动圈式电声换能器在结构上的改变,使得性能上带来了质变。

振膜的使用

振膜能够使用更轻的质量、更大的韧性、刚性更好的高分子簿膜来制造,如此使得振动系统的轴向恢复顺性大大提高,使其摆幅大大增加,这样就不会产生大多的磁性非线性或机械失真。

阻抗的特性

阻抗基本呈“电阻性”的特性,这样可以使音频信号的高频率端和低频率端都能够更容易地得到无失真的重放。

另外较大的驱动功率对动圈式电声换能器来说还是能够承受的,较大的磁路间隙问题也不大,对公差的要求比较低,整体的结构简单也牢靠,容易批量生产,这种种的优点使它成为耳机制造业中首选且用量最大的品种。

在以后的几十年里动圈式电声换能器主要围绕着磁路材料和结构、振膜材料和结构以及机电类比的声学设计这三个方面进行了研究和改进。随之耳机的检测技术也得到很大发展, 形成了“测试标准”。

动圈式电声换能器造价信息

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德国的拜亚动力公司在1937年推出了世界上首副动圈式立体声耳机,即充满传奇色彩的录音室监听耳机—DT48,DT48刚出现,就由于它优异的品质被欧州各国电台及录音棚广为青睐。

跟动铁式电声换能器所区别的是,动圈式电声换能器的振动部分是把绝缘导线缠绕在骨架上所组成的线圈(称作音圈)从而带动振膜而发声的,其组成全部是非铁磁性部件,而动铁式的振动部件则是磁路中的可振动部分(铁磁性振膜或衔铁),是铁磁性部件

动圈式电声换能器产品结构常见问题

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动圈式电声换能器产品结构文献

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静电式电声换能器单极板

静电式电声换能器有单极板和双极板两种结构,双极板要用推挽式放大器驱动。因为作用距离和静电力的平方成反比,所以单极板振膜是非线性运动。

静电式电声换能器双极板

不过双极板的结构则克服了这个缺点。这是由于双极板是在前后极板之间施以相位相差180度的驱动电压,当减少振膜和一端的极板的推力时,另一端却增加了引力,两者基上抵消掉了的缘固。还有一个原因引起振膜非线性失真的是,振膜表面的电荷不均匀地分布。虽然振膜上的电压施加是通过一个很大的电阻,当振膜弯曲偏转时电荷仍然会重新分布,当串联于极化电压与振膜之间的电阻R和静电换电声换能器的电容Co构成的时间常数远大于振膜的基频振动周期时,会改善这种振膜表面电荷分布的不均匀的情况。

理论上虽这样认为,但是设计和制作良的好静电式电声换能器用在耳机中的失真仍可控制的非常低,但是难度比较大。如今深入掌握这项技术的耳机生产厂家仍然不多,这也是静电式耳机没有量产的原因之一。

静电式电声换能器的优点是,振膜制约小了,可以做到又大又轻,整个表面都能被激励,相当程度上空气负荷的辐射阻满足了共振所需要的阻尼,使得它具有极为出色瞬态特性,因此耳机生产厂家在条件允许的情况下会优先选择静电式电声换能器制造耳机。

扬声器的音圈中,当流有交流电流时,根据左手定则,产生的驱动力为BlI(B为磁极隙缝的磁感应强度,l为音圈长度,I为音圈电流大小)。如果再给音圈以 F力驱动时,机械系统共有(F+BlI)的驱动力。因此,振膜的速度V(m/s)与振动系统的力阻抗zm(N*s/m)之前有如下关系:zmV=F+ BlI (1)

另一方面,当振膜以V(m/s)的速度振动时,根据右手定则,音圈中将感应-BlV的电动势,设外加电路的电压为E,则共有(E-BlV)的电动势。设音圈的电阻抗为Ze,流过的电流为I,则根据基尔霍夫定律,有:ZeI=E-BlV (2)

(1)(2)式就是电动式换能器的基本公式,式中的系数Bl是电系统与机械系统相关的量,称为力系数,表示为A=Bl

当电路的端电压E由电动势为E0,内阻抗为Z0的电源供给时,作用到振膜的驱动力F可认为是由激励力F0,内部阻抗为z0的声源所供给,即 E=E0-Z0I,F=F0-z0V; (3)

将(3)式代入(1)(2)式得:E0=(Z0+Ze)I+AV,F0=(z0+zm)V-AI; (4)

对于扬声器来说,只考虑电信号驱动,于是F0=0,(4)式变为

E0=(Z0+Ze)I+AV,0=(z0+zm)V-AI; (5)

解(5)式,消去V得 E0=(Z0+Ze+A^2/(z0+zm))I (6)

从上式可以看出,除电源的内阻抗Z0、音圈的阻抗Ze以外,还附加有第三项,由这一项可以看出,力阻抗越小时,越容易振动,力系数越大时,振动也越大。这是由于振动系统振动而附加的一项,称为动生阻抗,动生阻抗Zem=A^2/(z0+zm) (7)

于是,换能器的输入电阻抗 ZF=Z0+Ze+Zem (8)

前两项Z0+Ze为振动系统固定不振动时的输入电阻抗,称为阻尼阻抗。ZF为振动系统在能够自由振动的状态下的输入电阻抗,称为自由阻抗。

根据6式可以得到电动式换能器的简单等效电路图,电动式换能器的效率为Zem/ZF。当动生阻抗Zem越大时,电声换能器的效率越高。

动圈扬声器的固有频率对于其低频性能有十分重要的影响。如果需要降低其固有频率,可以采用两方面措施:

1. 增加系统质量,即增加音圈与纸盆的质量

2. 减小系统的弹性系数,即使纸盆边缘的折环部分更为柔顺

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