Potencia del amplificador para auriculares
Calcula la potencia de salida, voltaje y corriente del amplificador necesarios para impulsar auriculares al SPL objetivo.
Fórmula
P = 10^((SPL − S)/10) mW, V = √(P × Z)
Cómo Funciona
Los requisitos de potencia del amplificador de auriculares dependen de la impedancia (Z, en Ω) y la sensibilidad (S, en dB SPL por milivatio) de los auriculares. A diferencia de la sensibilidad de los altavoces, que tiene una potencia nominal de 1 W/1 m, la sensibilidad de los auriculares se refiere a 1 mW que reciben los auriculares. La potencia requerida en milivatios para alcanzar un SPL objetivo es: p_mW = 10^ ((SPL_target − S)/10). A partir de ahí, el voltaje y la corriente RMS requeridos se derivan de la ley de Ohm: V_rms = √ (P_W × Z) e I_ma = (V_rms/Z) × 1000. Los auriculares de alta impedancia (150—600 Ω) necesitan oscilaciones de voltaje más altas, mientras que los IEMs de baja impedancia (8—32 Ω) necesitan una corriente más alta. Esta es la razón por la que los amplificadores de auriculares de escritorio con raíles de alta tensión impulsan mejor los auriculares dinámicos de alta impedancia y magnéticos planos que las salidas DAC de los teléfonos inteligentes.
Ejemplo Resuelto
Auriculares: impedancia de 300 Ω, sensibilidad de 100 dB/mW. SPL objetivo: 110 dB. Potencia requerida: p_mW = 10^ ((110 − 100)/10) = 10^1.0 = 10 mW P_W = 10/ 1000 = 0,010 W Tensión RMS requerida: V_rms = √ (0,010 × 300) = √3,0 = 1,73 V Corriente requerida: I_ma = (1,73/ 300) × 1000 = 5,77 mA La salida típica de un smartphone alcanza un máximo de entre 1,0 y 1,5 V RMS, por lo que puede conducir estos auriculares a unos 107 a 108 dB, una potencia adecuada pero con un margen de maniobra mínimo. Para los picos, se recomienda un amplificador dedicado que proporcione al menos 2 V RMS a 300 Ω.
Consejos Prácticos
- ✓Para la mayoría de los usos domésticos a un volumen cómodo (~ 85 dB SPL), los requisitos de energía son mínimos (menos de 1 mW). Concéntrese en la selección del amplificador en lograr un nivel mínimo de ruido bajo y una oscilación de voltaje adecuada en lugar de en la potencia máxima.
- ✓Regla empírica: 100 veces la potencia requerida para alcanzar el SPL objetivo te da 20 dB de margen, suficiente para alcanzar picos transitorios sin cortes. Si necesitas 1 mW para 90 dB, un amplificador de 100 mW te ofrece un margen de maniobra cómodo.
- ✓Los auriculares magnéticos planos (por ejemplo, HiFiMan, Audeze) suelen tener entre 20 y 60 Ω, pero tienen una sensibilidad baja (90 a 95 dB/mW) y requieren tanto corriente como voltaje; son los que más se benefician de los amplificadores de auriculares dedicados.
Errores Comunes
- ✗Mezcla de unidades de sensibilidad: las hojas de datos de los auriculares pueden indicar la sensibilidad en dB/mW o dB/V (a 1 V RMS). Conversión: si la sensibilidad se expresa en dB/V, entonces dB/mW = dB/V − 10·log( 1000/Z). Para 300 Ω: dB/mW = dB/V + 10·log( Z/1000) = dB/V − 5,2 dB.
- ✗Centrarse en el SPL que corre el riesgo de dañar la audición: el SPL de 110 dB en el oído es seguro durante solo aproximadamente 1 minuto según las directrices del NIOSH. El límite recomendado es de 85 dB durante 8 horas. Usa la calculadora para asegurarte de que tu amplificador puede alcanzar los 100-105 dB con margen de maniobra, no para maximizar la potencia de salida.
- ✗Ignorar la impedancia de salida del amplificador: un amplificador de alta impedancia de salida (>10 Ω) forma un divisor de voltaje con los auriculares, lo que reduce la entrega de energía y altera la respuesta de frecuencia porque la impedancia de los auriculares no es plana.
Preguntas Frecuentes
¿Por qué mi teléfono es demasiado silencioso con auriculares de 300 Ω?
Los teléfonos inteligentes suelen emitir entre 1 y 1,5 V RMS en cargas de alta impedancia. Para unos auriculares de 300 Ω a 100 dB/mW, 1 V proporciona P = 1²/300 = 3,3 mW, lo que da 100 + 10·log( 3,3) ≈ 105 dB, lo que suena moderado pero prácticamente no deja margen de maniobra. Un amplificador dedicado con un raíl de mayor tensión resuelve este problema.
¿Cuál es la diferencia entre impedancia y sensibilidad?
La impedancia (Ω) determina la cantidad de voltaje y corriente que requieren los auriculares para un nivel de potencia determinado. La sensibilidad (dB/mW) determina el volumen con el que esa potencia se convierte en sonido. Unos auriculares de alta impedancia y alta sensibilidad y unos auriculares de baja impedancia y baja sensibilidad pueden requerir la misma potencia de amplificador pero niveles de voltaje muy diferentes.
¿Las salidas balanceadas (4,4 mm/XLR) proporcionan más potencia?
Sí Una salida balanceada duplica eficazmente la oscilación de voltaje en comparación con una salida de un solo extremo, cuadruplicando la potencia suministrada con la misma impedancia de carga. Esto es especialmente beneficioso para los auriculares de alta impedancia que necesitan un alto voltaje para alcanzar los niveles de escucha.
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