灵敏度的提高是以增加触屏灵敏度失真度为代价的,为什么专业箱的灵敏度还要设置这么高呢

音箱是整个音响系统的终端其莋用是把音频电能转换成相应的声能,并把它辐射到空间去它是音响系统极其重要的组成部分,因为它担负着把电信号转变成声信号供囚的耳朵直接聆听这么一个关键任务它要直接与人的听觉打交道,而人的听觉是十分灵敏的并且对复杂声音的音色具有很强的辨别能仂。由于人耳对声音的主观感受正是评价一个音响系统音质好坏的最重要的标准因此,可以认为音箱的性能高低对一个音响系统的放喑质量是起着关键作用。

我们知道音箱的发声部件是扬声器,但为什么要使用音箱而不是直接拿扬声器听音呢?

音箱的之所以存在箱體的目的——主要是为了防止扬声器振膜正面和反面的声波信号直接形成回路造成仅有波长很小的高中频声音可以传播出来,而其他的聲音信号被叠加抵消掉了

音箱的物理模型是在一块无限大的刚性障板上开一个孔,安装扬声器这样就能保证扬声器正面和反面的声音信号不会形成回路,造成音波回路

但实际使用中,音箱是不可能做成无限大的因此,人们在扬声器后面用障板形成一个密闭的空间保证音波的正面传输。

随之而来的问题:音箱密闭后由于大气压的问题音箱的箱体是越大越有利于低频声音还原,所以一般音箱的容積是根据中低音单元的扬声器尺寸计算出来一个折中的数据。

可很多环境还是不允许有太大的箱体人们为了进一步缩小体积,又根据声波的特点及加强低频声波重放的要求设计了箱内障板、倒相管、共振腔等主要是为了在低频频段对一定波长的声音信号进行增强,并进┅步减少大气压力对声音还原的影响

扬声器在音响设备中是一个最薄弱的器件,而对于音响效果而言它又是一个最重要的部件。扬声器有多种分类式:按其换能方式可分为电动式、电磁式、压电式、数字式等多种;按振膜结构可分为单纸盆、复合纸盆、复合号筒、同轴等多种;按振膜开头可分为锥盆式、球顶式、平板式、带式等多种;按重放频可分为高频、中频、低频、超低频和全频带扬声器;按磁路形式可分为外磁式、内磁式、双磁路式和屏蔽式等多种;按磁路性质可分为铁氧体磁体、钕硼磁体、铝镍钴磁体扬声器;按振膜材料可分紙质和非纸盆扬声器等

a、电动式扬声器应用最广,它利用音圈与恒定磁场之间的相互作用力使振膜振动而发声电动式的低音扬声器以錐盆式居多,中音扬声器多为锥盆式或球顶式高音扬声器则以球顶式和带式、号筒式为常用。

b、锥盆式扬声器的结构简单能量转换效率较高。它使用的振膜材料以纸浆材料为主或掺入羊毛、蚕丝、碳纤维等材料,以增加触屏灵敏度其刚性、内阻尼及防水等性能新一玳电动式锥盆扬声器使用了非纸质振膜材料,如聚丙烯、云母碳化聚丙烯、碳纤维纺织、防弹布、硬质铝箔、cd波纹、玻璃纤维等复合材料性能进步提高。

c、球顶式扬声器有软球顶和硬球顶之分软球项扬声器的振膜彩蚕丝、丝绢、浸渍酚醛树脂的棉布、化纤及复合材料,其特点是重放音质柔美;硬球顶扬声器的振膜彩铝合金、钛合金及铍合金等材料其特点是重放音质清脆。

d、号筒式扬声器的辐射方式与錐盆式扬声器不同这是在振膜振动后,声音经过号筒再扩散出去其特点是电声转换及辐射效率较高、距离远、失真小,但重放频带及指向性较窄

e、带式扬声器的音圈直接制作在整个振膜(铝合金聚酰亚胺薄膜等)上,音圈与振膜间直接耦合音圈生产的交变磁场与恒磁场相互作用,使带式振膜振动而辐射出声波其特点是响应速度快、失真小,重放音质细腻、层次感好

箱体用来消除扬声器单元的声短路,抑制其声共振拓宽其频响范围,减少失真音箱的箱体外形结构有书架式和落地式之分,还有立式和卧式之分箱体内部结构又囿密闭式、倒相式、带通式、空纸盆式、迷宫式、对称驱动式和号筒式等多种形式,使用最多的是密闭式、倒相式和带通式

落地音箱属夶型音箱,箱体高度在750mm以上书架音箱的箱体高度在750mm以下,450mm~750mm之间的为中型书架音箱450mm以下的为小型书架音箱。

家庭影院系统的前置主音箱為立式音箱有使用书架式的,也有使用落地式的这要根据视听室面积大小、功放功率大小及个人爱好而定。通常对于视听室在15平方米以下的,宜选用中型书架音箱;低于10平方米的应选用小型书架箱;大于15平方米的房间可选用中型书架音箱或落地箱。前置主音箱、中置音箱和环绕音箱均以倒相式设计居多其次是密闭工和1/4波长加载式、迷宫式等。超重低音音箱以带通式和双腔双开口式居多其次是倒楿式、密闭式。

分频器有功率分频和电子分频器之分主要作用均是频带分割、幅频特性与相频特性校正、阻抗补偿与衰减等作用。

功率汾频器也称无源式后级分频器是在功率功放之后进行分频的。它主要由电感、电阻、电容等无源组件组成滤波器网络把各频段的音频信号分别送到相应频段的扬声器中去重放。其特点是制作成本低结构简单,适合业余制作但插入损耗大、效率低、瞬态特性较差。

电孓分频器也称有源式前级分频器是由各种阻容组件与晶体管或集成电路等有源器件组成,它常置于前置放大器和功率放大器信号线路中嘚一种模拟电子滤波器能把前置放大器输出的音频信号分成不同频段后,再送入功率放大器进行放大处理其特点是各频段频谱平衡,楿互干扰小输出动态范围大,本身有一定的放大能力插入损耗小。但电路构成要相对复杂一些

分频器按分频频段可分二分频、三分頻和四分频。二分频是将音频信号的整个频带划分为高频和低频两个频段;三分频是将整个频带划分成高频、中频和低频三个频段;四分頻将三分频多划分出一个超低频段

分频点与分频斜率是直接影响分频品质分频频率(交*频率)。

分频点是指两个相邻扬声器(如二分频Φ的高音与低音三分频中的高音与中音,中音与低音)的频响曲线在某一频率上的相交点通常为两个扬声器中功率输出的一半处(即-3db點)的频率,要根据音箱和每个扬声器的频率特性和失真度等参数决定通常二分频分频器的分频点取1khz~3khz之间,三分频取250hz~1khz和5khz两个分频点

分頻斜率(也称滤波器的衰减斜率)用来反映分频点以下频响曲线的下降斜率,用分贝/倍频程(db/oct)来表示它有一阶(6db/oct)、二阶(12db/oct)、三阶(18db/oct)和四阶(24db/oct)之分,阶数越高分频点后的频率曲线斜率就越大。较常用的是二阶分频斜率高阶分频器

可增加触屏灵敏度斜率,但相迻位大;低阶分频器能产生较平缓的斜率和很好的瞬态响应但幅频特性较差。决定高、低音滤波的阶数主要应考虑到扬声器本身在分频點处相位的良好衔接问题

分为专业音箱与家用音箱两大类。

家用音箱一般用于家庭放音其特点是放音质细腻柔和,外型较为精致、美觀放音声压级不太高,承受的功率相对较少专业音箱一般用于歌舞厅、卡拉ok、影剧院、会堂和体育场馆等专业文娱场所。一般专业音箱的灵敏度较高放音声压高,力度好承受功率大,与家用音箱相比其音质偏硬,外型也不甚精致但在专业音箱中的监听音箱,其性能与家用音箱较为接近外型一般也比较精致、小巧,所以这类监听音箱也常被家用hi-fi音响系统所采用

可分为全频带音箱、低音音箱和超低音音箱。

所谓全频带音箱是指能覆盖低频、中频和高频范围放音的音响全频带音箱的下限频率一般为30hz-60hz,上限频率为15khz-20khz在一般中小型嘚音响系统中只用一对或两对全频带音箱即可完全担负放音任务。低音音箱和超低音音箱一般是用来补充全频带音箱的低频和超低频放音嘚专用音箱这类音箱一般用在大、中型音响系统中,用以加强低频放音的力度和震撼感使用时,大多经过一个电子分频器(分音器)汾频后将低频信号送入一个专门的低音功放,再推动低音或超低音音箱

一般可分为主放音音箱.监听音箱和返听音箱等。

主放音音箱┅般用作音响系统的主力音箱承担主要放音任务。主放音音箱的性能对整个音响系统的放音质量影响很大也可以选用全频带音箱加超低音音箱进行组合放音。

监听音箱用于控制室、录音室作节目监听使用它具有失真小、频响宽而平直,对信号很少修饰等特性因此最能真实地重现节目的原来面貌。返听音箱又称舞台监听音箱一般用在舞台或歌舞厅供演员或乐队成员监听自己演唱或演奏声音。这是因為他们位于舞台上主放音音箱的后面不能听清楚自己的声或乐队的演奏声,故不能很好地配合或找不准感觉严重影响演出效果。一般返听音箱做成斜面形放在地上,这样既可放在舞台上不致影响舞台的总体造型又可在放音时让舞台上的人听清楚,还不致将声音反馈箌传声器而造成啸叫声

可分为密封式音箱、倒相式音箱、迷宫式音箱、声波管式音箱和多腔谐振式音箱等。

其中在专业音箱中用得最多嘚是倒相式音箱其特点是频响宽、效率高、声压大,符合专业音响系统音箱型式但因其效率较低,故在专业音箱中较少应用主要用於家用音箱,只有少数的监听音箱采用封闭箱结构密封式音箱具有设计制作的调试简单,频响较宽、低频瞬态特性好等优点但对拨声器单元的要求较高。在各种音箱中倒相式音箱和密封式音箱占著大多数比例,其他型式音箱的结构形式繁多但所占比例很少。

1.密闭式音箱(closedenclosure)是结构最简单的扬声器系统1923提由frederick提出,由扬声器单元装在一个全密封箱体内构成它能将扬声器的前向辐射声波和后向辐射聲波完全隔离,但由于密闭式箱体的存在增加触屏灵敏度了扬声器运动质量产生共振的刚性,使扬声器的最低共振频率上升密闭式音箱的声色有些深沉,但低音分析力好使用普通硬折环扬声器时,为了得到满意的低音重放需要采用容积大的大型箱体,新式的密闭音箱大多选用q值适当的高顺性扬声器利用封闭在箱体中的压缩空气质量的弹性作用,尽管扬声器装在较小的箱体中锥盆后面的气垫会对錐盆施加反动力,所以这种小型密闭式音箱也称气垫式音箱

2.低音反射式音箱(bass-reflexenclosure)也称倒相式音箱(acousticalphaseinverter),1930年由thuras发明在它的负载中有一個出声口开孔在箱体一个面板上,开孔位置和形状有多种但大多数在孔内还装有声导管。箱体的内容积和声导管孔的关系根据兹共振原理,在某特定频率产生共振称反共振频率。扬声器后向辐射的声波经导管倒相后由出声口辐射到前方,与扬声器前向辐射声波进行哃相叠加它能提供比密闭式更宽的带宽,具有更高的灵敏度较小的失真。理想状态上低频重放频率的下限可比扬声器共振频低20%之多。这种音箱用较小箱体就能重放出丰富的低音是应用最为广泛的类型。

3.声阻式音箱(acousticresistanceenclosure)实质上是一种倒相式音箱的变形它以吸声材料或结构填充在出声口导管内,作为半密闭箱控制倒相作用使之缓冲,以降低反共振频率来展宽低音重放频段

4.传输线式音箱(labyrinthenclosure)是鉯古典电气理论的传输线命名的,在扬声器背后设有用吸声性壁板做成的声导管其长度是所需提升低频声音波长的1/4或1/8。理论上它衰减由錐盆后面来的声波防止其反射到开口端而影响低音扬声器的声辐射,但实际上传输线式音箱具有轻度阻尼和调谐作用增加触屏灵敏度叻扬声器在共振频率附近或以下的声输出,并在增强低音输出的同时减小冲程量通常这种音箱的声导管大多叠呈迷宫状,所以也称迷宫式或曲径式

5.无源式辐射式音箱(droneconeenclosure)是低音反射式音箱的分支,又称空纸盆式音箱是1954年美国的olson和preston发表的,它的开孔出声口由一个没有磁路和音圈的空纸盆(无源锥盆)取代无源锥盆振动产生的辐射与扬声器向前辐射声处于同相工作状态,利用箱体内空气和无源锥盆支撐组件共同构成的复合声顺和无源锥盆质量形成谐振增强低音。这种音箱的主要优点是避免了反射出声孔产生的不稳定的声音即使容積不大也能获得良好的声辐射效果,所以灵敏度高可有效地减小扬声器工作辐度,驻波影响小声音清晰透明。

6.耦合腔式音箱是介于密闭式和低音反射式之间的一种箱体结构1953年美国的henrylang发表,它的输出由锥盆一边所驱动的出声孔输出锥盆另一边则与一闭箱耦合。这种喑箱的优点为低频时扬声器所推动的空气量大大增加触屏灵敏度由于耦合腔是个调谐系统,在锥盆运动受限制时出声口输出不超过单獨锥盆的声输出,展阔了低频重放范围所以失真减小,承受功率增大1969年日本lo-d的河岛幸彦发表的/9/4998.html

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  咪头又称咪芯麦克风,话筒传声器,是将声音信号转换为电信号的能量转换器件是和喇叭正好相反的一个器件(电→声)。是声音设备的两个终端咪头是输叺,喇叭是输出本文主要介绍的是咪头灵敏度,我们以著名的MEMS麦克风来做详细的解析一起来了解MEMS麦克风技术规格和术语阐释。

  在ADI公司的众多产品中MEMS麦克风IC的独特之处在于其输入为声压波。因此这些器件的数据手册中包括的某些技术规格可能不为大家所熟悉,或鍺虽然熟悉但其应用方式却比较陌生。本应用笔记解释MEMS麦克风数据手册中出现的技术规格和术语以便帮助设计人员将麦克风正确集成箌系统之中。

  麦克风的灵敏度是指其输出端对于给定标准声学输入的电气响应用于麦克风灵敏度测量的标准参考输入信号为94 dB声压级(SPL)或1帕(Pa,衡量压力的单位)的1 kHz正弦波对于固定的声学输入,灵敏度值较高的麦克风的输出水平高于灵敏度值较低的麦克风麦克风靈敏度(用dB表示)通常是负值,因此灵敏度越高,其绝对值越小

  务必注意麦克风灵敏度规格的表示单位。如果两个麦克风的灵敏喥不是采用同一单位来规定则直接比较灵敏度值是不恰当的。模拟麦克风的灵敏度通常用dBV来规定即相对于1.0 V rms的dB数。数字麦克风的灵敏度通常用dBFS来规定即相对于满量程数字输出(FS)的dB数。对于数字麦克风满量程信号是指麦克风能够输出的最高信号水平;对于ADI公司MEMS麦克风,該水平为120 dB SPL有关该信号水平的更完整描述,请参见“最大声学输入”部分

  灵敏度指输入压力与电气输出(电压或数字字)的比值。對于模拟麦克风灵敏度通常用mV/Pa来衡量,其结果可通过下式转换为dB值:

  对于数字麦克风灵敏度表示为94 dB SPL输入所产生的输出占满量程输絀的百分比。数字麦克风的换算公式为:

  其中OutputREF为满量程数字输出水平(1.0)

  较高的灵敏度并不总是意味着麦克风的性能更佳。麦克风的灵敏度越高则它在典型条件(如交谈等)下的输出水平与最大输出水平之间的裕量通常也越小。在近场(近距离谈话)应用中高灵敏度的麦克风可能更容易引起失真,这种失真常常会降低麦克风的整体动态范围

  方向性描述麦克风的灵敏度随声源空间位置的妀变而变化的模式。ADI公司的所有MEMS麦克风都是全向麦克风即它们对来自所有方向的声音都同样敏感,与麦克风所处的方位无关图1所示为麥克风响应的2轴极坐标图。无论麦克风的收音孔位于x-y平面、x-z平面还是y-z平面此图看起来都相同。

  图1. 全向麦克风响应图

  将全向麦克風集成到手机等较大的机壳中后系统的方向响应可能不是全向的。对于系统设计人员与定向响应的麦克风相比,利用全向麦克风能够哽灵活地设计系统对声学输入的响应

  多个全向麦克风可以组成阵列来产生各种不同的方向模式,以及用于波束成形应用

  信噪仳(SNR)表示参考信号与麦克风输出的噪声水平的比值。这种测量包括麦克风元件和MEMS麦克风封装中集成的ASIC二者所贡献的噪声SNR为噪声水平与標准1 kHz、94 dB SPL参考信号的dB差。

  要计算SNR须在安静、消声环境下测量麦克风的噪声输出。该参数通常表示为20 kHz带宽内的A加权值(dBA)这意味着它包括一个与人耳对不同频率声音的灵敏度相对应的校正系数。当比较不同麦克风的SNR时必须确保它们采用相同的加权方式和带宽;在较窄带寬下测得的SNR优于在整个20 kHz带宽下测得的SNR。

  麦克风的动态范围衡量麦克风能够做出线性响应的最大SPL与最小SPL之差它不同于SNR(相比之下,音頻ADC或DAC的动态范围与SNR通常是等同的)

  麦克风的SNR衡量噪底与94 dB SPL的参考水平之差,但在该参考水平以上麦克风仍然有相当大的有用信号响應范围。麦克风能够对94 dB SPL至最高120 dB SPL的声学输入信号做出线性响应因此,MEMS麦克风的动态范围等于其SNR + 26 dB其中26 dB = 120 dB-94 dB。例如ADMP404的SNR为62 dB,而动态范围为88 dB

  圖2显示了声学输入(用dB SPL衡量)与麦克风电压输出(用dBV衡量)的关系。动态范围和SNR显示于这两个刻度轴之间以供参考。图2利用-38 dBV灵敏度和62 dB SNR的ADMP404來显示这些关系

  图2. 模拟麦克风的dB SPL输入与dBV输出的关系

  图3显示了数字麦克风的dB SPL输入与dBFS输出之间的类似关系。注意在此图中,120 dB SPL的最夶声学输入直接映射到0 dBFS输出信号只要最大声学输入对应0 dBFS并且设置为120 dB SPL,则数字麦克风始终具有-26 dB的灵敏度这是由灵敏度的定义(在94 dB SPL下测量)所决定的,而不是可以通过改变麦克风ASIC的增益进行调整的设计参数

  图3. 数字麦克风的dB SPL输入与dBFS输出的关系

  等效输入噪声(EIN)

  等效输入噪声(EIN)是将麦克风的输出噪声水平(SPL)表示为一个施加于麦克风输入端的理论外部噪声源。低于EIN水平的输入(SPL)在麦克风的噪底以下并且在麦克风能够产生输出的信号动态范围以外。EIN可以从动态范围或SNR参数导出如下式所示:

  EIN = 最大声学输入-动态范围

  对於一个具有62 dB SNR和120 dB最大声学输入的麦克风,其EIN为32 dB SPL这大约是在安静的图书馆中5米开外的轻声低语所产生的SPL。图2和图3显示了麦克风的EIN

  麦克風的频率响应描述其在整个频谱上的输出水平。频率上限和下限用麦克风响应比1 kHz的参考输出水平低3 dB时的频率点来描述1 kHz的参考水平通常归┅化为0 dB。在这些条件下ADI公司的MEMS麦克风通常具有统一的100 Hz至15 kHz频率响应。

  频率响应特性还包括通带内偏离平坦响应的限值这些值表示为±x dB,说明-3 dB点之间输出信号与标称0 dB电平的最大偏差

  对于ADI公司的MEMS麦克风,低频-3 dB点以下的低频滚降为一阶(6 dB/8倍频程或20 dB/10倍频程)高频-3 dB点以仩的高频滚降为二阶(-12 dB/8倍频程或-40 dB/10倍频程)。

  MEMS麦克风数据手册用两幅图来显示此频率响应:一幅图显示频率响应模板另一个幅图显示典型实测频率响应。频率响应模板图显示整个频率范围内麦克风输出的上限和下限麦克风输出保证位于此模板范围内。典型频率响应图顯示麦克风在整个频段内的实际响应图4和图5的示例为选自ADMP404数据手册的两幅图。

  图4. 频率响应模板

  图5. 典型频率响应(实测)

  频率响应较宽且平坦的麦克风有助于系统设计实现自然、清晰的声音

  总谐波失真(THD)

  总谐波失真(THD)衡量在给定纯单音输入信号丅输出信号的失真水平,用百分比表示此百分比为基频以上所有谐波频率的功率之和与基频信号音功率的比值。

  THD值越高说明麦克風输出中存在的谐波水平越高。MEMS麦克风的THD利用基波的前五次谐波计算

  此测试的输入信号通常为105 dB SPL,比94 dB SPL参考高11 dB与其它参数相比,THD在较高的输入SPL下测量这是因为随着声学输入信号水平提高,THD测量结果通常也会提高根据经验,输入水平每提高10 dBTHD会提高3倍。因此如果在105 dB SPL時THD小于3%,则在95 dB SPL时THD将小于1%

  切勿将此参数与总谐波失真加噪声(THD + N)混为一谈,后者不仅衡量谐波水平而且包括输出中的所有其它噪声貢献。

  电源抑制比(PSRR)

  麦克风的电源抑制比(PSRR)衡量其抑制电源引脚上的噪声使之不影响信号输出的能力。PSRR通过将一个217 Hz、100 mV峰峰徝正弦波施加于麦克风的VDD引脚来测量PSRR测量将给出从麦克风的输出来看,此输入信号衰减了多少dB此参数之所以使用217 Hz频率,是因为在GSM电话應用中217 Hz开关频率通常是电源的一个主要噪声源。

  MEMS麦克风的数据手册也会显示100 Hz至10 kHz频率范围内的PSRR这些麦克风具有出色的低频噪声抑制性能(模拟麦克风小于-70 dBV,数字麦克风小于-80 dBFS)如图6(选自ADMP404数据手册)所示,PSRR在高频时提高到略低于-50 dB的水平

  图6. 典型电源抑制比与频率嘚关系

  最大声学输入指的是麦克风能够承受的最高声压级(SPL)。高于此参数的SPL会导致输出信号发生严重的非线性失真最大声学输入鼡峰值SPL来规定,而不是均方根值

  ADI公司MEMS麦克风的最大声学输入为120 dB,相当于空气中的20 Pa声压级

喇叭是喇叭系统中的关键部位喇叭的放声质量主要由喇叭的性能指标 决定,进而决定了整套的放音指标喇叭的性能指标主要有额定功率,额定阻抗、频率特性 、谐波夨真、灵敏度、指向性等毅廷喇叭厂家来告诉你:

  喇叭的性能优劣主要通过下列指标来衡量:

  1、额定功率(W)d  喇叭的失真囿很多种,常见的有谐波失真(多由喇叭磁场不均匀 以及振动系统的畸变而引起常在低频时产生)、互调失真(因两种不同频率的信号哃时加入 喇叭,互相调制引起的音质劣化)和瞬态失真(因振动系统的惯性不能紧跟信号的变化而变 化从而引起信号失真)等。谐波失嫃是指重放时增加触屏灵敏度了原信号中没有的谐波成份。喇叭 的谐波失真来源于磁体磁场不均匀、振动膜的特性、音圈位移等非线性夨真目前,较好的喇叭的谐波失真指标不大于5[%]

  2、灵敏度(dB/W)  喇叭的灵敏度通常是指输入功率为1W的噪声电压时,在喇叭轴向 正媔1m处所测得的声压大小灵敏度是衡量喇叭对音频信号中的细节能否巨细无遗地重放的 指标。灵敏度越高则喇叭对音频信号中所有细节均能作出的响应。作为Hi-Fi喇叭的灵敏 度应大于86dB/W

  3、指向性  喇叭对不同方向上的辐射,其声压频率特性是不同的这种特性称为喇叭嘚指向性。它与喇叭的口径有关口径大时指向性尖,口径小时指向性宽指向性还与频率 有关,一般而言对250Hz以下的低频信号,没有明顯的指向性对1.5kHz以下的高频信号则有 明显的指向性。

以上是我们毅廷喇叭厂家为大家做出喇叭的放声质量是以上几点重要指标决定这几點都是喇叭重要的放声质量。

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