電聲器件知識介紹課件

1 電聲器件知識簡介 移動通信用受話器 揚聲器 2 聲學基礎(chǔ)特性電聲器件的原理與使用特性受話器產(chǎn)品簡介動圈式受話器的主要參數(shù)揚聲器產(chǎn)品簡介動圈式揚聲器的主要參數(shù)揚聲器及受話器的主要原材料組成揚聲器及受話器的可靠性試驗項目揚聲器及受話器的生產(chǎn)工藝流程手機揚聲器及受話器產(chǎn)品的發(fā)展趨勢微型動圈式電聲器件技術(shù)遠景設(shè)想附錄 共七部份 目錄 3 聲學基礎(chǔ)特性 音頻 聲音的傳播必須要有介質(zhì) 這個介質(zhì)就是空氣 水等 空氣壓力Po 受到振源的擾動 產(chǎn)生微弱的疏密變化 P 并通過空氣分子間的相互作用傳遞出去就形成了聲波 聲音的產(chǎn)生來源于振動 4 聲學基礎(chǔ)特性 音頻 1 聲壓 表達式 P Po t kx 式中 Po 聲壓幅值 角頻率 k 波數(shù)k w Co 初相位 2 頻率 聲源每秒振動的次數(shù)稱為頻率 單位為Hz 人耳可聽得見的聲波頻率范圍約為20Hz 20000Hz 即音頻范圍 3 聲速 在介質(zhì)中傳播速度稱為聲速 固體最快 例如 鋼鐵中約為6100m s 液體次之 例如 水中約為1480m s 空氣中最慢 約340m s 5 4 波長 相鄰同相位的兩點之間的距離稱為波長 Co fCo為空氣中聲速f為頻率 聲學基礎(chǔ)特性 音頻 5 聲壓級 Lp 20lg P Po dB Po為基準聲壓2x10 5pa基準聲壓為0dB 稱為聽閥一般交談為60dB紡織車間為100dB高于120dB耳朵有痛感 稱這個聲壓級為痛閥 為什么采用對數(shù)標度 dB 來度量聲學量 1 從發(fā)聲的角度講 由于聲振動的能量范圍極其廣闊 人們通常講話的聲功率約只有10 5瓦 而強力火箭的噪聲功率可高達109瓦 兩者相差十幾個數(shù)量級 這樣使用對數(shù)標度比絕對標度方便些 2 從聲音接收的角度講 人的耳朵有一個很 奇怪 的特點 當耳朵接收到聲音后 主觀上產(chǎn)生的 響度感覺 并不是正比于強度的絕對值 而是更接近于與強度的對數(shù)成正比 6 6 聲壓級與功率的關(guān)系 L 10lg w wo dB wo為參考功率 為10 12瓦特功率增加一倍 聲壓級增加3dB 聲學基礎(chǔ)特性 音頻 7 聲壓級與距離的關(guān)系 L 20lg r1 ro dB ro為參考距離距離增加一倍 聲壓級減小6dB 7 電聲器件最典型的是揚聲器 受話器 傳聲器等 是一種聲電互相轉(zhuǎn)換的換能器件 電聲器件原理與使用特性 廣播電聲器件 主要指的是用于廣播 電影 電視 劇院等方面聲重放和錄音的各種揚聲器系統(tǒng) 耳機 傳聲器 拾音器 唱頭 其特點 頻率范圍寬 20 20KHz 動態(tài)范圍大 高音質(zhì) 高保真 失真小等特點 通信電聲器件 主要指的是應(yīng)用于電話系統(tǒng)和軍 民用無線電通訊機中的送話器 受話器及頭戴送 受話器組合部件 其特點 主要用于語言通信 頻帶窄 300 3400Hz 強調(diào)語言的清晰度 可懂度 8 產(chǎn)品類別 1 按磁路結(jié)構(gòu)分 外磁式 內(nèi)磁式 雙磁式2 按工作原理分 動圈式 電磁式 壓電式 電容式等3 按使用環(huán)境分 軍用 民用等 電聲器件原理與使用特性 受話器 把電能轉(zhuǎn)換為聲能并與人耳直接耦合的電聲換能器稱為受話器 又稱為通信用的耳機 揚聲器 把電能變換為聲能 并將聲能輻射到室內(nèi)或開闊空間的電聲換能器稱為揚聲器 外磁式特點是磁體位于工作氣隙的外面 優(yōu)點是磁體體積不受限制 缺點是漏磁較大 內(nèi)磁的結(jié)構(gòu)是磁體位于工作氣隙的里面 優(yōu)點是漏磁比較小 缺點是磁體體積受到限制 9 電聲器件原理與使用特性 電動式受話器 揚聲器不是將電能直接變換成聲能 而是利用載流導體 由音頻電流饋電的音圈 在永久磁體的磁場之間的相互作用 使音圈振動而帶動振膜振動 其能量變換方式是電能 機械能 聲能 電動式受話器 揚聲器的發(fā)聲原理基于其力效應(yīng) 安培定律 和電效應(yīng) 電磁感應(yīng)定律 其中的道理可簡述如下 音圈在磁場中的受力情況如左圖示 10 電聲器件原理與使用特性 11 電聲器件原理與使用特性 一旦音圈受力運動 就會切割磁隙中的磁力線 從而在音圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 這個效應(yīng)稱為電動式受話器的電效應(yīng) 其感應(yīng)電動勢的大小為e BL 式中 e為音圈中的感應(yīng)電動勢 V 為音圈的振動速度 m s 電動式受話器 揚聲器的力效應(yīng)和電效應(yīng)總是同時存在 相伴而生的 隨著電流強度和方向的變化 音圈就在磁隙中來回振動 其振動周期等于輸入電流的周期 而振動的幅度 則正比于各瞬間作用電流的強弱 受話器的振膜與音圈粘連在一起 故音圈帶動振膜往返振動 從而向周圍媒質(zhì) 空氣 輻身聲波 實現(xiàn)電能 機械能 聲能的轉(zhuǎn)換 12 受話器產(chǎn)品簡介 手機受話器性能特點 1 在壓力場條件下使用 使用時直接貼在人耳上 其聲負載是人耳 2 頻響范圍只覆蓋語言頻段 300 3400Hz 3 頻響平坦光滑 單體測試時通常為高低曲線形狀 經(jīng)泄漏測試后變?yōu)槠教构饣那€ 4 失真度小 5 高可靠 微型化 13 受話器產(chǎn)品簡介 動圈式手機受話器的基本結(jié)構(gòu) 內(nèi)磁式 磁體 導磁材料 振膜 音圈 前蓋 塑膠主體 助聽線圈 PCB板 阻尼材料 14 受話器產(chǎn)品簡介 動圈式受話器的基本結(jié)構(gòu) 外磁式 磁體 導磁材料 后蓋 阻尼材料 膠墊 助聽線圈 振膜 前蓋 音圈 焊片 引出端子 15 受話器產(chǎn)品簡介 手機用雙功能 受話器 揚聲器 的基本結(jié)構(gòu) 振膜 R 振膜 S 主體 調(diào)音紙 引線 前蓋 R 前蓋 S 膠圈 音圈 R 防塵網(wǎng)膠圈 磁體 前蓋 R 導磁材料 音圈 S 16 受話器產(chǎn)品簡介 雙功能手機受話器 揚聲器效果圖 膠圈 S 膠圈 R 阻尼材料 導磁材料 金屬支架 磁體 導磁材料 音圈 振膜 支架輔助材料 塑膠支架 輸出端子 彈簧 17 動圈式受話器的主要參數(shù) 主要技術(shù)指標如下 交流阻抗z R2 j l 2對動圈式電聲器件講 其交流阻抗接近直流電阻 隨頻率變化很小 一般Z 1 1R z 交流阻抗R 直流電阻L 線圈電感 圓周頻率 18 動圈式受話器的主要參數(shù) 靈敏度標志著電聲轉(zhuǎn)換能力的大小 一般以1KHz的頻率點來表示 Lp 20lg P Po 單位為dB定義為當施加于受話器一定電功率 或電壓 時 受話器所產(chǎn)生的耦合于仿真耳中的聲壓值 測試時受話器上應(yīng)施加4至5N的力 使受話器與仿真耳之間無聲泄露 模擬人耳的標準化設(shè)備來替代真實的人耳 常用的有IEC318仿真耳 NBS PA仿真耳及布郎耳等 不同的仿真耳測得的受話器靈敏度是不一樣的 19 動圈式受話器的主要參數(shù) 頻率響應(yīng)靈敏度對頻率的依賴關(guān)系 一般用曲線表示 原則 要求曲線平坦 低頻 高頻均不可過高 若低頻低 則聲音不發(fā)悶 若高頻低 則可降低刺聲 20 動圈式受話器的主要參數(shù) H A C HearAidCompetence 助聽功能功率負荷 為通電線圈在額定電壓或聲壓下對外部產(chǎn)生的磁場感應(yīng)強度 參考基準為0dB 1A M 30mW白噪聲24h無損壞 21 揚聲器產(chǎn)品簡介 手機用揚聲器性能特點 1 大功率 微型化 高可靠 2 使用時朝開闊空間或室內(nèi)發(fā)聲 3 頻響范圍主要覆蓋手機用的和弦鈴聲頻段 一般取500 5000Hz 4 高音質(zhì) 失真小 5 承受功率大 在0 5W以上 22 揚聲器產(chǎn)品簡介 動圈式手機喇叭的基本結(jié)構(gòu) 通常為內(nèi)磁式 可以看出同手機受話器結(jié)構(gòu)基本一樣 主體 導磁材料 磁體 引線 膠墊 振膜 前蓋 音圈 阻尼材料 PCB板 23 動圈式揚聲器的主要參數(shù) 一 純音檢聽 在額定頻率范圍內(nèi)饋給揚聲器規(guī)定電壓的正弦信號 檢查揚聲器的裝配質(zhì)量 測量方法測試線路如圖所示 饋給揚聲器規(guī)定電壓的正弦信號 一般在0 3m處檢聽 在此距離內(nèi)應(yīng)無反射物 揚聲器產(chǎn)生的聲音中應(yīng)無碰圈聲 垃圾聲和機械聲 一般為揚聲器額定功率對應(yīng)的電壓 24 動圈式揚聲器的主要參數(shù) 二 額定阻抗 額定阻抗是指阻抗曲線上緊跟在第一個極大值后面的極小值 在額定頻率范圍內(nèi) 阻抗模值的最低值一般不應(yīng)小于額定阻抗的80 一般取 20 公差 例8 20 25 動圈式揚聲器的主要參數(shù) 額定阻抗的測試方法 用替代法進行 饋給揚聲器的電流通常選用50mA 10 測量原理圖如右 K 26 動圈式揚聲器的主要參數(shù) 三 額定共振頻率 共振頻率是在揚聲器單元的阻抗模值隨頻率遞增變化的曲線上 出現(xiàn)第一個阻抗極大值時所對應(yīng)的頻率 額定共振頻率值的允許偏差一般取 15 例如 0 50 15 Hz 但紙盆如果是全紙的一般允許偏差取 20 結(jié)合上面的阻抗曲線測量 現(xiàn)在的數(shù)字式電聲測試系統(tǒng)都是采用恒壓法一次性測試同時得到阻抗曲線及共振頻率 0 27 動圈式揚聲器的主要參數(shù) 四 頻率響應(yīng)與有效頻率范圍 揚聲器的頻率響應(yīng)就是用曲線來表示揚聲器的輸出聲壓級與頻率之間的關(guān)系 這個曲線通常是在自由聲場條件或半空間自由聲場條件下測得的 信號源可用正弦信號或1 3oct的窄帶噪聲信號測試 測試頻率至少應(yīng)覆蓋揚聲器的有效頻率范圍 何謂自由聲場 只有直達聲而沒有反射聲的聲場 用以形成自由聲場的實驗室稱為消聲室 無響室 28 動圈式揚聲器的主要參數(shù) 測試方法 用正弦信號測的頻響曲線圖 如下 29 動圈式揚聲器的主要參數(shù) 五 額定特性靈敏度級 指在規(guī)定頻率范圍內(nèi) 在自由場條件下 相當于饋給揚聲器1W粉紅噪聲信號電壓 在其參考軸上距參考點1m處所產(chǎn)生的聲壓級 測量電原理圖 30 動圈式揚聲器的主要參數(shù) 六 失真 諧波失真揚聲器輸出的聲信號中 除了原輸入的信號頻率 基波 外同時出現(xiàn)二次 三次諧波等 瞬態(tài)失真當饋給揚聲器電信號快速變化時 其振動系統(tǒng)不能及時變化而產(chǎn)生的失真 異常音即純音不良 雜音等 線性失真 揚聲器重放某些頻率信號時 信號振幅不能再保持原信號中的比例關(guān)系 可由頻響曲線查出 非線形失真 揚聲器重放聲信號中出現(xiàn)輸入電信號中所沒有的頻率成分 31 動圈式揚聲器的主要參數(shù) 七 額定噪聲功率 也可稱為功率承受能力 是指在額定頻率范圍內(nèi)饋給揚聲器規(guī)定的模擬節(jié)目信號 在一定時間內(nèi)不產(chǎn)生熱和機械損壞的噪聲功率 一般的試驗條件為白噪聲信號經(jīng)帶通濾波器后通過功率放大器接到揚聲器上 試驗的時間要求為100小時 32 手機用動圈式受話器 揚聲器主要原材料組成 磁體 有鐵氧體 釹鐵硼 鋁鎳鈷等導磁材料 08F冷軋鋼板振膜 PETPENPEIPI等塑膠主體 ABSPCPBT等音圈 自粘直焊漆包線繞制 阻尼材料 無紡布 海綿 絲網(wǎng)等輸出端子 PCB 焊片 彈簧 端子引線等其它附件 膠圈 商標等 33 手機用動圈式受話器 揚聲器可靠性試驗項目 1 高溫 65 30C96h2 低溫 20 30C96h3 濕熱 溫度400C 相對濕度90 96h4 溫度循環(huán)沖擊 34 手機用動圈式受話器 揚聲器可靠性試驗項目 5 機械沖擊 6 機械振動 方法1 將受話器 揚聲器裸體從1 2m高度自由跌落至5mm厚的木板上 方法2 將受話器 揚聲器安裝在手柄或默認的裝置內(nèi)從1 5m高度跌落至水泥地面上 對特殊要求產(chǎn)品進行此項試驗 35 手機用動圈式受話器 揚聲器生產(chǎn)工藝流程 36 通信用受話器 揚聲器的發(fā)展趨勢 普通電話用受話器 大口徑38mm左右的 揚聲器36mm以上 無繩電話用受話器 揚聲器 口徑20 28MM左右的 薄型 高頻無繩電話用受話器 揚聲器 口徑15mm 20mm左右的 移動通信用受話器 揚聲器 口徑10mm 15mm 受話器通常為高低曲線泄漏頻響 移動通信用多功能器件 外形更小 異型等 泄漏頻響 大功率 高可靠性 37 小型化 多功能化 泄漏式LeakTolerantMultifunctionDeviceinSmallSize 13 15 微小型化 雙面產(chǎn)品多功能化 泄漏式LeakTolerantDoubleSidedMultifunctionDeviceinMicroSize 8 10 微小型化 異型磁回路系統(tǒng) 泄漏式LeakTolerant SpecialShapedMagnetStructureinMicroSize 10 x18 8x15 7x11 6x10 微型化 異型化貼片式TapePackedinMicroSize SpecialShape 有源電子放大式電聲器件 ActiveElectricAmplifiedDevice 微型動圈式電聲器件技術(shù)遠景設(shè)想 38 對于手機而言 由于受到外形和SPEAKER尺寸的限制 不可能將它與音響相比 因此手機鈴聲主要關(guān)注聲音大小 是否有雜音 是否有良好的中低音效果 鈴聲的優(yōu)劣主要取決于鈴聲的大小 所表現(xiàn)出的頻帶寬度 特別是低頻效果 和其失真度大小 對手機而言 SPEAKER 手機聲腔 音頻電路和MIDI選曲是四個關(guān)鍵因素 它們本身的特性和相互間的配合決定了鈴聲的音質(zhì) 1 SPEAKER單體的品質(zhì)對于鈴聲的各個方面影響都很大 其靈敏度對于聲音的大小 其低頻性能對于鈴聲的低音效果 其失真度大小對于鈴聲是否有雜音都是極為關(guān)鍵的 2 手機聲腔則可以在一定程度上調(diào)整SPEAKER的輸出頻響曲線 通過聲腔參數(shù)的調(diào)整改變鈴聲的高 低音效果 其中后聲腔容積大小主要影響低音效果 前聲腔和出聲孔面積主要影響高音效果 3 音頻電路輸出信號的失真度和電壓對于鈴聲的影響主要在于是否會出現(xiàn)雜音 例如 當輸出信號的失真度超過10 時 鈴聲就會出現(xiàn)比較明顯的雜音 此外 輸出電壓則必須與SPEAKER相匹配 否則 輸出電壓過大 導致SPEAKER在某一頻段出現(xiàn)較大失真 同樣會產(chǎn)生雜音 4 MIDI選曲對鈴聲的音質(zhì)也有一定的影響 表現(xiàn)在當鈴聲的主要頻譜與聲腔和SPEAKER的不相匹配時 會導致MIDI音樂出現(xiàn)較大的變音 影響聽感 總之 鈴聲音質(zhì)的改善需要以上四個方面共同配合與提高 才能取得比較好的效果 微型動圈式揚聲器件手機中的應(yīng)用 39 一 SPEAKER選型SPEAKER的性能一般可以從頻響曲線 失真度和壽命三個方面進行評價 頻響曲線反映了SPEAKER在整個頻域內(nèi)的響應(yīng)特性 是最重要的評價標準 失真度曲線反映了在某一功率下 SPEAKER在不同頻率點輸出信號的失真程度 它是次重要指標 一般情況下 當失真度小于10 時 都認為在可接受的范圍內(nèi) 壽命反映了SPEAKER的有效工作時間 由于頻響曲線是圖形 包含信息很多 為了便于比較 主要從四個方面進行評價 SPL值 低頻諧振點f0 平坦度和f0處響度值 SPL值一般是在1K 4KHz之間取多個頻點的聲壓值進行平均 反映了在同等輸入功率的情況下 SPEAKER輸出聲音強度的大小 它是頻響曲線最重要的指標 低頻諧振點f0反映了SPEAKER的低頻特性 是頻響曲線次重要的指標 平坦度反映了SPEAKER還原音樂的保真能力 作為參考指標 f0處響度值反映了低音的性能 作為參考指標 微型動圈式揚聲器件手機中的應(yīng)用 40 微型動圈式揚聲器件手機中的應(yīng)用 二 手機聲腔設(shè)計1 目的手機聲腔對于鈴聲音質(zhì)的優(yōu)劣影響很大 同一個音源 同一個SPEAKER在不同聲腔中播放效果的音色可能相差較大 有些比較悅耳 有些則比較單調(diào) 合理的聲腔設(shè)計可以使鈴聲更加悅耳 為了提高聲腔設(shè)計水平 詳細說明了聲腔各個參數(shù)對聲音的影響程度以及它們的設(shè)計推薦值 同時還介紹了聲腔測試流程 手機的聲腔設(shè)計主要包括前聲腔 后聲腔 出聲孔 密閉性 四個方面 如下圖 41 微型動圈式揚聲器件手機中的應(yīng)用 2 手機聲腔對鈴聲的影響 1 后聲腔對鈴聲的影響后聲腔主要影響鈴聲的低頻部分 對高頻部分影響則較小 鈴聲的低頻部分對音質(zhì)影響很大 低頻波峰越靠左 低音就越突出 主觀上會覺得鈴聲比較悅耳 一般情況下 隨著后聲腔容積不斷增大 其頻響曲線的低頻波峰會不斷向左移動 使低頻特性能夠得到改善 但是兩者之間關(guān)系是非線性的 當后聲腔容積大于一定閾值時 它對低頻的改善程度會急劇下降 如圖所示 42 微型動圈式揚聲器件手機中的應(yīng)用 后聲腔的形狀變化對頻響曲線影響不大 但是如果后聲腔中某一部分又扁 又細 又長 那么該部分可能會在某個頻率段產(chǎn)生駐波 使音質(zhì)急劇變差 因此 在聲腔設(shè)計中 必須避免出現(xiàn)這種情況 注 后聲腔設(shè)計時 必須保證后出聲孔出氣暢通 即后出聲孔距離最近的擋板距離應(yīng)大于后出聲孔徑的0 8倍 43 微型動圈式揚聲器件手機中的應(yīng)用 2 前聲腔對鈴聲的影響前聲腔對低頻段影響不大 主要影響手機鈴聲的高頻部分 隨著前聲腔容積的增大 高頻波峰會往不斷左移動 高頻諧振點會越來越低 前聲腔太大或太小對聲音都會產(chǎn)生不利的影響 同時 由于出聲孔面積對高頻也有較大的影響 因此設(shè)計前聲腔時 需考慮出聲孔的面積 一般情況下 前聲腔越大 則出聲孔面積也應(yīng)該越大 當前聲腔過小時 還會造成一個問題 即出聲孔的位置對高頻的影響程度急劇增加 可能會給外觀設(shè)計造成一定的困難 綜上所述 結(jié)合手機設(shè)計的實際情況 前聲腔設(shè)計時 一般希望前聲腔的墊片壓縮后的厚度在0 3 1mm之間 44 3 出聲孔面積對鈴聲的影響出聲孔的面積 即在SPEAKER正面上總的投影有效面積 對聲音影響很大 而且開孔的位置 分布是否均勻?qū)β曇粢灿幸欢ǖ挠绊?其程度與前聲腔容積有很大關(guān)系 一般情況下 前聲腔越大 開孔的位置 分布對聲音的影響程度就越小 出聲孔的面積對頻響曲線的各個頻段都有影響 在不同條件下 對不同頻段的影響程度各不相同 當出聲孔面積小于一定的閾值時 整個頻響曲線的SPL值會急劇下降 即鈴聲的聲強損失很大 這在手機設(shè)計中是必須禁止的 當出聲孔面積大于一定閾值時 隨著面積增大 高頻波峰 低頻波峰都會向右移動 但高頻變化的程度遠比低頻大 低頻變化很小 即出聲孔面積的變化主要影響頻響曲線的高頻性能 對低頻性能影響不大 微型動圈式揚聲器件手機中的應(yīng)用 45 綜上所述 前聲腔 出聲孔面積設(shè)計推薦值如上表 表中最小值表示當出聲孔面積小于該值時 整個頻響曲線會受到較大影響 音量會極大衰減 有效范圍表示出聲孔面積在此范圍之內(nèi) 一般能滿足基本要求 需要強調(diào)是 如果出聲孔在前聲腔投影范圍內(nèi) 分布比較均勻 且過中心 那么可以取較小值 否則應(yīng)取偏大一些的值 建議在一般情況下 不要取有效范圍的極限值 微型動圈式揚聲器件手機中的應(yīng)用 46 4 后腔密閉性對鈴聲的影響后聲腔是否有效的密閉對聲音的低頻部分影響很大 當后聲腔出現(xiàn)泄漏時 低頻會出現(xiàn)衰減 對音質(zhì)造成損害 它的影響程度與泄漏面積 位置都有一定的關(guān)系 主要指手機內(nèi)部所構(gòu)成的聲腔或者泄漏孔對Speaker的性能或者聲音產(chǎn)生的影響 如下圖所示 聲孔 前腔 內(nèi)腔 泄漏孔等等都會對手機的整機音質(zhì)表現(xiàn)產(chǎn)生影響 首先要用RubberRing 即環(huán)形橡膠墊把Speaker與手機外殼密封起來 使聲音不會漏到手機內(nèi)腔 然后就是聲孔 前腔 內(nèi)腔的合理配合 泄漏孔主要是由SIM卡 電池蓋 手機外接插座等手機無法密封位置的聲漏等效而成的 泄漏孔以遠離Speaker為宜 即手機無法密封的位置要盡量遠離Speaker 這樣可以使得手機的整機的音質(zhì)表現(xiàn)較好 微型動圈式揚聲器件手機中的應(yīng)用 47 附錄一測試信號 我們?nèi)粘Ｓ龅降母鞣N語言 音樂等節(jié)目 往往是多個頻率組合在一起的瞬態(tài)過程 它的平均峰值因數(shù) 最大值與有效值之比 約為3 而噪聲信號本身是一個連續(xù)的無規(guī)信號 它的峰值因數(shù)也約為3 兩信號較為接近 因此 常用噪聲信號來作為模擬正常的語言和音樂節(jié)目信號 用來測試揚聲器的某些電聲特性 如頻率響應(yīng) 靈敏度 失真和壽命試驗等 其測試結(jié)果比用純音信號測試更接近實際使用情況 純音信號指瞬時電壓隨時間作正弦形變化的信號 E E0sin t 式中 E0是幅值 是角頻率 t是時間 是初相位 通常要求信號源的頻率從20Hz到20中kHz能連續(xù)變化 噪聲信號它是一種不規(guī)則的 間歇的或者是隨機的信號 一般噪聲信號有兩種 白噪聲和粉紅噪聲 48 附錄一測試信號 白噪聲的特性 它是一種無規(guī)噪聲 它的瞬時值是隨機變化的 它的幅值對時間的分布滿足正態(tài)分布 高斯分布 具有連續(xù)的噪聲譜 包含有各種頻率成分的噪聲 對音頻范圍而言 包含有從20Hz 20kHz的各種頻率成分 它的功率譜密度與頻率無關(guān) 即各頻率的能量分布是均勻的 它的等帶寬輸出的能量是相等的 它在線性坐標 等帶寬 中 輸出是一根平行于橫坐標的直線 它在對數(shù)坐標 等比例帶寬 中 輸出是按每倍頻程帶寬增加3dB的斜率而上升的 白 和 粉紅 這兩個詞是對噪聲頻譜而言的 是從光譜學中借用過來的 白 是指這種噪聲中包含有各種頻率的噪聲 并且它們的能量分布是均勻的 粉紅 是相對于 白 而言的 表示這種噪聲中低頻成分較多 49 附錄一測試信號 粉紅噪聲的特性 它與白噪聲一樣也是一種無規(guī)噪聲 也具有連續(xù)的噪聲譜 不同之處在于 它的功率譜密度與頻率成反比 在對數(shù)坐標中 其輸出為一水平直線 在線性坐標中 其輸出以每倍頻3dB下降 粉紅噪聲的低頻成分比白噪聲更豐富 從整個頻譜中所占的比例來看 50 受話器在手機面殼內(nèi)的腔體一般大致如圖所示受話器前端面都貼一個EVA膠墊 一方面作密封防止聲泄露 另一方面有粘性作定位 帶EVA墊的受話器放在手機面殼內(nèi)直徑為 K的腔體內(nèi) 腔體的臺階為H 在受話器背部一般也加一個EVA膠墊后加壓固定 一般施加在受話器背面的壓力不應(yīng)超過2N 附錄二受話器與手機面殼的配合關(guān)系 51 受話器與整機的配合關(guān)系 附錄二受話器與手機面殼的配合關(guān)系 受話器安裝在手機面殼內(nèi) 在受話器前蓋前面增加一個直徑為 K 高度為H的前腔和手機面殼前側(cè)在 N處n個小孔 從理論上分析增加了C R m三個元件 在一定的條件下當H小于0 3mm N處的n個小孔的直徑大于2mm以上時 小孔數(shù)目大于4時 C R m可略去不計 即受話器裝在手機面殼內(nèi)頻響與單體頻響基本上無明顯差別 手機面殼前側(cè)的腔體設(shè)計原則 應(yīng)該是盡量使受話器裝在面殼內(nèi)測試和不裝在面殼內(nèi)測試兩者一致或差別愈小愈好 要起到這目的 1 前腔臺階 EVA墊圈后 總高度H不超過1mm2 面殼前側(cè)孔徑宜大而少 不要小而少3 前腔內(nèi)徑 K 應(yīng)小于受話器前蓋直徑 52 附錄三揚聲器聲腔結(jié)構(gòu)設(shè)計 Speaker聲腔結(jié)構(gòu)設(shè)計 主要指手機內(nèi)部所構(gòu)成的聲腔或者泄漏孔對Speaker的性能或者聲音產(chǎn)生的影響 如下圖所示 聲孔 前腔 內(nèi)腔 泄漏孔等等都會對手機的整機音質(zhì)表現(xiàn)產(chǎn)生影響 首先要用RubberRing 即環(huán)形橡膠墊把Speaker與手機外殼密封起來 使聲音不會漏到手機內(nèi)腔 然后就是聲孔 前腔 內(nèi)腔的合理配合 泄漏孔主要是由SIM卡 電池蓋 手機外接插座等手機無法密封位置的聲漏等效而成的 泄漏孔以遠離Speaker為宜 即手機無法密封的位置要盡量遠離Speaker 這樣可以使得手機的整機的音質(zhì)表現(xiàn)較好 53 附錄三揚聲器聲腔結(jié)構(gòu)設(shè)計 聲腔設(shè)計建議 為使手機聲音純正穩(wěn)定 建議Speaker聲腔設(shè)計成密封腔 密封腔的容積應(yīng)大于或等于1 5倍的Speaker本體體積 越大越好 為確保Speaker聲壓頻響盡量少受聲腔出聲孔的面積大小的影響 聲腔出聲孔的面積應(yīng)大于或至少等于Speaker振膜有效面積的15 在考慮手機外觀的情況下越大越好 前側(cè)的腔體設(shè)計原則同受話器 舉例 13mmLoudSpeaker 聲孔總面積約3mm2 前腔高度0 4mm 1mm 泄漏孔總面積約5mm2 內(nèi)腔體積約5cm3 15mmLoudSpeaker 聲孔總面積約3 5mm2 前腔高度0 4mm 1mm 泄漏孔總面積約5mm2 內(nèi)腔體積約6cm3 16 18mmLoudSpeaker 聲孔總面積約4mm2 前腔高度0 4mm 1mm 泄漏孔總面積約5mm2 內(nèi)腔體積約7cm3 54 附錄三揚聲器聲腔結(jié)構(gòu)設(shè)計 55 附錄三揚聲器聲腔結(jié)構(gòu)設(shè)計 56 附錄三揚聲器聲腔結(jié)構(gòu)設(shè)計 57 附錄三揚聲器聲腔結(jié)構(gòu)設(shè)計 58 附錄五手機受話器 揚聲器主要零部件的分析介紹 動圈電聲器件結(jié)構(gòu)組成一般分為三部分 振動系統(tǒng) 磁路系統(tǒng)及輔助系統(tǒng) 一 振動系統(tǒng) 1 振膜 振膜是動圈電聲器件的聲輻射元件 是振動系統(tǒng)主要零件 振膜的特性直接影響電聲器件的各種電聲參數(shù) 音質(zhì)和耐環(huán)境可靠性 振膜的性能主要決定于材料 形狀和加工成型工藝 一般要求振膜材料見有如下三種基本特性 單位面積的質(zhì)量要小 即要求材料的密度 要小 振膜的機械強度要高 即材料的揚氏模量E要大 要有較大的內(nèi)阻尼 備注 比彈性率E 越大 振膜作活塞振動的頻率范圍越寬 輸出聲壓級也較高 59 振膜的形狀有圓形 橢圓形 也有跑道形 這些形狀的選擇主要取決于結(jié)構(gòu)要求及外形美的考慮 性能一般沒有多少差別 表面設(shè)計的各種花紋主要是增加振膜的有效輻射面積和振膜的剛性 2 音圈 音圈是動圈電聲器件力電轉(zhuǎn)換的主要零件之一 是動圈電聲器件力聲振動系統(tǒng)的策動源 音圈一般由漆包線繞制而成 線材有銅 鋁或銅包鋁線 銅線可焊性好 鋁線效率高 銅包鋁線可兼具兩者的優(yōu)點 音圈的軸向長度即高度對電聲器件的性能有重要影響 因為在電聲器件磁路氣隙導磁體表面附近的磁場分布并不是很均勻 音圈的電阻決定了產(chǎn)品的阻抗 阻抗作用是與整機功放輸出線路阻抗匹配 一個音圈的設(shè)計 通常是以器件的阻抗和音圈的直徑為基礎(chǔ) 再選擇恰當線徑的漆包線 計算出漆包線的總長 根據(jù)音圈的高度將這些漆包線分層繞制 附錄五手機受話器 揚聲器主要零部件的分析介紹 60 附錄五手機受話器 揚聲器主要零部件的分析介紹 二 磁路系統(tǒng) 作用 磁路系統(tǒng)提供振動音圈所必需的磁場 與音圈一起組成策動元件 通過電動力效應(yīng) 激發(fā)振動系統(tǒng)的機械振動 從而向空氣中輻射聲波 動圈電聲器件磁路基本上都是永磁磁路 永磁磁路主要由硬磁材料 磁體 和軟磁材料 導磁體 兩大類磁性材料組成 磁性材料的磁特性可用磁導率 r rm 磁飽和度 矯頑力 剩磁 磁能積等參量描述 通常要求軟磁材料在最大導磁率 rm 的點上工作 要求硬磁材料在最大能量點上工作 常用的軟磁材料有 電磁鐵 電工純鐵 硅鋼 鐵鎳合金 低碳鋼等 常用的硬磁材料有 鐵氧體 釹鐵硼 鋁鎳鈷等 61 附錄五手機受話器 揚聲器主要零部件的分析介紹 常用永磁材料的特性見下圖 鐵氧體磁鋼鋁鎳鈷磁鋼稀士磁鋼 62 附錄五手機受話器 揚聲器主要零部件的分析介紹 鐵氧體永磁材料的特性 1 Hc大 其矯頑力介于鋁鎳鈷永磁體和稀土永磁體矯頑力間 2 其主要原料為Fe2O3 BaCo3 SiCO3 材料豐富 價格便宜 特別是不