Wissen
Impedanz, Empfindlichkeit und Verstärkung: Braucht Ihr Kopfhörer einen Verstärker?
„250 Ohm: Verstärker Pflicht.“ Die Regel kursiert überall, und sie ist zur Hälfte falsch. Welche Lautstärke ein Gerät aus einem Kopfhörer herausholen kann, entscheidet die Kombination zweier Zahlen, und eine Rechnung auf Schulniveau genügt, um die Frage zu klären.
Zwei Zahlen, zwei Fragen
Das Datenblatt eines kabelgebundenen Kopfhörers nennt zwei Werte, die sein Verhältnis zu dem Gerät beschreiben, das ihn antreibt.
- Die Impedanz in Ohm (Ω): der Widerstand, den der Kopfhörer dem Strom entgegensetzt. Sie reicht von 16 Ω bei In-Ears bis 600 Ω bei manchen Studiokopfhörern. Sie gibt an, in welcher Form der Kopfhörer seine Energie verlangt: viel Strom, wenn sie niedrig ist, viel Spannung, wenn sie hoch ist.
- Die Empfindlichkeit (auch Kennschalldruck) in Dezibel: der Schallpegel, der bei einer bestimmten Energiemenge entsteht. Sie gibt an, wie viel Energie nötig ist.
Ein sehr empfindlicher Kopfhörer mit 300 Ω kann an einem Smartphone laut spielen; ein wenig empfindlicher mit 30 Ω kann am selben Gerät verhalten bleiben. Daher ist es ein Fehler, nur auf die Ohmzahl zu schauen.
Die Falle der zwei Empfindlichkeitseinheiten
Die Empfindlichkeit wird auf zwei Arten angegeben, und die Hersteller sagen nicht immer, auf welche:
- in dB/mW: Schallpegel bei einem Milliwatt Leistung;
- in dB/V: Schallpegel bei einem Volt Spannung.
Die beiden Zahlen sind nicht miteinander vergleichbar. Die Umrechnung gelingt über die Impedanz Z:
dB/V = dB/mW + 10 × log₁₀(1000 ÷ Z)
Bei einem Kopfhörer mit 32 Ω beträgt der Unterschied 15 dB; bei 300 Ω sind es 5 dB. Ein mit „100 dB“ beworbener Kopfhörer sagt also nichts aus, solange die Einheit unbekannt ist. Da sich Kopfhörerausgänge wie Spannungsquellen verhalten, ist der Wert in dB/V der aussagekräftigste: Er sagt direkt, was Sie von einem bestimmten Gerät bekommen.
Die Rechnung für den eigenen Kopfhörer
Es braucht ein Ziel: Um dynamische Musik angenehm zu hören, sollten die Pegelspitzen etwa 110 dB erreichen können, auch wenn der Durchschnittspegel weit darunter bleibt (zum Glück für Ihre Ohren). Die nötige Spannung berechnet sich so:
Spannung (V) = 10 ^ ((110 − Empfindlichkeit in dB/V) ÷ 20)
| Kopfhörertyp | Impedanz | Empfindlichkeit | Spannung für 110 dB | Urteil |
|---|---|---|---|---|
| Empfindliche In-Ears | 16 Ω | ≈ 125 dB/V | 0,2 V | Jede beliebige Quelle |
| Geschlossener Studiokopfhörer | 80 Ω | ≈ 107 dB/V | 1,4 V | Computer, guter Adapter |
| Offener HiFi-Kopfhörer | 300 Ω | ≈ 97 dB/V | 4,5 V | Verstärker empfohlen |
| Anspruchsvoller Magnetostat | 60 Ω | ≈ 95 dB/V | 5,6 V | Verstärker erforderlich |
Und was liefern die Quellen? Ein USB-C-auf-Klinke-Adapter fürs Smartphone gibt zwischen 0,5 und 1 Volt ab; der Kopfhörerausgang eines Notebooks 1 bis 2 Volt; ein Audio-Interface oder ein Desktop-Verstärker 3 bis über 10 Volt.
Das Fazit lässt sich aus der Tabelle ablesen. Mit einem Adapter, der 1 Volt liefert, erreicht der 300-Ω-Kopfhörer in der Spitze höchstens 97 dB: Er funktioniert, man hört Musik, aber ohne Reserve. Laute Passagen werden zusammengedrückt, und es entsteht der Eindruck eines flachen Klangs, „der nicht abhebt“. Genau in dieser Situation verändert ein Verstärker das Hören.
Was ein Verstärker leistet und was nicht
Ein Kopfhörerverstärker liefert die Spannung und den Strom, die der Quelle fehlen. Wenn es Ihrem Kopfhörer an Pegel mangelt oder er in den Spitzen verzerrt, ist der Gewinn offensichtlich. Spielte er bereits laut genug und sauber, fügt der Verstärker weder Details noch „Musikalität“ hinzu: Ein guter Verstärker ist per Definition transparent.
Der DAC (Digital-Analog-Wandler) ist eine eigene Frage: Er verwandelt die digitalen Daten in ein elektrisches Signal. Der eines aktuellen Smartphones oder Computers ist beim Hören in der Regel tadellos. Einen DAC ersetzt man, wenn der Ausgang rauscht, knistert oder zu wenig Leistung hat, nicht, um Auflösung zu gewinnen.
Die Achtel-Regel
Jeder Kopfhörerausgang besitzt eine eigene Impedanz, die Ausgangsimpedanz. Ist sie im Verhältnis zu der des Kopfhörers zu hoch, treten zwei Mängel auf: Die Bässe verlieren an Kontrolle, und der Frequenzgang verbiegt sich.
Der zweite Effekt trifft vor allem Kopfhörer, deren Impedanz stark mit der Frequenz schwankt, insbesondere In-Ears mit mehreren Balanced-Armature-Treibern: An einem unpassenden Ausgang ändern sie buchstäblich ihre Signatur. Die Faustregel ist einfach:
Die Ausgangsimpedanz der Quelle sollte ein Achtel der Kopfhörerimpedanz nicht überschreiten.
Für In-Ears mit 16 Ω bedeutet das einen Ausgang mit höchstens 2 Ω. Smartphone-Adapter und moderne Verstärker sind weit besser; Probleme bereiten alte HiFi-Anlagen und manche Röhrenverstärker mit Ausgängen von 100 Ω oder mehr.
Warum gibt es noch hochohmige Kopfhörer?
Im Studio versorgte früher ein einziger Verstärker mehrere parallel geschaltete Kopfhörer: Hohe Impedanzen verhinderten, dass er überlastet wurde. Eine Spule aus dünnerem, längerem Draht macht zudem das bewegte System (Spule und Membran) leichter, was der Präzision zugutekommt. Und schließlich reagiert ein hochohmiger Kopfhörer kaum auf das elektronische Rauschen der Quelle. Viele Studiomodelle gibt es in mehreren Versionen (32, 80, 250 Ω): die niedrigste für den mobilen Einsatz, die höchste für den festen Arbeitsplatz.
In der Praxis. All das betrifft nur passive kabelgebundene Kopfhörer. Ein kabelloser Kopfhörer enthält seinen eigenen Verstärker, der auf seine Treiber ausgelegt ist. Anspruchsvoll sind vor allem offene HiFi-Kopfhörer: siehe die Kaufberatung audiophile Kopfhörer.
Quellen und Referenzen
- IEC 60268-7 — Sound system equipment: headphones and earphones
- IEC 61938 — Multimedia systems: guide to the recommended characteristics of analogue interfaces
Häufig gestellte Fragen
Funktioniert ein Kopfhörer mit 250 Ohm an einem Smartphone?
Er funktioniert, aber oft ohne genügend Lautstärke und Dynamikreserve, denn der Adapter eines Smartphones liefert bestenfalls rund 1 Volt. Alles hängt von der Empfindlichkeit des Kopfhörers ab: Über 105 dB/V ist das Ergebnis akzeptabel; unter 100 dB/V ist ein Verstärker ratsam.
Verbessert ein Verstärker die Klangqualität?
Nur wenn die ursprüngliche Quelle für den Kopfhörer zu schwach war. Dann bringt der Verstärker Lautstärke, Dynamik und besser kontrollierte Bässe. War der Kopfhörer bereits angemessen versorgt, ändert ein transparenter Verstärker nichts Hörbares.
Was ist der Unterschied zwischen dB/mW und dB/V?
Es sind zwei Arten, die Empfindlichkeit anzugeben: Schallpegel bei einem Milliwatt Leistung oder bei einem Volt Spannung. Man rechnet um, indem man 10 × log₁₀(1000 ÷ Impedanz) zum Wert in dB/mW addiert. Mit dem Wert in dB/V lassen sich Kopfhörer unterschiedlicher Impedanz direkt vergleichen.