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La sensibilidad de los auriculares nos dice cuánto SPL generarán para una determinada cantidad de potencia del amplificador; más potencia en los auriculares significa más SPL fuera de los auriculares. Sin embargo, contrariamente a la suposición popular, no podemos forzar la alimentación de los auriculares (o de cualquier otro circuito eléctrico, de hecho). La potencia nominal de un amplificador sólo nos dice cuánta potencia es capaz de proporcionar; Depende de la carga (altavoz, auriculares, lo que sea) tomar la potencia que necesita del amplificador, hasta el máximo que el amplificador puede proporcionar. (Las cosas empiezan a ir mal cuando la carga intenta consumir más potencia de la que el amplificador puede proporcionar, lo que es como obligar a un caballo a tirar de un carro que requiere dos caballos).
Cuando se trata de auriculares, la potencia proporcionada por el amplificador a los auriculares es el producto del voltaje en la salida del amplificador y la corriente extraída del amplificador por los auriculares, que está determinada por su impedancia. La relación entre corriente, voltaje e impedancia se muestra en la siguiente fórmula, que ha sido adaptada de la Ley de Ohm y modificada para aplicarse a los auriculares.
I = V/Z
Donde V es el voltaje de la señal en la salida del amplificador en voltios RMS, Z es la impedancia de los auriculares en ohmios e I es la corriente que los auriculares consumirán del amplificador de auriculares en amperios RMS.
De esta fórmula podemos ver que para cualquier voltaje dado (V), la reducción de la impedancia (Z) aumenta la corriente (I).
La siguiente fórmula muestra cómo el voltaje presentado por el amplificador y la corriente resultante extraída del amplificador por los auriculares determinan colectivamente la potencia eléctrica utilizada por los auriculares:
P = VxI
Donde P es la potencia consumida por los auriculares en vatios continuos, V es el voltaje a la salida del amplificador en voltios RMS e I es la corriente consumida por los auriculares en amperios RMS.
De esta fórmula podemos ver que hay dos formas de aumentar la energía consumida por los auriculares: una es aumentar el voltaje y la otra es aumentar la corriente. Con los dispositivos que funcionan con baterías de bajo voltaje, existe un límite en cuanto a qué tan alto podemos aumentar el voltaje (es decir, el voltaje de la batería es el máximo disponible sin recurrir a circuitos multiplicadores de voltaje); más allá de eso, tenemos que aumentar la corriente. La única forma en que podemos aumentar la corriente en estas circunstancias es bajando la impedancia de los auriculares, porque I = V/Z.
Como muestran las fórmulas anteriores, para cualquier voltaje dado, una impedancia de auriculares más baja consume más corriente y, por lo tanto, consume más energía del amplificador. Con un poco de sustitución y transposición matemática, podemos resumir las fórmulas y explicaciones anteriores con la siguiente fórmula:
P = V 2 / Z
Donde P es la potencia en vatios continuos, V es el voltaje en voltios RMS y Z es la impedancia en ohmios. Esta fórmula deja claro que, para cualquier voltaje dado (V) que salga del amplificador, reducir la impedancia de los auriculares (Z) da como resultado más potencia (P).
La sensibilidad de los auriculares nos dice con qué eficiencia convertirán la potencia que toman del amplificador en SPL. Hay dos formas en que un fabricante de auriculares puede especificar la sensibilidad. Una forma es expresarlo como SPL para una potencia determinada, como 100 dB/mW, lo que significa que 1 mW (0,001 W) de potencia producirá un SPL de 100 dB. La otra forma es expresarlo como SPL para un voltaje determinado, como 100 dB/V, lo que significa que si se aplicara 1 V RMS a los auriculares producirían un SPL de 100 dB (suponiendo que el amplificador pueda proporcionar suficiente corriente). Si conocemos las fórmulas eléctricas y de decibelios apropiadas, podemos convertir fácilmente entre los dos tipos diferentes de índices de sensibilidad; Afortunadamente, no necesitamos hacer eso para los propósitos de esta discusión.
En situaciones de bajo voltaje, como las tomas de auriculares en dispositivos que funcionan con baterías, una menor impedancia y una mayor sensibilidad son características deseables de los auriculares. La impedancia más baja da como resultado que entre más energía eléctrica a los auriculares, y la sensibilidad más alta da como resultado que salga más SPL de los auriculares.
Los auriculares con baja sensibilidad y alta impedancia son los más difíciles de alcanzar para alcanzar SPL útiles cuando se trabaja con dispositivos que funcionan con baterías de bajo voltaje. El resultado es, en el mejor de los casos, un SPL insuficiente. También es común en esta situación experimentar una reproducción reducida de las bajas frecuencias (las bajas frecuencias contienen la mayor cantidad de energía y, por lo tanto, requieren la mayor potencia, y el amplificador de auriculares de bajo voltaje no puede proporcionarla), lo que hace que compensemos agregando demasiada energía de las bajas frecuencias. a la mezcla. En situaciones extremas, el sonido de los auriculares se sentirá "contenido" y "comprimido", especialmente en las frecuencias bajas, y en el peor de los casos se distorsionará. Si experimenta estas situaciones cuando utiliza la toma de auriculares de una computadora portátil, significa que la impedancia de sus auriculares es demasiado alta y/o su sensibilidad es demasiado baja; En cualquier caso, los auriculares requieren más potencia de la que el amplificador puede proporcionar. Necesitará un amplificador externo (por ejemplo, uno integrado en una interfaz o un amplificador de auriculares dedicado) o cambiar a auriculares con mayor sensibilidad y/o menor impedancia.
Aunque no existe un umbral claramente definido entre los valores de impedancia baja y alta para los auriculares, Apple (la marca de auriculares más utilizada en EE.UU. en el momento de escribir este artículo) proporciona una referencia útil basada en un umbral de 150 ohmios. Han estado abordando el 'problema de los auriculares de alta impedancia' en sus computadoras portátiles y de escritorio desde 2021, utilizando un circuito amplificador de auriculares adaptativo que detecta la impedancia de los auriculares conectados y ajusta el voltaje de la señal en consecuencia (hasta 1,25 V RMS para impedancias inferiores a 150 ohmios y hasta 3 V RMS para impedancias superiores a 150 ohmios). Entre otras cosas, esto debería aliviar la necesidad de un amplificador o interfaz de auriculares externo cuando se mezclan sobre la marcha utilizando auriculares de alta impedancia con portátiles Macbook Pro y Macbook Air. Es una cosa menos que llevar, y conectar.
En un giro extraño pero tranquilizador, la compañía que lideró la eliminación de las tomas de auriculares de los teléfonos inteligentes (donde la libertad física de una conexión inalámbrica tiene sentido para los viajeros) está liderando el camino con amplificadores de auriculares en sus computadoras portátiles y de escritorio (donde el códec -La calidad de sonido gratuita y la latencia cero de una conexión por cable tienen sentido para los creadores).
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