Ausgangsimpedanz – kritisch oder alles nicht so schlimm?

Prof-X ist im Inear-Fieber. Angetrieben von der neuen Modellpalette des chinesischen Herstellers Brainwavz ist unser Forum auf den Inear-Geschmack gekommen. Klar, die grandiosen Black-Friday Rabatte von Brainwavz taten ihr übriges – es regnet Inears.

Wenig verwunderlich ist, dass plötzlich die Frage nach der Ausgangsimpedanz im Raum steht. Denn Inears sind schließlich besonders kritisch, was die Ausgangsimpedanz angeht und das ganz besonders, wenn Balanced Armature (BA) Treiber verbaut sind – oder stimmt das etwa nicht? Anhand von Beispielen aus der Praxis möchte ich die Frage einmal genauer beleuchten.

Eine Kennzahl: HI
Dass die Ausgangsimpedanz Einfluss auf den Frequenzgang haben kann, ist kein Geheimnis. Und tatsächlich reagiert eine Vielzahl von Inears, die auf BA Treibern basieren, sehr kritisch auf eine erhöhte Ausgangsimpedanz. Nun gilt es das aber zu quantifizieren. Denn was ist als kritische Reaktion einzustufen und bis zu welchem Wert lässt sich ein Kopfhörer problemlos betreiben?

Für eine einfache, greifbare Einordnung nutzen wir auf Headflux.de eine Kennzahl: Die Ausgangsimpedanz bei der eine maximale Veränderung des relevanten Frequenzgangs von einem Dezibel auftritt. Die maximale Veränderung messen wir dabei zwischen Hoch- und Tiefpunkt der auftretenden Frequenzgang-Veränderungen, während der relevante Bereich auf 20 Hz bis 20 kHz beschränkt ist. Solange die Veränderungen des Frequenzgangs kleiner oder gleich 1 dB betragen, können wir sicherstellen, dass die Klangveränderungen nicht hörbar ins Gewicht fallen. Die Ausgangsimpedanz, bei der o.g. Veränderungen auftreten, nennen wir Headflux-Impedanz, oder kurz HI.

Mithilfe der HI können wir zwei grundlegende Informationen gewinnen:

  1. Bis zu welcher Ausgangsimpedanz kann der Inear oder Kopfhörer betrieben werden bis nennenswerte Klangveränderungen auftreten. Hierzu muss man sicherstellen, dass die Ausgangsimpedanz des Quellgeräts kleiner oder gleich der HI ist.
  2. Wie kritisch reagiert der Hörer auf eine erhöhte Ausgangsimpedanz. Denn je niedriger die HI ist, desto kritischer reagiert der Kopfhörer. Im besten Fall, hat der Kopfhörer eine HI von unendlich, was bedeutet, dass unabhängig der Ausgangsimpedanz niemals eine Verbiegung von 1 dB erreicht wird – dem Kopfhörer ist die Ausgangsimpedanz schlichtweg egal, wenn man von anderen potentiellen Einflüssen, wie dem Dämpfungsfaktor, absieht.

Konkrete Beispiele aus der Praxis
Die HI kann also ein nützlicher Indikator sein, um einerseits zu wissen, wie anspruchsvoll der Wunsch-Kopfhörer ist und anderseits, um ein geeignetes Quellgerät für den eigenen Hörer auszusuchen. Nachfolgend ein paar konkrete HI-Werte für verschiedene Inears:

  • Brainwavz B100: 3,5 Ohm
  • Campfire Audio Andromeda: 0,5 Ohm
  • Etymotic ER4PT: 5,2 Ohm
  • InEar ProPhile 8: 3,6 Ohm
  • InEar StageDiver 2: 2,0 Ohm
  • NuForce HEM Dynamic: ∞ Ohm
  • Vision Ears VE8: 0,9 Ohm

Besonders sticht natürlich der Campfire Audio Andromeda mit seiner unfassbar niedrigen HI von nur 0,5 Ohm hervor. Konkret bedeutet das: Wird der Andromeda an einem 0,5 Ohm Ausgang, anstatt an einem 0 Ohm Ausgang, betrieben, dann verbiegt sich der Frequenzgang bereits um 1 dB im relevanten Bereich. An höherohmigen Ausgängen, muss man also bereits mit hörbaren Veränderungen rechnen.

Das andere Extremum stellt der NuForce HEM Dynamic dar, dessen Frequenzgang durch die Ausgangsimpedanz nahezu unbeeinflusst bleibt. Die maximale Verbiegung erreicht niemals 1 dB, weshalb die HI gegen unendlich läuft.

Noch genauer hingeschaut
Die HI ermöglicht also eine schnelle Beurteilung, sie gibt allerdings noch keine Auskunft darüber in welchem Frequenzbereich die eventuellen Verbiegungen auftreten. Unmittelbar ist klar, dass eine Veränderung beispielsweise im Stimmbereich deutlich stärker auffällt als nahe der unteren oder oberen Hörschwelle. So werden auch breitbandige Veränderungen deutlicher auffallen als schmalbandige. Um Informationen über die genaue Ausprägung der Veränderungen des Frequenzgangs zu gewinnen, kann man folgendes Diagramm bemühen, das die Veränderungen des Frequenzgangs an 2, 4, 8, 16, 32 und 64 Ohm darstellt, wobei die gelbe Linie den optimalen Ausgang mit 0 Ohm zeigt:

Zwischen der dunkelgrünen und blauen Kurve finden sich die Veränderungen des Frequenzgangs für eine Ausgangsimpedanz von 3,5 Ohm, die der HI des B100 entspricht. Höhere Werte lassen den B100 zunehmend heller klingen.

Und hier unser „Problemkind“ Andromeda mit einer HI von 0,5 Ohm, also deutlich oberhalb der dunkelgrünen Kurve (2 Ohm) im Diagramm:

Beide Hörer zeigen deutliche Veränderungen in relevanten Bereichen. Auf den ersten Blick wird klar, dass der Andromeda deutlich stärker auf höhere Ausgangsimpedanzen reagiert als der B100, was sich bereits aus der obigen Tabelle durch die stark unterschiedlichen Werte der HI erkennen lässt.

Wie aus den obigen Diagrammen zu erkennen, klingen beide Inears heller, wenn die Ausgangsimpedanz steigt. Der ProPhile 8 zeigt aber, dass auch der gegenteilige Effekt auftreten kann:

Abschließend lässt sich feststellen, dass die Ausgangsimpedanz einen ganz beachtlichen Einfluss auf den Frequenzgang haben kann. Besonders gefährdet sind Inears, die auf BA Treiber setzen. Anhand der von Headflux eingeführten Kennziffer HI lässt sich ablesen, wie kritisch ein Hörer regiert und ob das auserkorene Quellgerät für den jeweiligen Inear oder Kopfhörer geeignet ist.

Mit der zugrundeliegenden Elektrotechnik möchte ich euch erst einmal verschonen. Aber auch da lassen sich interessante Zusammenhänge entdecken, die etwas mehr Licht ins Dunkel bringen, also: stay tuned!