Impedantie en gevoeligheid: kan je telefoon het aan?

Op bijna elke doos staan er twee: de impedantie en de gevoeligheid. Samen vertellen ze hoe makkelijk je in-ears of koptelefoon luid worden. Los van elkaar zeggen ze verrassend weinig.

• Impedantie, in ohm (Ω): de weerstand die je in-ear biedt aan het signaal. Het getal op de doos is een nominale waarde, meestal gemeten bij 1 kHz. Bij andere frequenties kan het heel anders zijn, daar komen we nog op.
• Gevoeligheid in dB/mW: hoe luid het wordt met 1 milliwatt vermogen.
• Gevoeligheid in dB/V: hoe luid het wordt met 1 volt spanning.

Let op de eenheid. 105 dB/mW en 105 dB/V zijn niet hetzelfde, en staat er alleen '105 dB', dan weet je niet welke van de twee bedoeld is. Je kunt ze wel omrekenen:

Waarom impedantie alleen weinig zegt: de JT3 van FiiO is 80 Ω en de JT7 maar 18 Ω. Toch heeft de JT3 voor hetzelfde volume minder vermogen nodig, omdat hij gevoeliger is. In onze koptelefoongids staan ze naast elkaar.

Met twee formules weet je hoeveel vermogen en spanning er nodig zijn voor een bepaald volume. Kies eerst een doel. Wij rekenen met 100 dB: dat is al heel luid, en geschikt als piek in de muziek, niet om uren op te luisteren. De WHO houdt 80 dB aan voor 40 uur per week. Meer daarover lees je in onze gids over veilig luisteren.

• Vermogen in milliwatt = 10 ^ ((doelvolume − gevoeligheid in dB/mW) ÷ 10)
• Spanning in volt = √(vermogen in watt × impedantie)

Een voorbeeld met de FiiO JT7, de minst gevoelige koptelefoon in ons assortiment: 18 Ω en 92 dB/mW.

1. 100 − 92 = 8 dB tekort ten opzichte van 1 milliwatt.
2. 10 ^ (8 ÷ 10) = 6,3 milliwatt.
3. √(0,0063 × 18) = 0,34 volt.
4. Controle via de andere spec: FiiO geeft ook 109 dB/V. 10 ^ ((100 − 109) ÷ 20) = 0,35 volt. Op afronding na hetzelfde.

Elke 10 dB extra kost tien keer zoveel vermogen en ruim drie keer zoveel spanning. Wil je met de JT7 pieken tot 110 dB halen, dan heb je 63 milliwatt en 1,1 volt nodig. Ook dat is geen probleem voor de dongles verderop in deze gids.

Twee dingen vallen op. De in-ears hebben allemaal minder dan een halve milliwatt nodig, dus volume is voor in-ears bijna nooit het probleem. En ook de planar-koptelefoons, die bekendstaan als lastig, komen met een paar milliwatt al op 100 dB.

Apple en de meeste andere telefoonmerken publiceren geen uitgangsvermogen voor hun koptelefoonuitgang of verloopstekker. Fabrikanten van dongles doen dat wel, meestal in milliwatt bij 32 Ω. Een paar voorbeelden uit ons assortiment, op de 3,5 mm-uitgang:

Zet dat naast de tabel hierboven en je ziet hoeveel marge er is: honderden milliwatts tegenover een paar tienden voor een in-ear. Twee kanttekeningen. Het opgegeven vermogen geldt bij 32 Ω, bij een lagere impedantie kan een bron minder leveren omdat er meer stroom nodig is. En heeft je telefoon een volumebegrenzing aan, dan ligt het plafond lager. Hoe je die instelt, staat in onze gids over veilig luisteren.

Hier wordt het interessant voor wie in-ears met veel drivers heeft. Elke versterker heeft zelf ook een impedantie, de uitgangsimpedantie. Die staat in serie met je in-ear en vormt er een spanningsdeler mee: een deel van de spanning blijft in de bron hangen.

Zolang de impedantie van je in-ear bij elke frequentie gelijk is, kost dat alleen wat volume. Maar bij in-ears met meerdere balanced armatures en een filter (crossover) daartussen is dat zelden zo. De bekende audio-blogger NwAvGuy gaf als voorbeeld de Ultimate Ears SuperFi 5: opgegeven als 21 Ω, maar tussen 10 en 90 Ω afhankelijk van de frequentie. Op een bron van 10 Ω zag hij daardoor 6 dB verschil in de frequentieweergave, op een bron van 43 Ω zelfs 12 dB.

Zijn vuistregel: houd de uitgangsimpedantie onder een achtste van de impedantie van je koptelefoon of in-ear. Daarom staat die grens in de laatste kolom van de tabel. Een enkele dynamische driver of een planar heeft meestal een vlakkere impedantie en is minder gevoelig voor dit effect, maar de regel schaadt nooit.

• In ons assortiment heeft de FiiO FA19 (10 BA's) met 10 Ω de laagste opgegeven impedantie. Grens volgens de regel: 1,25 Ω.
• De KZ ASF heeft 5 BA's en 18 Ω. Grens: 2,25 Ω.
• De iFi hip-dac3 heeft volgens iFi een uitgangsimpedantie van hooguit 1 Ω. Zet je de iEMatch-schakelaar aan, dan wordt dat hooguit 4,5 Ω. Voor de FA19 laat je iEMatch dus liever uit.

Een gevoelige in-ear maakt niet alleen de muziek luid, maar ook de ruis van de bron. Je hoort dat als een zacht gesis in stille passages. Ook dat kun je uitrekenen: geluidsniveau van de ruis = gevoeligheid in dB/V + 20 × log10(ruisspanning in volt).

Stel dat een bron 10 microvolt ruis heeft. Op de KZ EDX Pro (24 Ω, 112 dB/mW, dus 128 dB/V) wordt dat 128 − 100 = 28 dB. Dat kan in een stille kamer net hoorbaar zijn. Op de FiiO JT7 (109 dB/V) is het 9 dB, en dat hoor je niet. Dezelfde bron kan dus ruisen op je in-ears en stil zijn op je koptelefoon.

• Kijk naar de ruis in microvolt als de fabrikant die opgeeft. Een hoge signaal-ruisverhouding (SNR) is gemeten ten opzichte van het maximale volume. Een krachtige versterker met een mooie SNR kan daardoor in absolute zin meer ruisen dan een zwakkere.
• Gebruik de laagste gain-stand die genoeg volume geeft.
• Een verzwakker zoals de iFi iEMatch+ zit tussen bron en in-ears en verlaagt het signaal, zodat je de bron hoger kunt zetten. iFi geeft 12,24 dB minder ruis op.

• Je telefoon heeft geen koptelefoonaansluiting. Dan heb je hoe dan ook een DAC nodig, en een goede dongle kost weinig meer dan een simpel verloopje.
• Je moet het volume bijna helemaal opendraaien en het blijft te zacht. Reken met de tabel na wat je nodig hebt en kies een dongle met ruim marge.
• Je hoort gesis in stille stukken. Dan helpt een bron met minder ruis of een verzwakker meer dan extra vermogen.
• Je hebt in-ears met veel BA's en een lage impedantie. Kies een bron met een opgegeven uitgangsimpedantie onder 1 Ω.
• Je wilt een gebalanceerde 4,4 mm-kabel gebruiken.

Klinkt alles goed op een normaal volume, zonder gesis? Dan heb je niets extra's nodig. Wil je weten welke dongle bij je past, lees dan onze vergelijking van USB-C-dongles. De basis over DAC's en versterkers staat in de gids 'Heb je een DAC of versterker nodig?'.