores.
Quer se trate de um smartphone, computador ou cinema topo de gama, cada um tem um amplificador na sua saída, cuja função é gerar tensões de saída de frequência sonora oscilante (VF). Estas flutuações de tensão fazem com que as cabeças dinâmicas emitam ondas sonoras. A tensão média de saída, no entanto, varia muito de classe para classe. O amplificador VF de um smartphone tem uma média de 200mV (milliVolts), enquanto uma unidade de cabeça de classe Hi-End pode suportar alguns volts ou até mais! Os auscultadores ligados a um amplificador de saída têm um valor específico de resistência e reactância para diferentes frequências de tensão aplicada. O valor médio da soma destas resistências é chamado impedância.
Para simplificar, e para não irmos acidentalmente ao cálculo de um transdutor perfeito, e depois ficarmos atolados na correspondência da impedância, vamos assumir que a soma das impedâncias internas dos auscultadores é uma constante ao longo de toda a gama de frequências. Em plena conformidade com a Lei de Ohm, soarão diferentes em dispositivos diferentes porque lhes serão aplicadas tensões diferentes, com impedância considerada um valor constante e imutável. Isto significa que, nestas condições, quantidades desiguais de corrente fluirão através do condutor ou da cabeça do condutor e os auscultadores responderão ao subir ou descer o nível do volume.
O desafio da selecção
Com milhares de modelos diferentes e combinações únicas de características, é fácil perder-se na mistura, mas antes pôr de lado as vantagens e desvantagens de uma vasta gama de produtos e categorizá-los por um único parâmetro: a resistência. O seu valor para produtos entre 8 e 600 ohms, mas, por exemplo, tome o mais popular e mais acessível - os auriculares de canal com impedância de 16 a 64 ohms, porque compreendendo o princípio básico, pode navegar na escolha destes acessórios para qualquer dispositivo.
Auscultadores para o seu smartphone
Um telemóvel é uma coisa compacta e é normal escolher moldes auriculares, que ocupam menos espaço do que os modelos mais antigos. Mas no contexto desta revisão, não é o seu tamanho que toma a decisão certa. Para comparar parâmetros como volume, consumo de energia (não o menor argumento para um gadget operado a pilhas), sensibilidade - é importante conhecer a gama de resistência dos moldes auriculares, bem como o nível de tensão na saída do UHF do smartphone. Nenhum dos dois grupos de características é um mistério:
O valor médio da impedância para o grupo escolhido situa-se entre 16 e 32 ohms, embora também sejam produzidos modelos com uma impedância de 64 ohms;
O smartphone médio raramente apresenta uma tensão de saída superior a 200mV.
Loucura e poder
Para avaliar o grau em que a impedância afecta a qualidade da experiência de audição, calcular primeiro a corrente que irá fluir no condutor. O seu valor determina o volume do som, bem como o consumo de energia. Pegue nos modelos mais comuns de 16 ohm e pode ver isso:
Se
I(corrente) = U(corrente)/R(resistência)
então para os modelos mais comuns, em volume máximo no smartphone (200mV de saída) o valor actual será o valor actual:
I(A)= 0,2V /16Ohm = 0,0125 A ou 12,5 mA
Mas se um modelo de 32 ohm estiver ligado, exactamente metade da corrente fluirá:
I(A)=0.2V /32Ohm = 0.00625A ou 6.25mA
Isto significa que os auscultadores com uma impedância superior serão visivelmente mais silenciosos.
Vamos calcular a potência:
W(wattage)=I(amperagem, A)*U(impedância, V)
Com um valor de impedância de 16 Ohms, o consumo máximo de energia será de 2,5 mW, enquanto 32 Ohms será de 1,25 mW. Para o consumidor, isto significa que os auscultadores de alta impedância soarão mais silenciosos, mas consumirão a energia da bateria de forma mais económica. As de baixa impedância, por outro lado, são muito mais barulhentas, ao mesmo tempo que consomem mais corrente, reduzem a duração da bateria do smartphone, embora ligeiramente.
Sensibilidade
Em primeiro lugar, é uma característica que indica como o nível de pressão sonora (ruído) é afectado quando o sinal de entrada muda em certa quantidade. Quanto maior for a característica de sensibilidade, mais alto será o som dos auscultadores. Contudo, demasiada sensibilidade acrescentará à música ruído de amplificador e interferência eléctrica de natureza variável.
Compreender até que ponto a impedância afecta a sensibilidade é um pouco mais difícil - o facto é que nem todos os fabricantes tornam o consumidor consciente do valor da sensibilidade, e esta depende da impedância. Na melhor das hipóteses, a caixa indica a sensibilidade sem quaisquer unidades, mas por vezes é indicado dB/mW - nestas unidades, a relação em todas as frequências será a mesma. Pode ser mais fácil para o comprador médio, mas ligar a sensibilidade ao poder não ajuda em nada a escolha!
Alterar o volume do seu telefone ou amplificador não altera a potência, apenas altera a tensão de saída. Para poder funcionar com a palavra "poder", é necessário um consumidor.
Para provar o seu ponto de vista, faça uma experiência mental - aumente o controlo de volume no amplificador com o altifalante ligado. Mais poder? Perfeito. Agora, desligue os fios do altifalante e rode os controlos - como é que a potência muda? Não tem. A resistência do circuito do consumidor tende ao infinito. Não está a fluir corrente. Não há poder. Assim, ao ligar auscultadores com diferentes impedâncias à saída da UHF, é garantido que obterá valores de potência de amplificação não compatíveis.
Isto significa que um auscultador de 16 ohm com uma sensibilidade de 97 dB/mW, que deve fornecer 97 dB de som por cada mW gasto, e o mesmo acessório de 32 ohm com sensibilidade semelhante, quando ligado à mesma fonte, funcionará definitivamente a diferentes níveis de volume real, fornecendo diferentes potências.
Portanto, os auscultadores de 32 ohm soam visivelmente mais silenciosos, porque para fornecer a mesma corrente com impedâncias diferentes, devem ser aplicadas tensões diferentes, que podem não estar disponíveis na saída do conversor sónico.
Não se engane
Idealmente para a selecção da impedância dos auscultadores para uma peça específica de equipamento, é necessário conhecer o nível máximo de tensão possível na saída SPL sem distorção. Com esta informação em mãos, é suficientemente fácil calcular a corrente e a potência real de saída para auscultadores com diferentes impedâncias.
Mas se não houver maneira de fazer o cálculo, uma solução simples pode ser memorizada:
Auscultadores com menor impedância fornecerão mais volume com maior sensibilidade (ruído e distorção podem ocorrer). Ideal para smartphones e leitores onde a tensão de saída do UUT é limitada.
Alta impedância - notavelmente mais silenciosa a baixa sensibilidade (a indução simplesmente não pode afectar o som, a sua amplitude é demasiado pequena para isso), mas requer um amplificador com uma alta tensão de saída - uma boa solução para equipamento estacionário
