Kõrvaklapivõimendi

Kõrvaklapivõimendi (inglise keeles Headphone amplifier) on väikse võimsusega audiovõimendi, mis on disainitud võimendama kõrvaklappides olevaid kõlareid. Seadet on kõige kasulikum kasutada kõrvaklappidega, mis tarbivad palju energiat ning mis võivad lõigata kasu võimendi täiendatud puhtalt energialt. Seade võib täiustada detailset resolutsiooni, dünaamilise ulatuse laiust ning parandada üleüldist muusikalist selgust. Kuna tihti kasutatakse kõrvaklappe kaasaskantavate seadmetega, töötab osa võimendeid patareitoitel. On ka seadmeid, mis töötavad USB-toitel. Mõnedele kõrvaklappide võimenditele on samuti sisse ehitatud digitaal-analoogmuundur, mille saab USB kaudu ühendada arvutiga, sülearvutiga või tahvelarvutiga.  Saadaval on laiatarbe- ka profimudelid, mida kasutatakse salvestusstuudiotes.

Kõrvaklapivõimenditel on kolm eesmärki:
 Võimendada ühte paari kõrvaklappe muusikatöötluseks
 Jagada signaal 4-8 paari kõrvaklappide vahel stuudiosalvestuste jaoks
 Võimaldada stuudiosalvestustel bändi liikmetel oma kõrvaklappidesse jõudva heli muutmist

Tööpõhimõte 
Kõrvaklapid on põhimõtteliselt miniatuursed kõlarid ning kõik kõlarid vajavad võimendit. Ilma võimendita kõrvaklapid ei töötaks ning seetõttu on võimendi tihtipeale juba seadmetesse sisse ehitatud. Sellised seadmed on näiteks nutitelefonid, tahvelarvutid, arvutid ning mõned CD plaadimängijad. Vaatamata sellele on siiski vaja ka välist võimendit, sest sisse ehitatud võimendid ei võimalda nii head heli kvaliteeti kui välised võimendid.  Kõrvaklapivõimendite eesmärk ei ole võimendada heli tugevust, vaid heli kvaliteeti antud heli tugevusel.  

Võimendite töö juures on tähtsal kohal impedants ehk näivtakistus. Kui seadmel on suur näivtakistus, siis on vaja suuremat pinget, et sama suur hulk voolu seadmest läbi lasta, kui seadmel, millel on väike näivtakistus.  Väga kõrge näivtakistuse korral saavutab võimendi oma kõrgeima pinge limiidi enne, kui piisav hulk võimsust on saavutatud. Selle tagajärjeks on signaaliharjade maha lõikamine (vaata Clipping). Väga madala näivtakistuse korral saavutab võimendi oma kõrgeima voolu limiidi enne, kui piisav hulk võimsust on saavutatud. Selle tagajärjeks on helimoonutus. Tänapäeva kõrvaklapid on tihtipeale väikse näivtakistusega, et vältida kaasaskantaval seadmel, kust muusikat kuulatakse, patarei liiga kiiresti tühjenemist. Seega on need disainitud kasutama väheses koguses elektrit, millest aga ei piisa stuudio kõrvaklappide töötamiseks. See on ka põhjus, miks stuudio kõrvaklappide kasutamiseks on vaja paremat võimendit.

Seadme tehnoloogiad 

Tänapäeval on kasutusel kaks kõrvaklapivõimendite tehnoloogiat. Nendeks on tahkisvõimendid ja elektronlampvõimendid. Rohkem levinud on tahkisvõimendid, mis võimendavad digitaalset signaali kasutades selleks transistore ja dioode.  Tahkisvõimendid on üldiselt odavamad ja annavad edasi täpsema signaali, kui elektronlampvõimendid.  Elektronlampvõimendid kasutavad vähemalt ühte lambipirni sarnast elektronlampi, et töödelda helisignaale. Elektronlampvõimendi sisendsignaal on analoogsignaal. Seda tehnoloogiat kasutati igapäevaselt kuni 1960ndate lõpuni ja 1970ndate alguseni, mil tulid kasutusele tahkisvõimendid. Hoolimata selle tehnoloogia mitmetest puudustest (nt osade seadmete puhul tuleb oodata kuni 10 minutit, et seade "üles soojeneks"), kasutatakse neid ka tänapäeval. Osad inimesed väidavad, et elektronlampvõimendid pakuvad paremat kõla kui tahkisvõimendid.

Seadme tüübid

Kaasaskantav võimendi 
Kaasaskantavad võimendid on väiksed ja õhukesed, et need mahuksid taskusse. Need seadmed võtavad heli, mis tuleb nutitelefonist või MP3-mängijast ning võimendavad seda kasutades lisaenergiat, mida saadakse patarei toitest. Seetõttu tuleb nende seadmete patareid aegajalt ka laadida. Kaasaskantavad võimendid on mõeldud töötama ühe paari kõrvaklappidega.

Statsionaarne võimendi 
Tavaliselt on statsionaarsed kõrvaklappide võimendid mõeldud võimendama kahte paari kõrvaklappe. Need seadmed on suuremad kui kaasaskantavad ning seisavad kasutaja laua peal nii, et ulatuks helitugevusnuppu reguleerima.

Modulaarselt seadmepüstikusse paigaldatav võimendi 

Sellised seadmed on disainitud paigutuma 19-tollisesse seadmepüstikusse koos ülejäänud helisalvestusstuudios kasutatavate seadmetega. Neil on tavaliselt neli kuni kuus pulkpistikupesaga audio väljundit. Seadmeid saab omavahel jadamisi ühendada, et mitmekordistada väljundite arvu.

Seadme kasutusalad

Helisalvestus 
Professionaalsel helitöötlejal peab olema võimalik kuulda igat muusikapala detaili ning võimendi on vajalik, et ta ei peaks kuulama kõike läbi kuue erineva paari kõrvaklappide vaid saaks kasutada selleks vaid ühte paari kõrvaklappe.

Stuudiosalvestused 
Muusikapala salvestamisel on vaja, et igal bändi liikmel, assistendil ja produtsendil oleksid kõrvaklapid, et kuulda, mis salvestamise ajal toimub. Selleks sobib ideaalselt modulaarselt seadmepüstikusse paigaldatav võimendi.

Seadme liigid disaini järgi

CMOY ühe operatsioonivõimendiga võimendi 

Need võimendid olid algselt mittekulukas viis kõrge näivtakistusega kõrvaklappide toitmiseks. Sellise disainiga võimenditel kipub olema probleeme madala näivtakistusega kõrvaklappidega.

Mitmeastmelised integraallülitustega võimendid 
Sellise disainiga seade on CMOY võimendi täiustatud versioon, sest võimenduse etapp on väljundi etapist eraldatud. See võib vähendada taustamüra ja heli moonutusi ning parandada stabiilsust.

Diskreetsed kujundused 
Mõned kõrvaklapid ei kasuta üldse operatsioonivõimendiga võimendit või siis kasutavad seda ainult sisendi etapis. Väljundlülitused kasutavad diskreetseid bipolaarseid transistore või isoleeritud paisuga väljatransistore, et saavutada vähem moonutusi. Sellised võimendid suudavad rohkem voolu läbi lasta ning sobivad üldiselt paremini väikese näivtakistusega kõrvaklappidele.

Puhvrit kasutav disain 
Firmad nagu TI ja National Semiconductor on välja töötanud väljundi puhvrid, mis sobivad hästi kõrvaklappide võimendamiseks. Need on sisuliselt väiksed iseseisvad väljundid, mis suudavad saavutada kõrget võimsuse taset ja väga väikest näivtakistust.

Seadmesse sisse ehitatud kiip kõrvaklapisignaali võimendamiseks 
Paljud kaasaskantavad seadmed kasutavad seadmetesse sisseehitatud kiipi. Need kipuvad olema optimeeritud kasutama vähest kogust energiat ja töötama tüüpiliste kaasaskantavate väikese näivtakistusega kõrvaklappidega.

Esoteeriline disain 
Nendel tüüpiliselt minimalistlikel võimenditel on tavaliselt üsna kehva jõudlus, tihtipeale ka heli moonutused. Siiski on inimesi, kes neid seadmeid kõrgelt hindavad. Sellised seadmed on näiteks osad elektronlampvõimendid.

Kõrvaklapivõimendite tootjad 
Mõned suuremad kõrvaklapivõimendite tootjad on Chord Elektronics, AudioQuest, Oppo Digital, Copland ja Acoustic Research.

Viited 

Seadmed
Helitehnika