微电声__微型扬声器标准设计规则(2010)
微音器国家技术标准
微音器国家技术标准微音器是一种电子设备，用于增强音频信号的音量或改变音频信号的音调。
它通常由一个输入端、一个输出端和一些调节音量和音调的控制按钮组成。
微音器的作用是为了解决音频信号过于微弱或音质不完善的问题，使音频信号更加清晰和有力。
随着科技的发展和人们对音质的要求越来越高，微音器的应用广泛，并且在各个领域都有着重要的地位。
为了确保微音器的质量和技术水平，国家需要制定相应的技术标准，规范微音器的设计、制造和使用。
这些技术标准包括以下几个方面：1.功能要求：包括音量放大比例、音频频率范围、失真率等。
通过这些要求，可以确保微音器能够按照预期的方式工作，提高音频信号的质量。
2.电气参数：包括输入电阻、输出电阻、工作电压等。
这些参数对于微音器的正常工作非常重要，国家技术标准需要限定这些参数的范围，以确保微音器的电气性能稳定。
3.机械特性：包括尺寸、重量等。
这些特性不仅与微音器的携带和使用方便性相关，也与设备的可靠性和耐用性有关。
4.可靠性要求：包括电气可靠性、机械可靠性等。
微音器作为一种电子设备，需要经受长时间的使用和各种环境的考验，因此国家技术标准需要对其可靠性进行要求。
5.环境适应性：包括温度范围、湿度范围等。
微音器通常需要在各种环境条件下工作，国家技术标准需要确保微音器能够适应不同的环境条件。
另外，在编制和实施微音器的国家技术标准时，还需要考虑以下几个问题：1.与其他相关技术标准的协调：微音器通常涉及到声音信号处理、电子技术等多个领域，在制定技术标准时，需要与其他相关技术标准进行协调，确保各个方面的要求都得到满足。
2.技术创新和发展：随着科技的不断进步，微音器的技术也在不断创新和发展。
国家技术标准需要及时跟随技术的发展，对新技术进行审查和认可，推动微音器技术的进步。
3.市场需求和用户体验：技术标准的制定不仅要从技术角度考虑，还需要考虑市场需求和用户体验。
只有满足用户的需要，才能推动微音器产业的发展。
微型扬声器知识
微型扬声器知识讲义编著整理：游少林随着通信事业的发展，近几年以来我国通讯终端产品产量增长很快。
扬声器越来越趋向微型化，而微型扬声器体积小，质量轻，所以在性能设计上有很大的局限性，设计一款优秀的微型扬声器，给消费者带来优质的听觉享受，是我们电声工程师孜孜不倦的追求。
根据电声前辈们积累下来的精华结合本人对微型扬声器的实践经验，编写了本讲义。
不妥之处敬请各位批评指正。
一．微型扬声器的结构主要由这几部分组成（盆架，磁钢，极片，音膜，音圈，前盖，接线板，阻尼布等）耳机喇叭结构如下图：外径为15mm手机喇叭结构如下图：外径为20mm二微型扬声器的发声原理1 应用的基本原理-------电，磁，力带有电流的导线切割磁力线，会受到磁场的作用力。
导线在磁场中的受力方向符合左手定律。
作用力大小F=BLI（B为磁感应强度，L为导线长度，I为电流）2微型扬声器的发声原理A 扬声器的磁路系统构成环形磁间隙，其间布满均匀磁场（磁感应强度的大小与方向处处相同的磁场）。
B. 扬声器的振动系统由导线绕成的环形音圈和与之相连的振膜。
C. 音圈被馈入信号电压后，产生电流，音圈切割磁力线，产生作用力，带动振膜一起上下运动，振膜策动空气发出相应的声音。
D. 整个过程为：电—力---声的转换。
3 馈入信号与发出声音的对应A. 磁场恒定，音圈受到的电动力随着电流强度和方向的变化而变化，B. 音圈在磁间隙中来回振动，其振动周期等于输入电流周期，振动的幅度则正比于各瞬时作用的电流强弱。
B.音圈有规则的带动振膜一起振动，策动空气发出与馈入信号相对应的声音。
三微型扬声器磁路的设计1.1磁场的产生A，安培分子电流假设：在原子、分子等物质微粒内部，存在一种环形电流——分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两极相当于两个磁极。
B，磁场的产生：从宏观上看，磁场是由磁体或电流产生的；从微观上看，磁场是由运动电荷产生的。
理解：⑴磁体的磁场和电流的磁场一样，都是由运动电荷产生的。
电声器件知识简介
指在规定频率范围内，在自由场条 件下，相当于馈给扬声器1W粉红噪 声信号电压，在其参考轴上距参考 点1m处所产生的声压级。
自由场空间
测量 放大器
有效值 电压表
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动圈式扬声器的主要参数
六、失真
线性失真：扬声器重放某些频率信号时，信号振幅不能 再保持原信号中的比例关系。可由频响曲线查出。
额定共振频率值的允许偏差一般取±15%，例如 ƒ0=50±15%Hz，但纸盆如果是全纸的一般允许偏差取±20%。
结合上面的阻抗曲线测量，现在的数字式电声测试系 统都是采用恒压法一次性测试同时得到阻抗曲线及共振频 率ƒ0
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动圈式扬声器的主要参数
四、频率响应与有效频率范围
扬声器的频率响应就是用曲线来表示扬声器 的输出声压级与频率之间的关系，这个曲线通常 是在自由声场条件或半空间自由声场条件下测得的。 信号源可用正弦信号或1/3oct的窄带噪声信号测 试，测试频率至少应覆盖扬声器的有效频率范围 。
1. 磁体： 有铁氧体、钕铁硼、铝镍钴等 2. 导磁材料： 08F 冷轧钢板 3. 振膜： PET PEN PEI PI等 4. 塑胶主体： ABS PC PBT等 5. 音圈： 自粘直焊漆包线绕制； 6. 阻尼材料：无纺布、海绵、丝网等 7. 输出端子： PCB、焊片、弹簧、端子引线等 8. 其它附件： 胶圈、商标等
◆ 广播电声器件：主要指的是用于广播、电影、电视、剧院等方面声重
放和录音的各种扬声器系统、耳机、传声器、拾音器(唱头)。 其特点：频率范围宽（20～20KHz),动态范围大，高音质，高保真、
失真小等特点。
◆ 通信电声器件：主要指的是应用于电话系统和军、民用无线电通讯
微电声--微型扬声器标准设计规则(2010)
•d6:音圈底面与磁罩底面之间距;
•d7:磁罩压圈底面轴向包塑厚度; •d8:PCB粘合面塑料厚度; •d9:PCB粘合面与磁罩底端之间距;
•d10:PCB面与磁罩底端之间距;
•d11:极芯片厚度; •d12磁钢厚度.
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标准化结构设计--功能性尺寸的总体描述(3)
音圈(Voice coil)
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标准化结构设计--功能性尺寸的总体描述(1)
径向尺寸
•Φ0:产品外径; •Φ1: 支架振膜台阶档外径; •Φ2:支架振膜台阶档内径; •Φ3:支架尾端直径; •Φei:振膜音圈档外径; •Φd:振膜音圈档内径; •Φm:磁钢外径; •Φp:极芯片外径; •Φci:音圈内径; •Φco:音圈外径;
3.4 支架尾端转角处的强度: 必须遵循d7>0.50mm, 否则应考虑加上加强型二台
阶, 如下图所示:
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机械结构标准化设计—支架及下振动空间设计
3.5 支架尾端包塑厚度d1≥0.30mm, 否则会产生缺塑; 3.6 下振动空间设计: • d5: 对音圈档与振膜粘结档共面的振膜而言, 下振动空间首先通过d5的设计来保 证, 详见表《磁间隙距离与d5,dc-s, dc-p之间的对应关系》; 对音圈档高于振膜粘 结档的振膜,表《磁间隙距离与d5,dc-s, dc-p之间的对应关系》中给出的d5值中可 以减去音圈档高出振膜粘结档的尺寸,作为音膜台阶相对于磁回路平面的高度的设 计值; • 正如2.1中所述的, 下振动空间的另一个重要的设计值是音圈的打底距离 d6≥0.60mm, 这个数值已经将音圈高度的偏差, 振动系统的自重所引起的局部 下垂等都考虑了进去; 3.7 背通气孔: 本规则暂不推荐具体的定量设计值, 只要求孔的分布尽量对称于横 轴和纵轴,以降低THD(低频).
mems扬声器行业技术标准
mems扬声器行业技术标准
MEMS扬声器（MEMS Speakers）是一种基于微机电系统（MEMS）技术的微型扬声器。
MEMS扬声器具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、易于集成等优点，因此在消费电子产品、汽车电子、医疗设备等领域得到了广泛的应用。
在MEMS扬声器行业中，存在以下技术标准：
1. 性能指标：包括最大振幅、最大声音输出、频率响应、失真度等指标。
这些指标可以衡量扬声器的性能优劣。
2. 封装标准：MEMS扬声器需要使用特定的封装标准进行封装，以确保其可靠性和稳定性。
常见的封装标准包括COB （Chip On Board）、Flip Chip、晶圆级封装等。
3. 测试标准：为了保证MEMS扬声器的质量和性能，需要进行一系列的测试，包括电气测试、机械测试、环境测试等。
这些测试需要遵循相应的测试标准，以确保测试结果的准确性和可靠性。
4. 应用标准：不同的应用场景需要使用不同类型的MEMS扬声器，因此需要制定相应的应用标准，以确保扬声器的适用性和可靠性。
5. 安全标准：MEMS扬声器需要遵循相关的安全标准，以确保其在使用过程中不会对人身安全造成威胁。
这些技术标准可以促进MEMS扬声器行业的健康发展，
提高产品的质量和性能，同时也有助于推动相关领域的技术创新和应用拓展。
微型扬声器结构及振膜设计
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扬声器参数
扬声器的参数是指采用专用的扬声器测试系统所测试出来的扬声器具体的各种性能参数值.其常用的参数主要包括:Z,Fo,η0, SPL,Qts,Qms,Qes,Vas,Mms,Cms,Sd,BL,Xmax,Gap gauss.以下分别是这几种参数其物理意义.1.1 Z:是指扬声器的电阻值,包括有:额定阻抗和直流阻抗.(单位:欧姆/ohm),通常指额定阻抗.扬声器的额定阻抗Z:即为阻抗曲线第一个极大值后面的最小阻抗模值,即图1中点B所对应的阻抗值.它是计算扬声器电功率的基准.直流阻抗DCR:是指在音圈线圈静止的情况下,通以直流信号,而测试出的阻抗值.我们通常所说的4欧或者8欧是指额定阻抗.1.2 Fo(最低共振频率)是指扬声器阻抗曲线第一个极大值对应的频率.单位:赫兹(Hz).扬声器的阻抗曲线图是扬声器在正常工作条件下,用恒流法或恒压法测得的扬声器阻抗模值随频率变化的曲线.1.3 η0(扬声器的效率):是指扬声器输出声功率与输入电功率的比率.1.4 SPL(声压级):是指喇叭在通以额定阻抗1W的电功率的电压时,在参考轴上与喇叭相距1m 点上产生的声压.单位:分贝(dB).1.5 Qts :扬声器的总品质因数值.1.6 Qms:扬声器的机械品质因数值.1.7 Qes:扬声器的电品质因数值.1.8 V as(喇叭的有效容积):是指密闭在刚性容器中空气的声顺与扬声器单元的声顺相等时的容积.单位:升(L).1.9 Mms(振动质量):是指扬声器在运动过程中参与振动各部件的质量总和,包括鼓纸部分,音圈,弹波以及参与振动的空气质量等.单位:克(gram).1.10 Cms(力顺):是指扬声器振动系统的支撑部件的柔顺度.其值越大,扬声器的整个振动系统越软.单位:毫米/牛顿(mm/N).1.11 Sd(振动面积):是指在扬声器的振动过程中,鼓纸/振膜的有效振动面积.单位:平方米(m2).1.12 BL(磁力):间隙磁感应强度与有效音圈线长的乘积.单位:(T*M).1.13 Xmax:音圈在振动过程中运动的线性行程.单位:毫米(mm).1.14 Gap Gauss:间隙磁感应强度值.单位:特斯拉(Tesla).1\Xmax是量出来的,不是测量出来的,需要知道上板厚度PL和音圈圈幅VC,则Xmax=|PL-VC|/23\1.11 Sd(振动面积):是指在扬声器的振动过程中,鼓纸/振膜的有效振动面积.单位:平方米(m2).这个量的时候要注意,一般规定为鼓纸的直径加上1/3的悬边的长度,也有文献说是1/2的边的长度,根据经验来确定首先，我们来谈谈如何认识一个喇叭单元，这是我们每个生产厂家、每个扬声器系统设计人员要面对的一个最基本而又是最重要的问题。
扬声器常用国家标准
1.扬声器常用国家标准GB/T9396-1996 《扬声器主要性能测试方法》GB/T9397-1996 《直接辐射式电动扬声器通用规范》GB9400-88 《直接辐射式扬声器尺寸》。
GB7313-87 《高保真扬声器系统最低性能及测量方法》GB12058-89 《扬声器听音试验》2. 扬声器主要电声特性额定阻抗Znom总品质因数Qts等效容积Vas共振频率Fo额定正弦功率Psin额定噪声功率Pnom长期最大功率Pmax额定频率范围Fo-Fh平均声压级SPL3. 扬声器主要零部件尺寸设计3.1 扬声器口径扬声器口径符合客户，若客户没有具体，则优先采用国家标准GB9400-88《直接辐射式扬声器尺寸》。
3.2 支架支架外形尺寸及安装尺寸应能满足客户，除此之外还需考虑鼓纸、弹波、华司等尺寸选择与配合问题，大功率低频率的扬声器支架有效高、底高、弹波接着径、华司铆接径等均较大。
3.3 磁体磁体尺寸优选常用系列值，具体尺寸需按性能确定。
常用铁氧体尺寸：32*18*6,35*18*6,40*19*8,45*22*8,50*22*8,55*25*8,60*25*8,60*32*8,65*32*10,70*32*10,80*40*15,90*40*15,100*45*18,100*60*20,110*60*20120*60*20,130* 60*20,140*62*20,145*75*20,156*80*20,180*95*20,220*110*20常用标准：SJ/T10410-93 《永磁铁氧体材料》3.4 音圈音圈中孔尺寸优选常用系列值，具体尺寸(如卷宽、线径)需按性能确定，骨架高度还需考虑到与鼓纸、支架的配合。
常用音圈中孔尺寸：13.3 14.3 14.7 15.4 16.3 18.4 19.4 20.4 25.5 25.9 30.5 35.5 38.6 44.5 49.5 50.5 65.5 75.5 80.0100.0 127.03.5 各种零件的尺寸配合支架、磁体、音圈等零件的主要尺寸确定后，零件的主要尺寸选择余地就受到限制，各种零件的尺寸配合，其性能参数也要配合。
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• 适用范围 本规则适用于直径13~20mm, 或长轴20mm以下的微型动 圈式扬声器的标准化结构设计;
• 版本及修订 本规则的初始版本为2010A, 修改状态为00; 随着微电声技
术及工艺的不断提高, 本规则将不断地予以修正及补充;
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机械结构标准化设计—磁路设计
磁间隙距离与d5,dc-s, dc-p之间的对应关系
磁间隙距离 (mm) 0.50
0.60
d5
(mm) ≥ 0.40 ≥ 0.45 ≥ 0.50 ≥ 0.40
≥ 0.45
dc-s
(mm) 0.15 0.15 0.15 0.20
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标准化结构设计—磁路设计
1. 磁路设计
1.1 Φm与Φp之约束关系: Φp－ Φm＝2×(0.05~0.10)mm, 目的:减少漏磁,提高磁间隙的磁感应强度B,并可适当降低THD.
1.2 磁间隙距离(Φso-Φp)/2有三种选择,分别是0.50mm, 0.60mm及 0.70mm.其它条件不变的前提下,磁间隙距离越小, B值越大, 相应的声 压级越高,但相应的纯音不良的概率也会增高! ★从工艺可操作性, 在线合格率,及产品的声压级等方面综合考虑, 本规则按下表对应关系推荐相应的设计优先度,并按以下确定相应的 d5设计值.(详见下表)
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标准化结构设计--功能性尺寸的总体描述(2)
轴向尺寸
•d2:振膜外R最高点与前盖内壁之间距; •d3:振膜球顶与前盖中孔边之间距; •d4:振膜球顶最高点与前盖内壁之间距; •d5:振膜音圈档与磁回路平面之间距; •d6:音圈底面与磁罩底面之间距; •d7:磁罩压圈底面轴向包塑厚度; •d8:PCB粘合面塑料厚度; •d9:PCB粘合面与磁罩底端之间距; •d10:PCB面与磁罩底端之间距; •d11:极芯片厚度; •d12磁钢厚度.
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标准化结构设计--功能性尺寸的总体描述(3)
其它轴向/径向尺寸
•de:振膜外R高度; •dd:振膜球顶高度; •dpcb: PCB厚度; •dmg:音圈伸入磁间隙之长度; •dc-s:音圈外壁与磁罩内壁之径向间距; •dc-p:音圈内壁与极芯片之径向间距.
磁罩(Outer pole shoe)
音圈(Voice coil)
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标准化结构设计--功能性尺寸的总体描述(1)
径向尺寸
•Φ0:产品外径; •Φ1: 支架振膜台阶档外径; •Φ2:支架振膜台阶档内径; •Φ3:支架尾端直径; •Φei:振膜音圈档外径; •Φd:振膜音圈档内径; •Φm:磁钢外径; •Φp:极芯片外径; •Φci:音圈内径; •Φco:音圈外径; •Φsi:磁罩内径; •Φso:磁罩下端外径; •Φdo:振膜外径; •Φi:振膜edge的外径; •d1:支架尾端包塑厚度.
微电声标准化结构设计规则 --- 微型动圈式扬声器
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联创宏声电子有限公司深圳研发中心
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目录
• 微型动圈式扬声器的基本构成 • 标准化结构设计—功能性尺寸的总体描述(1)、(2)、(3) • 标准化结构设计—磁路设计 • 标准化结构设计—振动系统及上振动空间、径向振动空间设计 • 标准化结构设计—支架及下振动空间设计 • 标准化结构设计— 设计流程
1.4 磁钢的径高比η=Φm/d12=6.0~7.0为最佳,最利于磁动势/磁能积的充分保证.
1.5 磁动势/磁能积越大,同等条件下的B值越大,声压级也越高;而磁动势/磁能积的大 小除与磁钢的几何大小成正比(非线性)外,还与磁钢的牌号等级成正比, 通常选用 N38及N48两种,但N48的成本较高.
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机械结构标准化设计—磁路设计
1.3 磁罩壁厚及极芯片厚度的选择
掌握两个原则: • 作为导磁体的两个核心部件, 设计时必须考虑选用具有良好的导磁性能的低碳钢
(含碳量0.1%~0.6%, 如08F),含碳量越低,导磁性越好,磁阻越小,同等条件下的B值越 高,声压级也越高; • 材料厚度的选择上,只要产品的高度允许, 宁厚勿薄,以利于磁动势的充分发挥.一般 地,以δ0.40mm~0.60mm为最常用的厚度选用范围,且磁罩与极芯片的厚度尽可能 相等.
0.20
dc-p
(mm) 0.20 0.20 0.20 0.25
0.25
预计量产 纯音合格率(0.5W)
50~60% 60~70% 70 ~85% 70~85% 80~95%
设计优先选择 (数值越小越优先)
5 4 3 4 2
≥ 0.50 0.20
0.25
85~95%
1
0.70
≥ 0.40 0.25
0.30
80~90%
4
≥ 0.45 0.25
0.30
85~95%
3
≥ 0.50 0.25
0.30
>90%
2
备注:
1)以上数据以Φ0.05线绕成2层音圈为假设,若音圈参数不同,可同样按上述四个设计 参数的要求来转换;
2)表中d5值的确定依据是基于8Ω音圈最大馈入功率(1W)下的振膜的最大振幅(仿真 结果是0.30mm)乘以1.5倍保险系数而给出的, 此保险系数中包含了因音圈加音圈胶 的自重所引起的原定振动空间的减少(约0.05mm)及音圈胶层厚度所引起的原定振动 空间的减少(0.10mm).
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微型动圈式扬声器的基本构成
前盖(Front grid) 振膜(Diaphragm) 支架组合(Housing assembly) 接线板(PCB)
防尘网(Dustproof screen)
极芯片(Pole plate) 磁钢(Magnet)