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Kopfhörertechnik

Kopfhörer-Verstärker: Dämpfung, Klirr, Anschluss

  1. Wie funktionieren Kopfhörer-Verstärker?
  2. Kopfhörer-Verstärker: Dämpfung, Klirr, Anschluss

Dämpfungsfaktor und Klirr

​Je kleiner der Ausgangwiderstand, umso höher ist auch der​ Dämpfungsfaktor. Hier sind die Verhältnisse genau so wie bei Lautsprechern: Überschwinger des Treibers (der ja ab dem Moment, in dem er mechanisch über das Steuersignal hinausschwingt, als Generator arbeitet) sollen möglichst vom kleinen Ausgangswiderstand des Verstärkers kurzgeschlossen werden. Die Folge: Die Membran „steht“ felsenfest, was jeder ausprobieren kann, der seine Lautsprecher einmal (vom Verstärker getrennt!) kurzschließt und dann zart auf die Tieftonmembran drückt; diese leistet dann merklichen Widerstand.​

Elektrisch stellt der Dämpfungsfaktor das Verhältnis aus der Treiberimpedanz und dem Innenwiderstand des Verstärkers dar. Damit ist klar, dass höherimpedante Kopfhörer diesbezüglich prinzipiell im Vorteil sind.​

Dennoch sind die Verhältnisse bei Kopfhörern nicht ganz so streng zu betrachten: Die meist hart eingespannten Kopfhörer-Membranen werden zwar im Bereich ihrer Resonanz betrieben, besitzen aber viel mechanische Eigendämpfung, die deutlich mehr Kontrolle ausübt als die elektrische Bedämpfung. Ausnahmen stellen sicherlich recht große, weicher aufgehängte Membranen in offenen Kopfhörern dar. Je nach seiner Bauweise kann ein Kopfhörer also​ mehr oder weniger vom Verstärker-Dämpfungsfaktor profitieren. Der wirkt sich übrigens auch auf den Klirr aus: Eine niedrige Ausgangsimpedanz hält Rückinduktion aus dem Treiber vom Amp fern, was andernfalls dessen Klirrgrad erhöhen würde.​​

Klinkenstecker Belegung

© stereoplay

Die Belegung des Klinkensteckers folgt weltweit der Norm. Im englischen Sprachraum werden die drei Sektionen des Klinkensteckers auch gerne Tip (Spitze, linker Kanal), Ring (zweite Sektion, rechter Kanal) und Sleeve (Schaft, Masse) genannt.

Anschluss, Unsymmetrie und Symmetrie

​Üblicherweise kommt beim Kopfhörer der dreipolige oder Stereo-Klinkenstecker zum Einsatz, der in zwei Größen, nämlich mit 6,3 und 3,5 Millimetern Durchmesser, benutzt wird. Praktisch alle Kopfhörer sind damit ausgerüstet, wobei die Mini-Klinke der mobilen Anwendung vorbehalten ist. Im Heimbereich überwiegt der größere Klinkenstecker mit 6,3 Millimetern. Im Klinkenstecker laufen die „heißen“ Pole des rechten und des linken Kanals getrennt zum Kopfhörer, die Masse oder Erdung wird gemeinsam benutzt, daher reichen insgesamt drei Pole aus.​

Die Verkabelung zeigt das Diagramm unten. Hier sieht man, wie die Masse beider Kanäle zusammengelegt wird, zudem liegt die Abschirmung des Kabels ebenfalls auf Masse. Dies ist der unsymmetrische Standardanschluss eines Kopfhörers im Teamwork mit einem unsymmetrischen Kopfhörer-Verstärker, wie er weithin die Regel darstellt.​

Unbalanced Amplifier

© stereoplay

Beim üblichen unsymmetrischen Anschluss wird die Masse als gemeinsame Rückleitung benutzt. Durch Übergangswiderstände auf dieser Leitung entsteht letztlich auf beiden „Minus“-Anschlüssen ein kleines Summensignal aus rechtem und linkem Kanal, welches die Übersprechdämpfung verschlechtert.

Die Problemzone des unsymmetrischen Betriebs liegt auf der Hand: Der gemeinsame Massebezug verschlechtert die Übersprechdämpfung. Optimaler wäre es, einen echten symmetrischen Kopfhörer-Verstärker zu verwenden und den Kopfhörer dann auch symmetrisch anzuschließen, etwa mithilfe zweier XLR-Buchsen oder​ sogar zweier dreipoliger Klinkenstecker, wie wir es im Diagramm unten dargestellt haben.​

Ein symmetrischer Kopfhörer-Verstärker besteht aus je zwei Amps pro Kanal, von denen einer das normale, der andere dagegen das um 180 Grad gedrehte, invertierte Signal bereitstellt. Die oft auch störverseuchte Masse ist dann heraus aus dem Spiel und stellt nur noch die Abschirmung zur Verfügung. Dann sind auch die Kabel-Impedanzen für Hin- und Rückleitung dieselben, das ist ebenfalls ein Vorteil.​

Balanced Ampliefier

© stereoplay

Im symmetrischen Betrieb mit zwei gleichartigen Plus- und Minus-Leitungen zur Schwingspule ist die Masse im Teamwork mit einem symmetrischen Verstärker nur noch für die Schirmung zuständig. Die Vorteile eines streng symmetrischen Betriebs sind auch bei Kopfhörern offenkundig.

Vor allem bei Profis gibt es symmetrische Kopfhörer-Verstärker, bei den Kopfhörern selbst ist für diese Betriebsart nur eine Neuverkabelung nötig. Die daraus resultierende Verbesserung ist klar nachvollziehbar, aber vielleicht subjektiv nicht immer erwünscht, könnte sie doch den „Ping-Pong“-Stereo- Effekt verstärken.​

Übrigens: Kopfhörer-Verstärker mit Ausgangsübertrager wären, besäßen sie eine symmetrische Sekundärwicklung, recht einfach realisierbare symmetrische Treiber.​

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