能量变换器件.docx

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能量变换器件

能量变换器件

　电池配合、可作为人造卫星、宇宙飞船、航标灯、无人气象站等设备的电源；也可做电子手表、电子计算器、小型号汽车、游艇等的电源。

　　一、电/声转换器

　　1．扬声器、话筒等

（1）扬声器俗称为喇叭，应该是大家熟悉不过的器件了，它是收音机、录音机、音响设备中的重要元件。

常见的扬声器有动圈式、舌簧式、压电式等好几种，但最常用的是动圈式扬声器（又称电动式）。

而动圈式扬声器又分为内磁式和外磁式，因为外磁式便宜，通常外磁式用得多。

当音频电流通过音圈时，音圈产生随音频电流而变化的磁场，在永久磁铁的磁场中时而吸引时而排斥，带动纸盆振动发出声音。

（2）扬声器在电路图中的符号很形象。

音响用的扬声器大多要求大功率、高保真。

为完美再现声响，扬声器又被分为专用的低音、中音、高音，以各司其职。

低音扬声器的纸盆不再由单一的材料构成，出现了布边、尼龙边和橡皮边等扬声器，使纸盆更有弹性，低音更加丰富。

号筒式扬声器、球顶高音扬声器使高音更加清晰。

另外还有一种全频扬声器，它将高、低音扬声器做在了一起。

　　（3）扬声器上一般都标有标称功率和标称阻抗值，例如0.25W8W。

一般认为扬声器的口径大，标称功率也大。

在使用时，输入功率最好不要超过标称功率太多，以防损坏。

万用表R1电阻档测试扬声器，若有咯咯声发出说明基本上能用。

测出的电阻值是直流电阻值，比标称阻抗值要小，是正常现象。

　　2.压电陶瓷片

（1）还有一种压电陶瓷片，也是一种发声元件，它利用压电效应工作，既可以作发声元件又可以作接收声音的元件。

而且它很便宜，生日卡上的发声元件就是它。

压电陶瓷片是在圆形铜底板上涂覆了一层厚约1mm的压电陶瓷，再在陶瓷表面沉积一层涂银层，涂银层和铜底板就是它的两个电极。

压电陶瓷有一个奇妙的特性－压电效应：

如将它弯曲，它的表面就会出现异种电荷，如反向弯曲，电荷的极性也会相反。

奇妙的是如果在压电陶瓷片的两个电极上施加一定的电压，它就会发生弯曲，当电压方向改变时，弯曲的方向也随之改变。

（2）利用压电效应，有了一种声-电，电-声转换的两用器件，可以当话筒用：

对压电陶瓷片讲话，使它受到声波的振动而发生前后弯曲，当然人的眼睛分辨不出这种弯曲，在压电陶瓷片的两电极就会有音频电压输出。

相反地，把一定的音频电压加在压电陶瓷片的两极，由于音频电压的极性和大小不断变化，压电陶瓷片就会产生相应的弯曲运动，推动空气形成声音，这时候，它又成了喇叭。

　　（3）压电陶瓷片作为一种电子元件，在新买来的时候，是不带引线的，需要自己焊接。

一般采用多股软线，先剥头搪锡，焊接是要求速度快，焊点小，否则容易损坏压电陶瓷片娇嫩的镀银层。

　　（4）还有一种在BP机、小闹钟里广泛应用的讯响器实质上也是电磁式的。

　　（5）话筒有电容式的、动圈式的等等，常用的卡拉OK话筒一般都是动圈式的，其实它是动圈式扬声器的反应用，不信你可以把动圈话筒接到WALKMAN的耳机输出端试试能不能发声。

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SPEAKER发音原理：

线圈和振膜连在一起，在脉冲电路与

磁场作用下，产生电磁感应，因而

产生驱动力，振膜受力后振动，压迫

空气，产生声音。

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扬声器结构设计问题除了良好的密封之外，还需要注意以下

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受话器内部结构与SPK结构很相似，区别：

无需后音腔、无后出音孔所以，所有SPK都可以通过硬件改变成REC用

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REC发音原理：

线圈和振膜连在一起，在音频电流与磁场作用下，产生电磁感应，因而产生驱动力，振膜受力后振动，压迫空气，产生声音。

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受话器结构设计问题

出音孔：

面积≥1.5mm2,孔宽≥0.6mm；圆孔≥φ1.0\

前音腔：

密封，距离出音孔最好控制在1mm内

后音腔：

对声音影响不大，可以不需要

麦克风种类：

      焊接式

      弹簧式

      FPC

      SMT

MIC：

内部结构

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MIC结构设计问题

MIC出声孔面积≥1.0mm2或者圆孔≥φ1.0

MIC前端密封非常重要，最好垫海棉将其完全密封

正面孔：

好装配，容易密封

侧面孔：

往往需要倾斜装配，容易装配原因产生密封不好

SPK&REC（受话器与麦克风）二合一

种类

单面发声：

SPK和REC发声在同一面

          （直板机）

双面发声：

SPK和REC发声不在同一面

          （直板机、翻盖机）

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声学器件常见的问题--------啸叫

啸叫现象：

lookback测试回路中的啸叫：

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壳体内部回环

1、多发生在无后音腔\或者后音腔密封不好

2、SPK后音腔密封

3、MIC前端密封

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壳体外部回环

1、软件抑制，降低SPK音量    MIC灵敏度

2、前期ARCH时尽量将两个器件远离，在立体面上远离

通过以上，我们基本上清楚，喇叭跟天线具有类似的功能，就是起能量转换作用，其中喇叭是关键器件，它是电能到声能的根本，但是附属器件音腔决定了它的最大输出功率和频率响应，接下来我们主要讨论音响系统是如何获得最大能量的。

先举一个例子，我们用手拍空气，对空气做功基本上等于0，假如我们拿一把特别大的扇子，扇不动，对空气做功也等于0。

对空气做功其实就是对空气发声，假如这个频率在我们能够听到的范围内，就是声音了。

那么通过上面的例子可以说明，用手对空气做功有一个极点，也就是说有一个最大值。

我们用以下公式来看：

P ＝ F × V

P为功率，对外界做功的功率，F为力的大小，V为速度。

这个公式说明F太小，或者V太小，都不可能对外做功，只有两个值乘积项决定对外的功率。

接下来我们看看喇叭是不是跟手一样，就是一个振膜加一个动力线圈，振膜决定这个扇子的面积大小，动力线圈相当于人的力。

因为喇叭的振膜是不可能变的，除非换个喇叭，在喇叭振膜，电能信号的频率一定的情况下，我们来描述这个音响系统应该如何提高输出能量：

对比P ＝ F × V公式，我们对喇叭提出一个具体对外做功的简易公式。

因为F正比振膜面积（S），所以写成 F ＝ K × S，K为系数。

V由喇叭的动力线圈决定，动力线圈的动力由电场产生，动力线圈的阻力由两部分产生，一是空气对振膜的阻力（K×S），反对振膜震动，而是喇叭自身振膜的弹力反对振膜震动（Fz）。

对于音响系统来说K×S一般远远小于Fz。

这个原因如下。

看一个音响系统，动不动就是100W之类的，而声音大小也没有多少，据说一个人一年高声唱歌，产生的能量只能烧一壶水，可见声音的能量还是很少很少的，绝大部分的音响系统，它的能量都消耗在喇叭上，发热了。

所以空气不能影响动力线圈，可以认为V一定。

那么公式就成了P ＝ K × S * V

因为信号一定，喇叭的振膜面积S也一定，若想改变P，则只能改变K，目的是提高K，其实K就由音腔决定，如下：

假如我们现在的空气密度增加一倍，则K增加一倍，假如只对一部分空气做功，则产生的力就能提升，这是因为空气动力学原理dV / V = dF / F,也就是说在一定的空间内对空气做功，空气体积的变化跟力的变化成正比。

这个就是音腔原理，就是要划出一部分空气，提高K值，让喇叭对这部分空气做功，产生声音，之后这部分能量再传到整个空间中，在这儿音腔当作了能量传递的中间环节。