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柏坤电子有限公司培训资料GREATWELLELECTRONICLIMITED关于扬声器原理首先,我们来谈谈如何认识一个扬声器,随着电子技术的发展,扬声器在不断地改进,扬声器品种繁多,若按扬声器换能原理来分类,则可为电磁式扬声器、励磁式扬声器、静电式扬声器，压电陶瓷式扬声器、电动式扬声器、挂画式平面扬声器。本书主要介绍电动式喇叭（耳机喇叭）。第一章扬声器的类型扬声器（喇叭）器件是一种电能与声转换器件，扬声器品种繁多,若按扬声器换能原理来分类,则可为电磁式扬声器、励磁式扬声器、静电式扬声器，压电陶瓷式扬声器、电动式扬声器、挂画式平面扬声器。一、电磁式扬声器电磁式扬声器（舌簧式）主要由永久磁铁（马早蹄形）、衔铁（舌簧）、线圈、纸盘和盆架等组成。电磁式扬声器的特点：灵敏度高，结构简单，成本低。但其阻抗高，频率特性差，较高和较低的音频都有发不出来，失真大，振幅小，声压低，承受功率在1/4-1/2W之间。这是一种老式扬声器，20世纪50年代农村广播网曾大量使用，现今已逐渐被电动式纸盘扬声器所取用。二、励磁式扬声器励磁式扬声器与永磁电动式扬声器相似，主要区别在于磁体部分。励磁式扬声器的大形线圈是整流系统中的扼流圈，它通过高电压大电流产生磁力，并与音频信号电流互相作用，推动音圈作活塞式振动，带动纸盘发出声音。这种扬声器主要用于老式交流电子管式收音机上。收音机不工作时，扬声器没有磁力存在；只当收音机工作，电流通过励磁线圈产生磁力时，扬声器才能正常工作。可见，这种扬声器的使用有着极大的局限性，现今逐渐被沟汰。三、静电式扬声器静电式中高频扬声器的工作原理极简单，它是以电容器原理制作而成，可以看做是一个能振动发声的电容器。按结构类型，静电扬声器可分单极式、推挽式和驻极式。1、单极式它用一块属板作固定极板，用导电材料制成轻且的动膜片作另一块电极（辐射极），两极板小，振动膜片采用金属箔或金属化涤纶薄制成。2、推挽式推挽式静扬声器是在单极式静电扬声器中增加地一电极而成。它用两块固定的电极板，振动电极片置于固定电极板之间。3、驻极体式驻极体式扬声器是将电容器的极板改用驻极体材料（如四氟乙烯、聚全氟乙烯等）制成的。其结构则与上述的静电扬声器相同。驻极体式静电扬声器最大的特点是不需要极化电压。静电式扬声器频响特性平坦，放音清晰，层次感极好，音质优美。但由于需要极化电压，目前低电压的晶体管扩大器中要增设这一极化电压设备，可以说，得不偿失。因此，普及和发展静电式扬声器有一定难度。四、压电陶瓷式扬声器压电陶瓷扬声器又称晶体式扬声器。它利用某些晶体式陶瓷材料的压电效应而制成。当在陶瓷体加上音频电压时，陶瓷片即向上或向下弯曲，产生与音频信号电压相对立的振动，利用振动，便可推动扬声器的纸盒作相应的振动，从而激励空气发出声音。陶瓷扬声器结构简单，没有线圈及磁铁，消耗功率小，灵敏度高，高频特性好，重量轻，体积小，制造容易，成本低，价格便宜。但工作不够稳定，性能脆弱易损坏，音质较差。由于振幅小频率高，声量不如电动式纸盒扬声器大，所以通常只作高音单元使用。如果与大纸盒粘合，则适用于农村有线广播网；若造得轻巧小型，则适合双声道四喇叭收录机作高频单元。在警示器中也经常用这种小高音扬声器，在家用音箱中有时也会有用到这种高音单元。五、电动式扬声器电动式（动圈式）扬声器广泛应用于音响系统中，是人们最熟悉的扬声器。按频率特性及其结构，可分为纸盆式、号筒式和球顶式三种。纸盆式又分为圆形、椭圆形及密封；高音号筒式有圆形、长方形等多种；球顶式分硬球顶及软球顶，其形状有凹形和凸形之分。（一）、电动式纸盆扬声器1、电动式纸盆低音扬声器当音频信号电流通过扬声器音圈时，音圈在磁隙中产生交变磁场。这种交变磁场与永久磁铁的磁场的相互作用，迫使音圈振动，驱动与音圈粘贴在一起的纸盆在空气媒质中振动而发出声音，实现电信号还原的功能。纸盆的机械振动其幅度跟输入音频电流大小成正比，且与输入的音频频率有关。2、双纸盆扬声器双纸盆扬声器的结构及为简单，只要将一个特殊的高音杯（喇叭口）型的小纸盆粘贴在大纸盆锥体中央即可。工作时，大纸盆产生振动，带动小纸盆发出良好的高音。3、同轴扬声器同轴扬声器单元的输出声压较接近，能在很宽的频带范围内保持平直的频响特性。因为两只扬声器分别工作城较窄频带上，所以较容易在频率响的不均匀度。利用这一特性，人们可以很容易在频率范围内获得高、低频域较宽的指向性，扩展立体声听音区域，放音频率达到听众耳朵相位失真很小，放音真实自然。概括地说，同轴扬声器单元重播音的特性接近原始声音特性。4、平板式扬声器除磁路结构外，平板式扬声器主要将传统式锥形振动盆改为平板形振动板，周边仍用折环，可造成圆形或方形。5、汽车扬声器汽车音响系统中的扬声器或扬声器系统与固定环境下使用的扬声器的要求有所不同。汽车内空间有限，运行中难免震动，且日晒雨淋，鉴于这种情况，实际当中要求汽车扬声器的功率要大，失真要小，且要有较宽的频响。6、椭圆形与鸭舌形扬声器椭圆形、鸭舌形纸盆所用的材料与圆锥形纸盆相同，其制造工艺相似。从电声性能上说，在狭长机体上可安装较大尺寸的椭圆形扬声器。（二）、电动式纸盆高音扬声器1、纸盆式高音扬声器纸盆式高音单元主要与中小型音箱配套组成全频带放音系统，一般不单独使用，纸盆高音单元一般与低音单元合装于同一箱体催，当工作时，低音单元背面有强劲声波会对高音单元产生干涉，所以高音单元的背面采用全封闭形式，以有效地消除这一不良影响。2、纸盆式中音扬声器要由一个扬声器有效地重放20Hz-20kHz如此宽的频带不可能的。为此，将全频带分成独立的3段，再用音箱将3个不同的输出频段的单元合成全频域系统，以获得各自的重放效果。适用于收音机、电视机及广播系统中。（三）电动式球顶形高音扬声器1、半球顶式高音扬声器球顶形振膜与锥体形振膜扬声器的区别，在于其振膜形状不是锥体形，而是近是似半球顶，因此又称球顶（半球顶）振膜高音扬声器。这种扬声器可分为硬球顶和软球顶2种，可做成中高音扬声器，其高音频率为2500Hz-20kHz，中音频率为500-5000Hz。2、蘑菇形铝带超高音扬声器（四）、电动式号筒形高音扬声器第二章扬声器结构扬声器（喇叭）品种非常多，其结构也不尽相同，这里我们主要介绍耳机喇叭的结构和工作原理，要获得高质量，主要取决于元件的质量以及结构上合理的配套和装配工艺。耳机常用的规格有Ф10；Ф13；Ф15;Ф16;Ф30,下按磁路结构、振动结构分述。下面介绍一种常用Ф16带盖立体声喇叭。喇叭结构（如右图）1、塑胶盖子2、振动膜（振动板）3、线圈4、空心钉（铆钉）5、华司6、钕铁硼磁体7、约克（喇叭五金体）8、PCB一、磁路系统结构磁路的种类磁铁是喇叭（扬声器）的主要元件，其质量的优劣对喇叭的特性影响很大，目前广泛采用的磁体有以下几种。1、铁氧体磁铁氧体磁又称铁淦氧。它以铁粉为主，与其他一种或多种金属氧化物，经研磨成粉末，混合压模、烧结成钡铁氧体、锶铁氧体、锶钙铁氧体等，最后充磁而成。2、合金磁有镍钴磁、铝镍钴磁等多种。镍磁是传统的磁种，这种合金磁的磁性强，剩磁磁性好，可重复充磁。合金磁的造价高，但其磁性能较铁氧体强，可制成小体积，一般安装在小口径扬声器导磁夹板内部，通常称为内磁式扬声器。3、钕铁硼磁体这是美国西岸航空航天技术公司用于AURA系统的一种磁能特强的新磁种。它的磁性强铁氧体10倍以上，用这种磁体做成的喇叭，可以大大提高喇叭承受功率及振幅度，其重量及体积也可相对地减小。然而，钕铁硼材料的价格为常规磁体的7-8倍。此外，其抗腐蚀性差，容易氧化，且热稳定性差；矫顽力特强，精通充磁机难以将其磁分子排列充磁。二、振动系统结构2345678（一）振动膜（振动板）振动膜是喇叭电—力—声系统的终端。音频信号输入扬声器后，在磁场的作用下，音圈沿轴上下运动，推动振动膜在空气中振动并发出声音向空间传播。耳机常用振动膜结构如下图示：1、振动膜的形状1-1、目前耳机喇叭行业振动膜的尺寸常见的有Ф12.6,Ф14.15、Ф15.4等；相对来讲直径越大，低音越丰富。1-2、振动膜的厚度常见的有，6μm（微米）、9μm（微米）、12μm（微米），15μm（微米）；在耳机喇叭中振动膜的厚度越簿低音就越丰富，比如相等直径的振动膜6μ与比9μ相比，6μ振动膜低音比9μ的丰富。★不带铜环型★带铜环型（二）线圈音圈在振动系统起着极其重要的作用。音圈处于磁隙中，当音频信号电流通过音圈时，与磁场产生作用，音圈振动推动振动膜辐射声音，向空间传播。由于音圈长期处于狭窄的磁隙中，需承受大电流，像活塞似地长时间运动，故会产生大量的热量。同时若音圈稍偏离中心，，则极易碰擦丙侧，甚至损坏音圈。线圈的形状如下图。1、常见的耳机喇叭线圈直径有Ф6.0mm,Ф7.0mm,Ф7.3mm等,一般由设计工程计算而得。2、线圈常见的阻抗有16Ω，32Ω，150Ω等。3、线圈的漆包线的直径常见有Ф0.025mm;Ф0.035mm;Ф0.045mm;Ф0.05mm等。4、线圈的材质有铜漆包线和铝线，在耳机喇叭常用的为漆包铜线。5、线圈的大小。线圈直径越大，用的铜线越粗，承受功率越大，散热越好。线圈直径越小，则反之。6、耳机喇叭承受功率一般在4-10mw,如果大于10mw（大电流）上下振动，振动膜会损坏。第三章电子学基础电子学基本知识在任何扩音系统的实践与应用中都是必不可少的。这个题目很大，但在扩声系统的主题范围内是有限的，即只涉及电子系统和负载之间的相互作用。一、电力率和欧姆定律在直流电路中，会常遇到下列电量参数和符号。电量名称单位符号功率瓦特（W）P电流安培（A）I电压伏特（V）U电阻欧姆（Ω）R电功率公式：P=U*I欧姆定律：U=I*R由这两个表达方式可有多种表达方式：P=UI=I2R=U2/R二、分贝在电子技术和声学中，经常用到分贝的概念，从信号电平到放大器的增益，从声压级到声强级，从电流、电压到电功率的计算。在电声领域中使用更是广泛，其原因是分贝值能直接反映听觉对声音强弱的感受，此外它还能使系统的计算更为简便。分贝的其本表达方式是把两个具有功率含义量的比取对数，即lgA/B，得出的这个物理量称为“贝尔”（Bel），在使用中，贝尔这个单位太大，运用不方便，因此起用了它的1/10作其本单位，这就是“分贝”（dB）,dB=10lgA/B。第四章声学基础声音是一种波，所以又叫声波，人耳能感受到的声波频率范围经过大量试验，普遍认为是20Hz-20kHz，频率超过20kHz的波称超声波，人耳不会感觉到。频率低于20Hz的波人耳也感觉不到，称其为次声波。一、声音信号的特性语言和音乐信号都是不规则的随机信号，由基频信号和各种诣波（泛音）成分组成。要“原质原味”地重放这些随机音频信号，扩声音响系统必须具有符合语言和音乐的平均特性，其中最重要的三个特性是平均频谱特性（频率响应特性）、平均声压级和声音的动态范围。1、人声信号人声是一种典型的随机信号，它与人的生理特点、情绪和语言内容等因素有关。1-1语言基音的频率范围为130-350Hz，包括全部泛音（诣波）的频率范围为130-4000Hz，如图所示。1-2演唱歌声的频率范围比较宽，可分为男低音、男中音、男高音、女高音和女中高等5个声部。他们的的基音频率范围从80-1100Hz，包括全部泛音（诣波）的频率范围可达80-8000Hz。5个声部的基音频率范围分别为：82-294Hz；110-392Hz；147-523Hz；196-698Hz和262-1047Hz。1-3声压级正常谈话时语言的声功率为1μW，频率/Hz图：汉语普通话的平均频谱大声讲话时可增加到1mW。正常讲话时与讲话人相距1m时的平均声压为65-69dB。1-4动态范围语言的动态范围（最大声压级与最小声压级之差值）为30-40Db。2、音乐信号音乐信号的频率范围很宽。它与乐器的类型有关。在乐器中管风琴具有最宽的基音范围，从16-9000Hz。其次是钢琴，它的基音频率范围为27.5-4136Hz。民族乐器的基音范围为100-2000Hz。打击乐器能产生更高频率的声音。所有的乐器都包含有丰富