Impedantie en gevoeligheid versus versterker ?

[Xander32]

Een inhoudelijke vraag aan de meer technisch onderlegde forumgenoten, aangaande de impedantie en gevoeligheid van de P9 (van een hoofdtelefoon in het algemeen) versus een technisch matchende versterker; hetgeen ik niet helder heb is wat de waarde aangaande de impedantie van een hoofdtelefoon en de waarde aangaande de gevoeligheid, zegt over de technische match met een versterker (de mate waarin een versterker in technisch opzicht, in staat is om een hoofdtelefoon goed aan te sturen) ?

Van de P9 zijn deze volgens de leverancier respectievelijk 22 Ohm en 111dB/v.


Werkt dat net zo als bij speakers: hoe hoger (en stabiel - impedantie) de impedantie en gevoeligheid, hoe eenvoudiger de versterker het heeft?
Ik raak het verhaal kwijt wanneer ik voorts in reviews/gebruikerservaringen lees dat een hoog -ohmige hoofdtelefoon het een versterker juist moeilijk maakt, dat terwijl ik juist zou denken dat de 22 Ohm van de P9 aan de lage kant is en dat juist die een versterker het lastig maakt  ?


Wie kan hierin, middels 'Jip&Janneke-taal', enige duidelijkheid verschaffen? Ik wil het graag begrijpen.

[Kingpin]

Gemiddeld genomen is 30 ohm een lage impedantie en daarboven een hoge impedantie.
Voor een lage impedantie headphone heb je geen krachtige versterker nodig om luid te spelen.
Het tegenovergestelde is een hoogohmige headphone waarbij de match met de versterker meer van belang is.
Met laagohmig is het wel altijd oppassen omdat deze eerder vervormt bij hoge wattages.

[Interficior]

Hi Xander,

Laat me een poging doen. Drie termen zijn hierbij van belang:
Gevoeligheid: een eenheid die vertelt hoeveel dB output een headphone geeft bij een bepaalde input spanning (dB/V of dB/mV of watdanook)
Efficiency/rendement: een eenheid die vertelt hoeveel dB output een headphone geeft bij een bepaald vermogen (dB/mW or dB/W of watdanook)
Impedantie: de effectieve weerstand van de headphone.

Nu zou je drie headphones (of speakers, maakt niet echt uit) kunnen maken met drie verschillende impedanties, laten we zeggen 32 ohm, 250 ohm en 600 ohm, maar met hetzelfde basisontwerp. Het rendement zal hetzelfde zijn aangezien dat wordt bepaald (o.a.) door de magneten en het membraanoppervlak. Maar, als we er een 1V signaal op zetten zal er door de 32 ohm variant een vermogen van 1/32 watt op staan, terwijl bij de 250 ohm er 1/250 watt op staat en de 600 begrijp je wel. Dat betekent dat de gevoeligheden heel anders zijn van deze headphones (in dit geval is het verschil 12,7 dB en dus dat je er 4 keer zo'n hoge spanning op de 600 ohm variant moet zetten als op de 32 ohm voor hetzelfde geluid.
Het vermogen dat door de versterker geleverd moet worden is hetzelfde op dat moment.

Omdat een versterker een spanning uitstuurt zal je merken dat de mate van "hoe ver een volumeknop opengedraaid moet worden" alleen afhangt van de gevoeligheid (in dB/V). Deze is uiteraard heel erg afhankelijk van de impedantie, maar kan ook door tal van andere dingen beinvloed worden (keuzes in het design).

Het enige wat dan rest is: wat is de maximale spanning die de versterker kan leveren, en is dit voldoende luid voor jou? Dit laatste kan ik niet voor je bepalen. Het is veilig om te zeggen dat je in dit geval veiliger af bent met een laagimpedante koptelefoon.

//--

Dan de vraag: waarom zou je uberhaupt hoohohmige spullen willen? Dat kan een heel lang verhaal worden, maar de kortste manier is: hoe hoger de impedantie, hoe groter de kans dat de versterker goed zijn werk kan doen. Dit heeft te maken met de uitgangsimpedantie van de versterker. Als deze in de buurt komt van de impedantie van de headphone, dan wordt je frequentierespons "gebogen" naar de impedantie van de headphones. Dit is niet zoals het geluid bedoeld was, maar het kan een plezierig effect geven aangezien de meeste headphones een bult van hun eigenresonantie hebben rond 80 Hz wat mensen wel lekker vinden klinken.
Tevens, als de gevoeligheid te hoog is dan zal je de output horen ruisen (maar dat is meer een probleem bij in-ears die gevoeligheden van 130 dB/V hebben).

//--

En dan nog iets: een versterker versterkt het inkomende signaal, of "conditioneert" het. Een versterker achter een CD-speler met 2.25 Vrms output zal veel luider spelen van eentje die aan een iPhone zit die minder uitstuurt (150 mV ofzo?). Het zou goed kunnen zijn dat zelfs op max volume het werkelijke maximum van de versterker nog niet bereikt is, of andersom dat de versterker overstuurt op 12 uur. Dit is evenzo bij normale versterkers overigens.

Kortom: wat is een matchende versterker?
1) Een versterker waarbij het spanningsbereik groot genoeg is om je koptelefoon hard genoeg te laten spelen, maar niet zo groot dat je alleen maar tussen 7 en 8 uur kan draaien anders ben je doof. Dit hangt af van de maximale uitstuurspanning, gain en gevoeligheid.
2) Een versterker waarbij de uitgangsimpedantie veel lager (minimaal 1/10'e) dan de nominale impedantie van de headphone, OF, zo is afgestemd dat jij het lekker vind klinken (EQ dus eigenlijk).

[Xander32]

Dank heren, maar helemaal begrijpen doe ik het nog niet  , als ik het probeer te vertalen naar de cijfers van de P9 lukt dat mij enkel betreft de impedantie en begrijp ik het dan goed dat dit juist een relatief eenvoudige load is voor een versterker?

1v staat dan voor 1/22 watt bij de P9

Maar wat is dan de betekenis van die 111dB/v welke B&W als gevoeligheid op geeft? Ik zie nog niet een verband tussen die twee waardes i.c.m. de belasting van een versterker  .

[Interficior]

Dank heren, maar helemaal snappen doe ik het nog niet  , als ik het probeer te vertalen naar de cijfers van de P9 lukt dat mij enkel betreft de impedantie en ik begrijp het dan goed dat dit juist een relatief eenvoudige load is voor een versterker?

1v staat dan voor 1/22 watt bij de P9

Maar wat is dan de betekenis van die 111dB/v welke B&W als gevoeligheid op geeft? Ik zie nog niet het verband tussen die twee waardes  .

De 111 dB/V zegt simpelweg dat als je er een sinus van 1 volt op 1 kHz opzet dat er 111 dBSPL op 1 kHz uitkomt. Waarschijnlijk gemeten op een zogenaamde "711" coupler (geïnteresseerden zoeken op IEC 60318-4).

B&W geeft nog meer op dat hun max ingangvermogen 50 mW is. Dit geeft bij een impedantie van 22 ohm dus een spanning van P=U²/R, U=sqrt(P*R) -> sqrt (0.05 * 22 ) = 1.04 V. Dus als je een versterker hebt die ~ 1 Vrms kan uitsturen zit je op de limiet van de P9 en meer is dus niet nodig.

Als de aangehaalde "Burson Audio Play" erbij wordt gepakt: https://www.bursonaudio.com/products/play/ dan zie je dat deze 5.5 volt kan uitdrukken. Dit kan je zien aan de aangehaalde vermogens: 0.1 W op 300 ohm enzo verder. Dat geeft sqrt(300*0.1) = 5.47... V. Kortom, dit product heeft 20*LOG10(5.47/1.04) ~ 14 dB overhead op je P9.

Nu de catch: De Burson Play geeft op dat het een uitgangsimpedantie heeft van 8 ohm. Hiermee laat het zien dat het behalve versterker ook een equalizer is met maar één setting die dan weer afhangt van welke koptelefoon die je eraan hangt. Als ik de impedantiecurve van de P7 erbij pak ( https://www.innerfidelity.com/content/bowers-wilkins-p7-wireless-bluetooth-over-ear-headphones-measurements ) dan zie je dat de minimumimpedantie 25 is en maximaal 29 ohm. Rond 40 Hz krijg je dus een "hump" in je sound van 20*LOG10 [ 29/(29+8) / 25/(25+8) ] = 0.3 dB. Kun je best over soebatten of je dat hoort, maar van fatsoenlijke electrische demping is geen sprake.

Let wel op dat door deze uitgangsimpedantie maar driekwart van de spanning die uitgestuurd wordt door de versterker werkelijk op je P9 staat, de andere kwart wordt door de versterker zelf weggestookt. Wat dat betreft hebben ze ook een beetje lopen goochelen met de vermogenscijfers, want met zo'n uitgangsimpedantie zouden die écht lager moeten zijn op de lage uitgangsimpedanties.

Maargoed. Ik geloof niet dat dit je verder helpt. Waar het op neer komt is dat de versterker die je wil kopen een lage uitgangsimpedantie moet hebben als je wil dat hij neutraal is i.c.m. koptelefoon en een hoge spanning hoeft hij niet aan te kunnen sturen.

[Kingpin]

Maar wat is dan de betekenis van die 111dB/v welke B&W als gevoeligheid op geeft?

Dat is de geluidsterkte in decibel bij 1V.

[Xander32]

... een versterker met lage uitgangsimpedantie;
laag wil dan concreet zeggen tussen de .?. Ohm (min) en de .?. Ohm ((max) ?

[Xander32]

Die vat ik, maar is daar een relatie met de impedantie en wat is de betekenis voor de versterker?

Dat is wellicht een betere vraag; wat zijn de ideale specs voor een versterker welke de P9 moet gaan aansturen? (op basis van de technische gegevens van de P9)

Dat is de geluidsterkte in decibel bij 1V.

[Kingpin]

wat zijn de ideale specs voor een versterker welke de P9 moet gaan aansturen? (op basis van de technische gegevens van de P9)

De P9 is geen moeilijke headphone met z'n 22 ohm en 111dBv, elke versterker doet z'n werk goed mits de 22ohm tussen de laagste en hoogste uitgangsimpedantie specs van de versterker valt, en volgens mij doen ze dat allemaal. Het wordt wat anders als je bv een 600 ohm headphone neemt.

[Xander32]

Dank voor jullie uitleg heren, dank voor het geduld met mij  .

[Xander32]

... een buizenversterker is daarmee dus ook gewoon een optie?

De P9 is geen moeilijke headphone met z'n 22 ohm en 111dBv, elke versterker doet z'n werk goed mits de 22ohm tussen de laagste en hoogste uitgangsimpedantie specs van de versterker valt, en volgens mij doen ze dat allemaal. Het wordt wat anders als je bv een 600 ohm headphone neemt.

[Kingpin]

... een buizenversterker is daarmee dus ook gewoon een optie?

Zekers, bv:

[paaj]

Zoals ik het begreep is de uitgangsimpedantie van veel buizenversterkers juist relatief hoog. Samen met de lage impedantie van de P9 zorgt dat er juist voor dat je meer frequentie invloeden hebt.

Met een lage 22 Ohm zou de uitgangsimpedantie van de versterker grofweg onder 3 Ohm moeten zitten om de schommelingen goed te dempen.

Tenzij de P9 ervoor ontworpen is om goed te klinken met higere uitgangsimpedanties... luisteren dus, maar als je het warme karakter neutraler wil maken is een versterker met een lage impedantie (hoge demping) een logische eerste stap: bijvoorbeeld het Objective2/O2 ontwerp. JDS Labs, via Massdrop, en vast andere opties

[Xander32]

Het ietwat warme, vloeiende van de P9 is juist hetgeen mij aanspreekt; dat hoeft niet direct  "neutraler", maar het moet ook zeker niet verder uitvergroot worden.

Interessant ontwerp die Objective2/O2. Je kan afwijken van de standaard gain: is dat i.c.m. de P9 een must? Zo ja, wat zou dan een goede waarde zijn?

Zoals ik het begreep is de uitgangsimpedantie van veel buizenversterkers juist relatief hoog. Samen met de lage impedantie van de P9 zorgt dat er juist voor dat je meer frequentie invloeden hebt.

Met een lage 22 Ohm zou de uitgangsimpedantie van de versterker grofweg onder 3 Ohm moeten zitten om de schommelingen goed te dempen.

Tenzij de P9 ervoor ontworpen is om goed te klinken met higere uitgangsimpedanties... luisteren dus, maar als je het warme karakter neutraler wil maken is een versterker met een lage impedantie (hoge demping) een logische eerste stap: bijvoorbeeld het Objective2/O2 ontwerp. JDS Labs, via Massdrop, en vast andere opties

[Xander32]

Erg fraai, enkel de prijs staat mij niet aan  .

Zekers, bv:

[paaj]

Gain is vooral maximaal volume, ik vond minimaal al hard genoeg en dan zit je wat gunstiger op de analoge volumemeter, minder onnodig weer afzwakken.

Neutraler was misschien niet juist verwoord: warme karakter niet verder aanzetten.

[Interficior]

Het ietwat warme, vloeiende van de P9 is juist hetgeen mij aanspreekt; dat hoeft niet direct  "neutraler", maar het moet ook zeker niet verder uitvergroot worden.

Interessant ontwerp die Objective2/O2. Je kan afwijken van de standaard gain: is dat i.c.m. de P9 een must? Zo ja, wat zou dan een goede waarde zijn?

Ligt eraan wat je bron is. Voor je B&W P9 hoef je niet meer dan 1 V uit kunnen sturen (misschien 2 volt nemen als overhead), en bij de O2 is het belangrijk dat de input * gain niet boven de 7 uitkomt, anders gaat de O2 clippen onafhankelijk van de volumestand. Ik zou zeggen dat 1x gain en 3x gain mooi is voor een dergelijke headphone.

Mocht je dus met apparaten werken die véél minder uitsturen (kun je vast in de specs lezen) kun je een hogere gain kiezen, 6x ofzo.

[Xander32]

Thx  , helder.

Ligt eraan wat je bron is. Voor je B&W P9 hoef je niet meer dan 1 V uit kunnen sturen (misschien 2 volt nemen als overhead), en bij de O2 is het belangrijk dat de input * gain niet boven de 7 uitkomt, anders gaat de O2 clippen onafhankelijk van de volumestand. Ik zou zeggen dat 1x gain en 3x gain mooi is voor een dergelijke headphone.

Mocht je dus met apparaten werken die véél minder uitsturen (kun je vast in de specs lezen) kun je een hogere gain kiezen, 6x ofzo.

[eddy135]

Mijn versterker heeft een voorkeur voor een impendantie van 4-100 ohm, is het dan verstandig om daar boven te gaan met een hoofdtelefoon?