Как устроен динамик наушника схема

Схема, устройство наушников

Когда-то давно, на заре своего существования, портативные динамические излучатели встречались только в телефонных трубках. Эти динамики приспосабливались радиолюбителями и для использования в радиоприемниках, но предназначены были, в первую очередь, только для передачи человеческой речи, поэтому не отличались широтой излучаемого диапазона звукового спектра.

Кроме того, первые наушники имели крупные размеры и характеризовались высоким показателем сопротивления, что было важно при использовании с ламповой техникой. С тех пор кардинально ничего не изменилось, но сегодняшние наушники звучат гораздо лучше и стали куда более компактными. Повышение качества звука спровоцировано появлением стандарта Hi-Fi, которым описываются устройства, выдающие звук повышенной чистоты. Что же из себя представляют современные головные телефоны?

Диапазон воспроизводимых частот

Качественные наушники должны иметь определенный диапазон, в котором они могут выдавать звуковые волны. Минимально допустимый частотный диапазон – это слышимые частоты, то есть от 20 Гц до 20 кГц. Если диапазон наушников более узок, то они не смогут воспроизводить часть звука, что обязательно скажется на качестве звучания.

Более качественные и дорогие Hi-Fi и Hi-End наушники имеют более широкий диапазон – от 5 до 25000 Гц, что позволяет им передавать все тонкости и нюансы музыки, наиболее полно ее раскрывая.

Конструкция наушников

По конструкции головные телефоны можно разделить на два основных типа:

• использующие оголовье в форме дуги;
• крепящиеся без оголовья.

К первому типу относятся, как правило, накладные и мониторные наушники, хотя существуют и спортивные вакуумные наушники с оголовьем для лучшей фиксации в ушах. Ко второму типу можно отнести компактные вкладыши и затычки, хотя существуют и небольшие накладные наушники, использующие для крепления на ушных раковинах специальные прищепки.

Делятся наушники и по принципу закрытости:

• накладные телефоны могут быть открытыми и закрытыми за счет наличия или отсутствия щелей в амбюшурах;
• вставные наушники делятся на основании плотности закрытия слухового прохода – вкладыши его не перекрывают, затычки же полностью заполняют собой ушной канал.

Наушники вкладыши держатся в ухе за счет его анатомических особенностей – формы и размера. Если наушники не подходят и вываливаются, то изменить ситуацию можно при помощи поролоновых насадок, но только в небольших пределах – чаще всего в таком случае придется использовать вакуумные наушники. Они располагаются внутри слухового прохода и именуются внутриканальными. Изобретены такие устройства были в конце XX века на основе медицинских устройств для анализа слуха. Сегодня даже такие крохотные наушники могут иметь качество Hi-Fi.

Чтобы повысить комфорт от использования вставных наушников, можно использовать амбюшуры разного диаметра, а также специальные полимерные или поролоновые насадки, благодаря которым динамик будет надежнее держаться внутри уха.

Полноразмерные наушники бывают двух типов: закрытыми и открытыми. Устройства второго типа имеют небольшие вентиляционные отверстия в амбюшурах, которые могут пропускать звуки как наружу, так и внутрь. Это повышает безопасность пользования наушниками вне дома, так как позволяют слышать окружающие звуки. Это полезно и для музыкантов при записи звука – открытые мониторные наушники дают возможность одновременно слушать минус и свой голос.

Закрытые же наушники имеют амбюшуры без отверстий, которые не пропускают звуки извне, одновременно не давая музыке из наушников попадать в окружающую среду. Это позволяет использовать такие наушники для того, чтобы вокруг сохранялась тишина – например, когда хочется смотреть фильмы и слушать музыку, не мешая окружающим.

Динамик

В целом, устройство наушников весьма простое – каждое ухо состоит из динамического излучателя небольших размеров, встроенного в амбюшуру. Вакуумные наушники также имеют дополнительный канал, через который звук попадает прямо в слуховой проход пользователя.

Из-за небольших размеров динамика наушники не имеют свойственных колонкам характеристик – они не делятся на многополосные и широкополосные, не бывают низкочастотными или высокочастотными, так как должны всегда передавать весь возможный звуковой спектр. Кроме того, у наушников нет такого параметра, как активность – в компактном корпусе наушников просто нет места для встроенного усилителя звука. Поэтому наушники всегда используют усилитель, находящийся в источнике звука. Можно также использовать переносной усилитель для наушников, который значительно улучшает качество звучания.

Другие же характеристики динамика свойственны наушникам практически в той же мере, что и колонкам.

Импенданс

Импенданс, или электрическое сопротивление – это один из важнейших параметров любого акустического устройства, так как его несовпадение между звуковыводящим устройством и источником звука может привести к серьезным поломкам техники.

Как правило, мобильная техника – плееры, смартфоны и планшеты – рассчитаны на присоединение наушников с сопротивлением 32 Ом. В таком случае техника полностью раскроется и сможет функционировать максимально эффективно. Иногда можно встретить наушники с сопротивлением от 24 до 40 Ом. Устройства с высоким сопротивлением – это, как правило, мониторные наушники, рассчитанные на профессиональное использование и подключаемые к специальной технике.

Мощность

Вопреки распространенному мнению, мощность никак не влияет на громкость звука, которую способны выдать наушники. Главное, на что оказывает влияние мощность – это надежность наушников, то есть способность выдавать звук без серьезных искажений.

Как правило, даже самые «навороченные» полноразмерные наушники не дотягивают по мощность до простейших портативных колонок – максимум, который можно встретить – это 4 Вт. Чаще всего же встречаются наушники с мощностью 1 – 1,5 Вт. Маленькие вставные наушники и вовсе имеют мощность до ватта – 0,1, иногда 0,2 Вт. Дешевые вкладыши и вовсе имеют мощность около 0,05 Вт.

Чтобы улучшить звучание, можно применять портативные усилители. Они подключаются к источнику звука через USB, а к ним уже подсоединяются наушники через стандартный интерфейс. Мощные наушники можно подключать и к стационарным усилителям.

Кабель

С этой частью конструкции наушников все весьма просто – чем кабель короче, тем звук в наушниках лучше за счет отсутствия заметных искажений и потерь сигнала. Чаще всего длина кабеля наушников составляет 0,8 – 1,2 м, но может доходить и до полутора метров. Большая длина не нужна – как правило, источник звука располагается недалеко от наушников. При необходимости же можно воспользоваться удлинителями, но в таком случае неизбежны помехи, пусть и небольшие.

Если же нужна большая дальность действия, лучше воспользоваться беспроводными моделями. В них вместо кабеля используется приемник сигнала Bluetooth, который вместе с аккумулятором встраивается в корпус наушников. Современные приемники и батареи имеют весьма скромные размеры, поэтому такое устройство не мешает наушникам быть компактными.

Конструкция провода наушников может быть разной. Гарнитура обычно оборудуется кабелем с разной длиной каналов – это сделано для того, чтобы второе ухо можно было перекинуть через шею. Накладные наушники оборудуются традиционным кабелем в форме буквы Y с одинаковой длиной, или же проводом, идущим только к одному уху. У профессиональных наушников встречаются сменные кабеля, которые можно отключать от наушников, или отключать только один канал.

Провод может быть как плоским, так и круглым, всегда покрыт полимерной изоляцией, которая иногда может дополнительно декорироваться шнурованным покрытием. Особенность современных наушников – использование бескислородной меди при производстве, что позволяет существенно снизить степень влияния кабеля на качество звука.

Штекер

В наушниках используется один из трех стандартных джеков – 6,3 мм, 3,5 мм или 2,5 мм. Штекер может иметь прямую или L-образную форму – выбирать можно любой, подключать их одинаково удобно к любой аппаратуре.

Штекер должен максимально подходить к используемому разъему. На джеке может быть от одного до 4 колец, исполняющих разные функции. Один или два передают звук с фронтальных каналов, третий отвечает за микрофон в гарнитурах, четвертый – это заземление. Наушники с 4 кольцами предназначены, как правило, для использования с телефонами.

Таким образом, устройство наушников весьма простое, и подобрать наиболее подходящую конструкцию несложно. При необходимости наушники легко разобрать и перепаять, но имеет смысл такая операция только в том случае, если наушники дорогие – дешевые капельки проще выкинуть и купить новые.

Другие статьи раздела Наушники: устройство, характеристики

Важные характеристики наушников

Пожалуй, сегодня нет ни одного человека – по крайней мере, относительно молодого – который ни разу в жизни. 4606

Амбушюры для наушников

Наушники – это компактные устройства, которые используются в самых разных ситуациях. Зачастую их. 84777

Популярные статьи

Наушники – это весьма простые устройства, и, как. 6894081

Динамический излучатель – это та часть колонки или. 5114132

Даже самые высококачественные колонки не. 3021044

На сегодняшнем рынке акустической техники. 2342017

Всем хочется, чтобы любимая, бережно собранная. 1760429

Среднечастотный динамик, или иначе его еще называют. 1558243

Колонки любого типа, как и любая техника, нуждаются в. 1386562

Как известно, для воспроизведения звуковых волн в. 1310551

Источник

Распиновка наушников: виды разъемов и штекеров гарнитур

Покупка дорогих проводных наушников – не гарантия, что провод прослужит долгие годы. Даже качественно собранная гарнитура не отличается надёжностью в месте пайки провода к драйверам, пульту управления или разъёма (штекера, гнезда). Это слабые места любого меломанского аксессуара, который приходится чинить самостоятельно. Без знания, что собой представляет распиновка наушников, ремонт удастся вряд ли за исключением случаев, когда необходимо соединить один или пару разорвавшихcя контактов.

Общепринятое понятие схема распайки наушников (распиновка, разводка) – описание назначения контактов для их идентификации; требуется в случае ремонта и сборки устройства, представляется в виде чертежа, рисунка, таблицы. Представляет собой описание назначения, функции каждого контакта.

В бытовой сфере названия цоколёвка и распиновка – синонимы, однако в радиоэлектронике это – близкие по значению слова, но не взаимозаменяемые. Распиновка – описание функций контактов (составляющих частей разъёмов – выводов). Цоколёвка – описание назначения контактов (распиновка) в соответствии с их нумерацией. Применяется при монтаже радиоэлементов на печатную плату.

Какие бывают разъёмы для наушников

Схема пайки наушников зависит от штекера, используемого для соединения гарнитуры с компьютером или мобильным гаджетом. В качестве коннектора применяются TRS-разъёмы, также называемые джеками. Они представлены заострённым концом в виде конуса (Tip), переходящим в гильзу (Sleeve) с одним, несколькими кольцами в виде цилиндров (Ring) или без них. Кольца друг от друга и от гильзы отделяются слоем полимерного изоляционного материала.

В зависимости от габаритов коннектора разъёмы для наушников разделяют на:

• 2,5 мм – micro-jack – с соответствующим диаметром, применяется в мобильных устройствах от Apple;
• 3,5 мм – mini-jack –распространённый в компьютерах, телевизорах, портативных устройствах;
• 6,35 мм (1/4”) – jack – применяется в профессиональной (студийной) звукозаписывающей технике (усилители, музыкальные инструменты);
• USB-интерфейс – явление редкое, такие устройства предпочитают киберспортсмены из-за ряда элементов управления;
• XLR – коннектор для профессионального звукового оборудования;
• Lightning – оснащается «Яблочная» техника для вывода несжатого звука.

В принципе, благодаря переходникам любые наушники можно подключить к стандартному джеку 3,5 мм.

3,5-мм разъёмы отличаются количеством контактов или пинов (пин – от англ. pin) в виде колец:

• двухпиновый или TS – двухполюсник с переходом на стерео, стал не актуальным;
• трёхпиновый или TRS – распространён в колонках и наушниках для мобильников, плееров, ноутбуков, дополнительный контакт служит для раздельной трансляции аудио для каждого уха;
• четырёхконтактный или TRRS – применяется в гарнитурах, четвёртый контакт нужен для микрофона;
• пятиконтактный или TRRRS – распространён слабо, преимущественно в гарнитурах с шумоподавлением.

Как определить размер разъёма для наушников

Диаметр разъёма или штекера большинство пользователей способны определить визуально, ведь преимущественное большинство устройств оснащаются разъёмом 3,5 мм. Если диаметр штекера в вашем устройстве меньше привычного, значит это 2,5-мм джек, если используете профессиональное оборудование или музыкальный инструмент с разъёмом увеличенного диаметра – наверняка это 6,35-мм коннектор. Отличить джек от Lightning и USИ труда не составит.

Неопытные пользователи стоит воспользоваться измерительным устройством, например, штангенциркулем, хотя отличие в 1 мм покажет и школьная линейка.

Как устроены наушники: схема

Классическая электрическая схема подключения наушников показана ниже.

Левый аудиоканал подключается к концу (Tip), правый – к первому кольцу (Ring), масса – к гильзе (Sleeve).

В высококачественных моделях, например, Sennheiser, Sony и JBL применяется отдельная масса для каждого динамика (на схеме – это общий контакт). Ведущие к наушникам провода представлены центральной жилой, экранированной плетёным кабелем. В зависимости от схемы устройство может не работать с компьютером или смартфоном на Андроид (Xiaomi, Самсунг).

Если центральная жила изолирована лаковым покрытием, куда иногда добавляются волокна шёлковой нитки (повышает устойчивость к растяжению, излому), потребуется легкоплавкий припой и специальный флюс – ремонт без навыков обращения с паяльником будет сложным и не всегда качественным.

Как устроен разъем для наушников

Распиновка разъёма для подключения наушников (на примере TRS) зеркальна цоколёвке штекера (схема показана ниже ).

Для коннектора с микрофоном TRRS (применяется для гарнитуры) распиновка следующая.

Как устроен штекер для наушников

Если кабель перетёрся, порвался или оторвался штекер (штырек), устройство ремонтируется с помощью паяльника с расходниками и нового разъёма (если проблема в нём).

Наушники 3,5 мм

Так как 3,5-мм разъёмы неразборные, для ремонта придётся купить разборной, обжать кабель специальным хомутом, распаять контакты по показанной ниже схеме и собрать коннектор.

строение штекера 3,5 мм

Производители придерживаются стандартов в окраске изоляции:

• красный – левый динамик – первый контакт или кончик;
• зелёный – правый канал или кольцо;
• синий – спикер;
• бесцветный или медного цвета – масса;
• иной цвет – ведёт к панели управления (кнопкам).

В моделях подороже масса может быть у каждого канала свой: красно-медный – масса для левого канала, а зелёно-медный – для правого. Микрофонный кабель иногда экранируется плетёным кабелем, лакируется.

Раскраска изоляции нередко нарушается, поэтому ориентироваться на окраску – неправильно. Для определения, какой контакт какому каналу соответствует, наденьте наушники и прозванивайте все комбинации проводов поочерёдно, пока динамик не начнёт шуметь. Так можно определить массу и оба канала.

Сопротивление между наушниками вдвое больше, чем между «землёй» и аудиоканалом.

Схема наушников с микрофоном

Для гарнитуры схематичный рисунок выглядит иначе, ведь она устроена по-другому – снабжена дополнительным кабелем для передачи звука с микрофона.

Заметили, что на схемах за массу и микрофон отвечают разные контакты? Ничего странного. Предусмотрена пара типов (спецификаций) TRRS с различным расположением массы и микрофонного контакта. В CTIA (компьютерный стандарт) второе кольцо (третий контакт) подключено к общему контакту, а гильза – к микрофону, в случае с OMTP (телефонная спецификация) наоборот: 3-й контакт – спикер, 4-й – масса.

Стандарты актуальны только для гарнитуры – наушники с микрофоном, к устройствам без него отношения не имеют.

Стандарты актуальны только для гарнитуры – наушники с микрофоном, к устройствам без него отношения не имеют.

Заметили, что часть гарнитур с iPhone работает адекватно. Отказывает микрофон, не функционирует регулятор громкости и переключение треков из-за того, что большинство аксессуаров выпускается с международной распиновкой OMPT, а Apple использует американскую схему – CTIA. Проблема решается приобретением переходника CTIA – OMPT (см. рисунок №1) или перепайкой 3-го и 4-го контактов (их меняют местами) в гарнитуре.

Распиновка наушников позволит правильно припаять выводы в процессе ремонта устройства, например, замены повреждённого штекера или кабеля. Она зависит от количества контактов и применяемой спецификации: CTIA или OMPT.

Источник