Юный техник, 2014 № 04

В иностранной печати наиболее чувствительные телефоны с механизмом типа ДЭМ или ДЭМШ часто называли «Balanced Armature» и «Sound Powered». Первое название понятно — якорь у них сбалансирован между полюсами магнита, отсутствует постоянное натяжение, как у наушников с жестяной мембраной и магнитом с одной ее стороны, что повышает чувствительность (см. рис. 1).

Используя принцип сбалансированной арматуры (якоря), делают и высококачественные наушники, и даже «затычки». Иногда для краткости их называют просто «арматурными» и подчеркивают, что их часто используют музыканты во время выступлений на сцене. В англоязычной литературе такие наушники часто относят к классу IEM — In-Ear monitor (мониторные вставные наушники). Преимущества арматурных наушников: низкий уровень искажений, высокая чувствительность, сбалансированная передача звука на всем диапазоне частот.

Второе иностранное название ставило в тупик: Sound Powered — питаемые звуком. Что это значит? На английских и американских кораблях времен Второй мировой войны (а возможно, и на наших) существовала аварийная система связи, например, между мостиком и орудийной башней. Когда основная связь в бою была повреждена, из специальных шкафов доставали катушки с кабелем и разматывали его по палубе между необходимыми местами. Кабель с обеих сторон заканчивался наушником. Он же служил и микрофоном. Никаких батарей, вообще ничего лишнего! А недавно мне рассказали, что два друга-радиолюбителя, живущие на разных этажах одного дома, пользовались «телефоном» из двух капсюлей типа ДЭМ и отрезка телефонного провода, пропущенного по внешней стене дома из окна в окно (схема на рис. 2).

Точно так же вы можете проверить чувствительность любых наушников, динамиков и акустических систем (АС). Соедините два наушника (динамика, АС) длинной двухпроводной линией, один расположите рядом с любым источником звука, с другим уйдите в соседнюю комнату, закрыв дверь. В этом наушнике вы услышите звук, если наушники хорошие. Если же звука в наушнике нет или же он очень слабый и искаженный — остается вам посочувствовать.

Теперь о диапазоне частот. Для вышеупомянутых AKG K451 это 11–29 500 Гц. Однако не сказано, какова неравномерность амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) и при каком «завале на краях» получены эти граничные частоты.

Мне так и не удалось найти ни этих данных, ни самой АЧХ. Зато попалась АЧХ на порядок более дорогих студийных наушников той же фирмы (см. рис. 3). Видим, что неравномерность достигает ±12 дБ, а верхняя граница полосы частот по уровню — 12 дБ всего 20 кГц. Но этого достаточно, выше 16 кГц мы уже все равно не слышим! Да и в воспроизводимых программах эти частоты бывают редко. Радиостанции УКВ FM не передают частот выше 14 кГц, АМ — 10 кГц.

Неравномерность АЧХ ±12 дБ не должна удивлять — это нормально для электроакустических систем. Вспомним фигурное катание по телевизору — троекратное прохождение звука через громкоговорители и микрофон может повысить неравномерность АЧХ даже до ±45 дБ, а это уже разница между «очень тихо» и «очень громко».

В результате одни звуки пропадают, другие превращаются в выкрики, возрастают и «завалы на краях», что приводит к отсутствию басов и верхов — звук становится «как по телефону».

Следующий важный параметр — сопротивление. Бытует мнение, что высокоомные наушники чувствительнее. Это неверно, ведь чувствительность определяется силой магнита и конструкцией механизма. Но выход детектора высокоомный (десятки килоом), и чтобы он отдавал в нагрузку максимальную мощность, ее сопротивление должно равняться внутреннему сопротивлению источника. Это известное условие согласования. Поэтому низкоомные наушники в детекторном приемнике работают плохо. Положение может исправить трансформатор, преобразующий ток и напряжение в N раз, а сопротивление, соответственно, в N² раз.

Большинство выпускаемых наушников — электродинамические, они устроены так же, как и обычные динамики от АС, но миниатюрнее и, конечно, по многим параметрам хуже, особенно по КПД. Они в принципе не могут быть высокоомными, поскольку намотать много витков очень тонкого провода на подвижную звуковую катушку, колеблющуюся в узком магнитном зазоре, чрезвычайно трудно. Принято стандартное значение 32 Ом, но бывает и меньшее сопротивление.

При подведении мощности 1 мВт, пользуясь элементарными формулами электротехники: P = U∙I, I = U/r, получаем 0,18 В и 5,6 мА. Для бестрансформаторного усилителя такие параметры крайне невыгодны, поскольку потребляемый ток как минимум раза в полтора превышает ток нагрузки. При этом КПД усилителя не превышает 3 %.

Гораздо выгоднее было бы поставить согласующий трансформатор 10:1, но фирмы, особенно при массовом производстве, катастрофически боятся намоточных изделий.

А любителю намотать такой трансформатор тонким проводом и внавал (без укладки рядами), вообще ничего не стоит.