在全双工语音交互的系统中,功放的质量是非常重要的,因为AEC回声消除对信号失真
是非常敏感的。音频通路的整体谐波失真需要控制在5%以内。
对于整个系统的谐波失真来说,扬声器是最关键的因素,其次是功放,麦克风的很小;
推荐选择额定功率至少是最大驱动功率的两倍的扬声器,以便保证扬声器失真小。
1. 定义:
扬声器,俗称喇叭,是将电信号转换为声信号辐射到空气中的能量转换器件;
电—声转换,电能先转换为机械能,再转换为声能;
与麦克风正好相反(声—电转换),构成电声设备的两个终端;
是电声系统的出口,最薄弱的器件,对于音响效果而言,它是最重要的器件。
在整个电声系统中,重要性占比为:30~40%、50~60%、10~20%
2. 原理:
音频电能通过电磁,压电或者静电效应,使其纸盆或膜片振动并与周围的空气产
生共振(共鸣)而发出声音。
3. 分类:
按驱动方式:电动式(动圈式)、电磁式(舌簧式)、静电式(电容式)、压电式(晶体式)等;
按重放频带:低音、中音、高音、全频扬声器等;
按振膜形态:锥形、球顶型、带式、号筒形等;
按磁路结构:内磁、外磁、双磁、五磁扬声器等;
按产品用途:微型、多媒体、汽车扬声器等。
4. 构造
主要有锥体式和球顶式两种,各种不同功能的动圈式扬声器基本组件都一样:
固定架、导磁体、永久磁石、音圈、振动系、附件等组成。
5. 动圈式构造与原理
流过磁场内音圈的音频电流与永久磁场的相互作用会产生使锥盆轴向振动的力,
该作用力可用公式:F=BLI。电—力—机械振动—声音
其中:
B: 磁气隙中的磁感应强度.(单位:T)
L: 音圈导线的有效长度.(单位:m)
I: 流经音圈的电流.(单位:A)
在该作用力下,纸盆如一个整体运动。
6. 技术参数:额定阻抗
额定阻抗是一个由制造厂规定的纯电阻的阻抗,在确定信号源的有效电功率时,用它来替代扬声器;是指阻抗曲线上紧跟在第一个极大值后面的极小值,有4Ω、6Ω、8Ω、16Ω、32Ω、128 Ω等,是计算电功率的基准,一般扬声器本体上会标明;
阻抗的选择取决于前级功放电流的输出能力,一般来说大口径喇叭阻抗小。
额定功率:即正常工作的功率,超过功率失真严重容易发热损坏。
7. 技术参数:最低谐振点f0
也称共振频率,描述扬声器频率范围的下限,影响低音重放性,是其性能的一个重要参数;
在扬声器的阻抗模值随频率递增变化的曲线上,出现某一个阻抗极大值时的频率,一般是随其口径的增大而降低,振动系统质量越大谐振点越低。
8. 技术参数:频率响应
馈给扬声器以规定频率范围、规定电压值的粉红噪声信号时,扬声器在参数轴上离参数点规定距离处所产生的声压。频响曲线反应了扬声器在整个频域内的响应特性,最重要的评价标准。
SPL值:一般是在1K~4KHz之间取多个频点的声压值进行平均,反映了在同等输入功率的情
况下,扬声器输出声音强度的大小,它是频响曲线最重要的指标;
平坦度:反映了扬声器还原音乐的保真能力,作为参考指标;
f0处响度值:反映了低音的性能。
9. 技术参数:谐波失真
是由振幅非线性引起的一种失真,当扬声器输入某一频率的正弦信号时,扬声器输出的声信号中,除了原输入信号的基波成分外,还出现了2 倍,3 倍….于基波频率的信号。
谐波失真主要是由于扬声器的振动系统或磁路系统的非线性产生,这个值越小越好。
失真度曲线反映了在某一功率下, SPEAKER 在不同频率点输出信号的失真程度,它是次重要指标,一般情况下,100Hz~1KHz失真要小于10%,1KHz以上要小于3%。
10. 技术参数:灵敏度
单从参数角度看,灵敏度是一个反应扬声器电声转换效率的参数;
扬声器的灵敏度(dB/W)通常是指输入功率为1W的噪声电压时,在扬声器轴向正
面1m处所测得的声压大小,是衡量扬声器对音频信号中的细节能否重放的指标。
有源音箱的灵敏度一般在83db/w/m~92db/w/m之间。
作为Hi-Fi扬声器的灵敏度应该大于86dB/W。车载音箱要求也相对较高。
灵敏度的单位为分贝/瓦/米(dB/W/m),
低灵敏度:小于84dB/W/m
中灵敏度:大概87dB/W/m
高灵敏度:大于90dB/W/m
实际使用中,标称功率较大的音箱发出的声音居然比标称功率小的音箱音量小,除了
厂家虚标功率外,主要原因是扬声器的灵敏度大小不一样。
但是扬声器的灵敏度也不是越高越好,因为喇叭的高灵敏度和音质间存在一定的矛
盾,要想获得较高的灵敏度,在不大幅度提高成本的基础上,往往需要依靠降低喇叭
自身的控制力,低音的力度,还原力,失真等一系列参数来实现的。这就大大损伤了
有源音箱的音质。同时也不能说灵敏度越低的音箱音质越好。
灵敏度这个参数不能直观的反应音箱的音质。
11. 音频数据链路框图