陶瓷扬声器系统的放大器设计的解决方案

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扩声系统设计说明方案

扩声系统设计说明方案

扩声系统设计说明方案扩声系统设计说明方案⒈引言本文档旨在提供一个详细的扩声系统设计方案,以满足特定场所的声音扩展需求。

本方案将涵盖系统设计的各个方面,包括扩声设备选型、布局规划、音频处理和连接方式等。

⒉需求分析在设计扩声系统之前,首先需要对特定场所的需求进行分析。

这包括场所的大小、使用目的、人员密度和声音传播距离等因素。

通过对这些需求进行评估,可以确定合适的扩声设备和布局方案。

⑴场所概况描述场所的整体概况,包括场地面积、天花板高度、墙壁材质等。

例如,场所为室内剧场,面积为200平方米,天花板高度为5米。

⑵使用目的说明场所的主要使用目的。

例如,场所将用于演讲、音乐表演和会议等。

⑶人员密度评估场所的人员密度。

例如,根据场地面积和预期人数,预计人员密度为每平方米1人。

⑷声音传播距离根据场地特点,评估声音需要传播的距离。

根据场地大小和布局,预估声音传播的最远距离为30米。

⒊设备选型根据需求分析的结果,选择合适的扩声设备。

这包括扬声器、音频控制设备和音频输入设备等。

⑴扬声器根据场地大小和声音传播距离的要求,选择合适的扬声器型号和数量。

推荐使用⑴声道扬声器系统,并根据场地大小合理布置扬声器的位置。

⑵音频控制设备选择适当的音频控制设备,用于管理扩声系统的音量、音调和效果。

推荐使用数字音频控制器,并将其与扬声器系统连接。

⑶音频输入设备选择合适的音频输入设备,用于接收外部音频源,如麦克风、音乐播放器等。

根据场所的使用需求,选择多通道音频输入设备,并将其与音频控制设备进行连接。

⒋布局规划根据场地的具体概况和声音传播需求,进行扩声设备的布局规划。

⑴扬声器布局根据场地大小、形状和声音传播距离,合理布置扬声器的位置。

通常,将扬声器放置在场地的四个角落和中央位置,以实现良好的声音均衡和覆盖。

⑵控制设备布局选择合适的位置安装音频控制设备,例如控制室或后台操作台。

确保设备与扬声器和音频输入设备之间的连接达到最佳效果。

⑶音频输入设备布局根据场地的使用需求和人员分布,选择合适的位置安装音频输入设备,例如主讲台、舞台边缘或会议桌。

高性能音频放大器的设计准则与技巧

高性能音频放大器的设计准则与技巧

高性能音频放大器的设计准则与技巧
中心议题:
 •高性能音频放大器的设计准则与技巧
 解决方案:
 •功率放大器的负反馈设置可为系统带来较高的稳定性和线性度
 •放大器的补偿是用来调节开环增益和相位性能
 •射极跟随器的大讯号线性度主要取决于负载的大小
 现在许多传统高功率音讯放大器的每通道输出功率在100瓦以上,并且大多采用分离式的电路组件。

因此,为了确保输出的稳定性和音效,工程师通常需要花很大精力对高传真音讯放大器进行匹配和调节。

本文以美国国家半导体的音讯驱动器LME49810为例进行说明,该组件可提供200V的峰峰值输出电压摆幅,并可驱动不同类型的输出级,适合高阶消费和专业级音讯应用,包括主动录音室监视器、超重低音扬声器、音讯/视讯接收器、商用扩音系统、非原厂音响、专业级混音器,分布式音讯和吉他放大器等。

此外,也适用于各类高电压及低失真要求的产业用音讯系统。

可为音讯系统提供更精简的设计,协助设计人员更容易的开发出高性能音讯系统,实现更高的稳定性和一致性,大幅减少系统研发和生产时的分离式组件匹配及调节工作。

 设计技巧
 采用美国国家半导体的音讯驱动器来设计高质量音讯系统的方法有很多。

室内扩声系统解决方案(3篇)

室内扩声系统解决方案(3篇)

第1篇一、引言随着社会经济的发展和科技的进步,人们对室内音响系统的需求日益增长。

室内扩声系统在各类公共场所,如剧院、音乐厅、会议室、KTV、商场等场所,扮演着至关重要的角色。

一个高质量的室内扩声系统不仅能提升场所的音响效果,还能为人们提供更好的听觉体验。

本文将针对室内扩声系统的需求,提出一套完整的解决方案。

二、室内扩声系统设计原则1. 系统稳定性:保证系统长期稳定运行,减少故障率。

2. 音质效果:追求高保真、高音质,满足不同场合的音响需求。

3. 功能齐全:满足各种场合的扩声需求,如背景音乐、会议、演出等。

4. 操作便捷:简化操作流程,方便用户使用。

5. 经济实惠:在保证音质和功能的前提下,尽量降低成本。

三、室内扩声系统设计方案1. 系统组成(1)信号源:包括CD、DVD、MP3、电脑等。

(2)前置放大器:对信号进行放大处理。

(3)功率放大器:将信号放大至驱动音箱所需的功率。

(4)音箱:包括主音箱、辅助音箱、超低音音箱等。

(5)控制单元:实现音量、音调、声道等功能调节。

(6)信号线、电源线等连接线。

2. 系统设计(1)信号源:根据实际需求选择合适的信号源,如KTV可选择CD、MP3等。

(2)前置放大器:根据信号源的输出功率和系统需求选择合适的前置放大器。

(3)功率放大器:根据音箱的总功率需求选择合适的功率放大器,保证输出功率稳定。

(4)音箱:根据场所面积、声学特性、音质要求等因素选择合适的音箱。

(5)控制单元:根据实际需求选择功能齐全、操作便捷的控制单元。

(6)连接线:选用优质信号线和电源线,确保信号传输稳定。

3. 系统调试(1)音箱摆放:根据场所面积、声学特性等因素,合理摆放音箱,确保覆盖范围和声场均匀。

(2)功率匹配:确保功率放大器输出功率与音箱功率相匹配,避免功率不足或过大。

(3)音质调整:通过调整音量、音调、声道等功能,使音质达到最佳效果。

(4)系统测试:进行长时间播放测试,确保系统稳定运行。

会议室扩声系统的吸顶扬声器设计

会议室扩声系统的吸顶扬声器设计

会议室扩声系统的吸顶扬声器设计随着技术的不断升级,现代会议室不再是简单的讨论场所,而是成熟的合作场所。

因此,在这些会议室中,良好的音频体验是必不可少的。

会议室扩声系统的吸顶扬声器设计可以提供高质量的音频投影和清晰的声音效果。

本文将详细介绍吸顶扬声器设计的几个关键方面。

1.设计原则会议室扩声系统中的吸顶扬声器设计需要考虑多种因素。

首先,吸顶扬声器需要适应会议室的尺寸和形状。

会议室的大小和形状将影响到音频信号的传输和扩散。

因此,吸顶扬声器的设计需要根据会议室的具体要求进行调整。

其次,吸顶扬声器的安装位置也需要考虑。

通常,在会议室的正中央安装吸顶扬声器效果最佳。

不过,具体的安装要求也需要根据会议室的具体情况来定制。

2.音质表现会议室扩声系统的吸顶扬声器应当具有良好的音质表现。

这一点与娱乐场所扬声器设计有所不同。

会议室扩声系统不需要高强度的低音效果,相反,它需要准确的音质表现和清晰的语音投影效果。

这需要设计师采用一些专业的音频解决方案和技术。

例如,吸顶扬声器需要具有较高的音频解析度和扩散能力。

同时,它还应该配备专业的音频处理器和控制器,以优化音频效果。

3.系统适配性会议室扩声系统的吸顶扬声器设计还需要考虑系统适配性。

不同的会议室可能有不同的音频输出要求。

因此,设计师需要考虑如何兼容不同的设备和接口。

同时,吸顶扬声器的设计还需要具有良好的可扩展性,以方便系统的升级和扩展。

4.成本控制成本控制也是吸顶扬声器设计的关键方面。

会议室扩声系统的吸顶扬声器设计需要在不影响性能的前提下控制成本。

因此,设计师需要选用经济实用的材料和技术,以保证设计的可行性和实用性。

总之,在设计会议室扩声系统的吸顶扬声器时,需要考虑多个因素,包括设计原则、音质表现、系统适配性和成本控制等方面。

只有在全面考虑这些因素后,设计师才能开发出优秀的吸顶扬声器方案,为用户提供高质量的音频体验。

卡拉OK扩声系统解决方案

卡拉OK扩声系统解决方案

卡拉OK扩声系统解决方案引言概述:卡拉OK扩声系统是一种为卡拉OK场所设计的音响系统,旨在提供高质量的音频输出,使用户能够享受更好的音乐体验。

本文将介绍卡拉OK扩声系统的解决方案,包括硬件设备、音频处理和环境优化等方面。

一、硬件设备1.1 麦克风选择:卡拉OK扩声系统的关键组成部份是麦克风。

选择高质量的麦克风可以提供清晰、逼真的声音效果。

常见的麦克风类型包括动圈麦克风和电容麦克风。

动圈麦克风适合于高音量环境,而电容麦克风则适合于细腻的音乐表演。

1.2 音箱配置:音箱是卡拉OK扩声系统的重要组成部份,决定了音频输出的质量。

合理配置音箱的数量和位置可以实现全方位的音效覆盖。

常用的音箱类型有主动音箱和被动音箱。

主动音箱内置功放器,适合小型场所使用;被动音箱需要外接功放器,适合大型场所使用。

1.3 混音器选择:混音器是卡拉OK扩声系统的核心设备,用于调节麦克风和音乐的音量、音调和音色。

选择具备多通道输入和输出、低噪声和高保真音质的混音器,可以实现更好的音频处理效果。

二、音频处理2.1 声音均衡:卡拉OK扩声系统的音频处理中,声音均衡是非常重要的一环。

通过调节低音、中音和高音的均衡器,可以使音乐的音质更加平衡、逼真。

2.2 混响效果:混响效果是摹拟不同场景的声音反射,使音乐更加自然。

卡拉OK扩声系统应该提供多种混响效果选择,以满足不同歌曲和场景的需求。

2.3 压缩和限制器:为了避免音频输出过载和失真,卡拉OK扩声系统应该配备压缩和限制器。

压缩器可以平衡音频动态范围,限制器可以防止音频信号超过设定的阈值。

三、环境优化3.1 吸音材料:卡拉OK场所往往存在回音和噪音问题,为了提高音频质量,应该在房间内使用吸音材料,减少声音的反射和回音。

3.2 噪音控制:卡拉OK扩声系统应该具备噪音控制功能,可以降低外界噪音对音质的干扰。

通过合理的隔音设计和噪音过滤技术,可以提供更好的音乐体验。

3.3 环境调节:卡拉OK场所的环境调节包括灯光、气氛等方面。

扩声系统方案

扩声系统方案

扩声系统方案扩声系统方案1. 简介扩声系统是一种用于将音频信号扩大并传播到更广范围的系统。

它广泛应用于大型场合,如会议厅、剧院、体育场等,以确保听众能够清晰地听到讲话人的声音。

本文将介绍一个基本的扩声系统方案,包括系统组成部分、原理和技术要点等内容。

2. 系统组成部分一个基本的扩声系统通常由以下几个组成部分构成:2.1 麦克风麦克风是扩声系统的输入设备,用于将声音转换为电信号。

在选择适合的麦克风时,需考虑环境噪音、频响特性和指向性等因素。

2.2 混音器混音器用于接收和混合多个音频信号,调节音量和平衡等参数。

通过混音器,可以将多个麦克风的声音混合成一个统一的信号输出。

2.3 功放器功放器是扩声系统的核心部分,用于放大音频信号。

根据场地的大小和要求,选择适当的功放器类型和功率。

2.4 扬声器扬声器是扩声系统的输出设备,用于将放大后的音频信号转换为声音。

根据场地的大小和声音传播的需求,选择适当的扬声器类型、数量和布局。

2.5 控制设备控制设备用于调节扩声系统的参数,如音量、音调和音频源选择等。

常见的控制设备包括音量调节器、混音台和控制面板等。

2.6 信号处理器信号处理器是一种专门用于实时处理音频信号的设备。

它可以对音质进行调整,如均衡、压缩和延迟等,以保证听众获得高质量的声音体验。

3. 原理和技术要点扩声系统的工作原理是将音频信号从输入设备经过放大和处理后,通过扬声器输出到空气中。

以下是一些技术要点,可以提升扩声系统的性能:- **频率响应平衡**:在设计扩声系统时,需要保证扬声器的频率响应平衡,即不同频率的声音都能得到适当的放大,确保音质的均衡。

- **声场覆盖**:通过合理布局扬声器,使得声音能够覆盖整个听众区域,确保每个听众都能听到清晰而稳定的声音。

- **反馈抑制**:反馈是扩声系统中常见的问题,会导致尖锐的噪音。

通过使用合适的麦克风和控制设备,以及调整系统参数,可以有效抑制反馈现象。

- **信号处理**:使用信号处理器对音频信号进行实时处理,可以提升音质和避免噪音等问题。

音频放大器设计报告分析

音频放大器设计报告分析
1.引言
2.设计原理
该音频放大器采用了运放放大器的设计原理。

运放放大器是一种高增益、高输入阻抗、低输出阻抗的放大器,通过调整运放放大器的电阻、电容等参数,可以实现不同的放大倍数和频率响应。

3.电路设计
音频放大器的电路设计包括输入级、放大级和输出级。

输入级通过电容隔离来消除直流偏置,并采取差分放大的方式增加输入信号的电平。

放大级采用了运放放大器,通过调整电阻来控制放大倍数。

输出级通过耦合电容使得音频信号可以输出到扬声器或耳机。

4.性能测试
通过实际测试,测量了音频放大器的增益、频率响应、失真等性能指标。

增益是指输入信号和输出信号的电平比值,频率响应是指放大器对不同频率信号的放大程度,而失真是指电路在信号放大过程中引入的非线性变形。

5.结果分析
经过测试,该音频放大器的增益在20倍左右,频率响应在20Hz-
20kHz范围内平坦,失真较低。

这些性能指标表明该音频放大器能够很好地放大音频信号,并保持音频质量。

6.优化方案
为了进一步提升音频放大器的性能,可以采取以下优化方案:
-使用更高品质的电子元件,例如选用更高精度的电阻、电容等,以
提高电路的稳定性和减小失真。

-添加负反馈电路,通过将输出信号与输入信号进行对比来降低失真,并提升音频质量。

-调整放大级电阻的数值和布局,以优化放大倍数和频率响应。

7.结论
通过对该音频放大器设计的分析和性能测试,可以得出结论:该音频
放大器在设计原理上合理,性能良好,能够满足音频放大的需求。

通过采
取优化方案,还可以进一步提升音频放大器的性能。

电路音频系统设计方案

电路音频系统设计方案设计方案:一、概述本设计方案旨在设计一个电路音频系统,该系统能够实现音频信号的输入、放大和输出功能,以满足用户对音频系统的基本需求。

二、设计要求1. 音频信号输入:系统应具备音频输入接口,能够接收来自外界的音频信号。

2. 音频信号放大:系统应具备音频信号放大功能,能够对输入信号进行放大处理,以增强音频信号的强度和音质。

3. 音频信号输出:系统应具备音频信号输出接口,能够将放大后的音频信号输出到外界的音响设备或耳机等设备中。

三、系统设计1. 音频信号输入:采用3.5mm立体声插孔作为音频输入接口,利用该接口可以方便地连接外界音频设备,如手机、电脑等,将音频信号输入到系统中。

2. 音频信号放大:采用放大电路对输入的音频信号进行放大处理。

放大电路一般由放大器芯片和相关元器件组成。

选择适当的放大器芯片,根据需要配置相关元器件,以实现对音频信号的放大。

3. 音频信号输出:采用3.5mm立体声插孔作为音频输出接口,将放大后的音频信号输出到外设中。

用户可以连接耳机、音响等设备,以获得放大后的音频效果。

四、注意事项1. 电路图设计:根据设计要求,绘制详细的电路图,并注意连接方式和元器件的选取。

2. PCB设计:将电路图转化为PCB设计,在设计过程中要注意电路的布局和走线规划,以减少干扰和噪音。

3. 元器件选取:根据实际需求,选择合适的放大器芯片和相关元器件,并注意其性能参数和电气特性。

4. 稳定性和可靠性:设计过程中要考虑电路的稳定性和可靠性,以保证系统长时间稳定工作和性能良好。

5. 声音质量:在放大过程中,要注意音频信号的失真和噪声等问题,以确保输出的声音质量达到用户的要求。

五、总结本设计方案通过设计电路音频系统,实现了音频信号的输入、放大和输出功能。

通过合理的电路设计和元器件选取,能够满足用户对音频系统的基本需求,并在稳定性、可靠性和声音质量等方面做到优化。

最终实现一个高质量的电路音频系统。

音调控制放大电路设计

音调控制放大电路设计
本文将介绍一种音调控制放大电路的设计。

该电路可以用于音响系统中,实现对音频信号的低音、中音、高音的控制。

具体设计步骤如下:
1. 选择合适的放大器芯片,建议采用具有高信噪比和低失真的音频放大器芯片,如TL074、NE5532等。

2. 根据音频输入信号和放大器输入电阻的阻值,计算出输入电阻两端的电压,从而确定电压分压电路中的电阻比例。

3. 设计低音、中音、高音的控制电路。

以低音为例,可以使用低通滤波器来实现低音控制。

滤波器的截止频率应根据要达到的效果选择合适的值。

类似的,中音可以使用带通滤波器,高音可以使用高通滤波器。

4. 按照设计要求,在音频放大器的反馈回路中加入控制电路,实现低音、中音、高音的控制。

5. 添加电源滤波器和接地电容,提高音质。

6. 进行模拟电路仿真和实际电路验证,调整电阻、电容等元件的阻值和容值,使电路达到最佳的音效效果。

总之,音调控制放大电路的设计需要根据实际需求进行合理的选择和设计,同时需要严格控制电路的噪声和失真等问题,以实现优质的音频表现效果。

音响放大器方案焦凤兰

酒泉职业技术学院毕业设计<论文) 08 级电子信息工程技术专业题目:音响放大器设计毕业时间:二零一一年六月学生姓名:焦凤兰指导教师:张万明班级: 08电子信息2018年10月25日酒泉职业技术学院届各专业毕业论文<设计)成绩评定表目录摘要4关键词4一、绪论4二、音响放大器的基本组成5<一)音响放大器的基本组成框图5<二)话音放大器5<三)电子混响器5<四)混响前置放大器6<五)音调控制器6<六)功率放大器7三、方案选择7<三)方案选择7四、音响放大器的设计8<一)电源部分的设计8<二)电子混响延时器10<三)前值放大电路11<四)滤波电路设计15<五)音调控制器18<六)功率放大部分21<七)采用LM1875芯片的功率放大器21五、心得体会23参考文献24致谢25附录1 稳压电源电路原理图26音响放大器的设计摘要:音响技术的发展经历了电子管、晶体管、场效应管的历史时期,在不同的历史时期都各有其特点。

预计音响技术今后的发展主流为数字音响技术。

通过音响放大器设计,使我们认识到一个简单的模拟电路系统,应当包括信号源、输入级、中间级、输出级和执行机构。

信号源的作用是提供待放大的电信号,如果信号是非电量,还须把非电量转换为电信号,然后进入输入级,中间级进行电流或电压放大,再进入输出级进行功率放大,最后去推动执行机构做某项工作。

关键词:集成运算放大器;集成功率放大器;LM1875 。

一、绪论新世纪带来的是新的起点,新的追求,新的开拓。

近几年来,计算机技术进入了前所未有的快速发展时期,随着电子信息技术的发展关于音响放大器在电子技术基础中所出的位置越来越来重要,它不仅是电子信息类专业的一个重要部分,而且在其它类专业工程中也是不可缺少的。

放大器电路作为子系统的应用,发展更是迅速,以成为新一代电子设备不可缺少的核心部件,其现实生活中的运用也是非常普遍和广泛。

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陶瓷扬声器系统的放大器设计的解决方案
摘要: 给出了陶瓷扬声器陶瓷扬声器系统的放大器解决方案。
关键词: 音频;陶瓷扬声器;放大器;G类
如今的便携式设备需要更小、更薄、更省电的电子元器件。对于设计小巧的手机,动圈
式扬声器成为了制造商能否生产出超薄手机的制约因素。在这一需求的推动下,陶瓷或压电
扬声器迅速兴起,成为动圈式扬声器的替代方案。陶瓷扬声器能以超薄、紧凑的封装提供极
具竞争力的声压电平(SPL),具有取代传统的动圈式扬声器的巨大潜力。动圈式扬声器和陶瓷
扬声器的区别如表1所示。

驱动陶瓷扬声器的放大器电路具有与驱动传统动圈式扬声器不同的输出驱动要求。陶瓷
扬声器的结构要求放大器驱动大电容负载,并在较高的频率下输出更大的电流,同时保持高
输出电压。

陶瓷扬声器的特性
陶瓷扬声器的生产工艺与多层陶瓷电容器类似,与动圈式扬声器相比,这种制造技术可
以使扬声器厂商更加严格地控制扬声器的容差。严格的容差控制对于权衡扬声器的选择非常
重要,也影响着不同生产批次产品音频特性的可重复性。陶瓷扬声器在驱动放大器端的等效
阻抗可以近似为主要由一个大电容组成的RLC电路(图1)。在音频频率范围内,陶瓷扬声器
通常呈现容性。扬声器的电容特性决定了其阻抗随频率的提高而降低。阻抗有一个谐振点,
在这个频点扬声器的发声效率最高。

图1 陶瓷扬声器主要表现为一个大的容性负载
声压与频率及振幅的关系
陶瓷扬声器两端的交流电压导致扬声器内压电薄膜变形和振动;位移量与输入信号的幅
度成正比。压电薄膜的振动使周围空气流动,从而发出声音。扬声器电压升高时,压电元件
变形加剧,形成更大的声压,从而增加了音量。陶瓷扬声器制造商通常规定了扬声器的最大
驱动电压驱动电压,典型值15VP-P。电压最大时陶瓷器件的偏移量达到极限。外加电压大于
额定电压时不会导致声压升高,反而增加了输出信号的失真度。

驱动陶瓷扬声器对放大器的要求
陶瓷扬声器制造商规定电压取最大值,即14VP-P~15VP-P时声压最大。这样一来,问题
就转换成如何在单电源供电时产生这些电压。解决方法之一是用开关稳压器将电池电压升至
5V。借助于5V电压,系统设计师可以选择桥接负载(BTL)的单电源放大器。桥接负载能够在
扬声器上产生倍压效果。然而,用5V单电源为BTL放大器供电时,输出电压在理论上只有
10VP-P摆幅。在该电压下陶瓷扬声器无法输出最高的SPL。为了得到更高的SPL,必须采用
更高的电源电压。
另一种做法是采用升压转换器将电池电压调节至5V或更高,这种方案本身也存在问题
—— 即所需器件的尺寸。根据电感电流峰值可以判断总体方案的尺寸,为了保证磁芯不会饱
和,电感尺寸必须足够大。市场上也可以找到大电流、小尺寸的电感。但这类电感的磁芯饱
和电流额定值可能不足以满足要求,在高频条件下不能提供驱动扬声器所需的高压和大负载
电流。驱动陶瓷元件需要大电流,同时还要避免出现限流。这是由于高频时陶瓷扬声器阻抗
非常低。用来驱动陶瓷扬声器的放大器必须有足够大的驱动电流,当大量高频成分进入扬声
器时器件不会进入限流模式。

图2 采用MAX9788的典型陶瓷扬声器应用电路
图2为采用MAX9788 G类放大器的应用电路。G类放大器有两个电源电压幅度,高压和
低压。当输出信号较小时采用低压供电;当输出信号需要较高的电压摆幅时,将高压切换到
输出级供电。由于G类放大器具有低压电源,因此,当输出信号较小时,效率比AB类放大器
高。由于具有高压电源,G类放大器可承受瞬态峰值电压。图2中的MAX9788采用一个片上
电荷泵产生与VDD相反的负电源电压。当输出信号需要高压驱动时,负电源电压作用于输出
级。MAX9788提供了一种驱动陶瓷扬声器的优化方案,比采用AB类放大器和升压转换器的传
统方案更高效。扬声器制造商通常推荐给陶瓷扬声器串联一个固定电阻(RL),。当信号包含大
量高频成分时,用该电阻限制放大器的电流输出。在某些应用中,如果传输到扬声器的音频
信号的频率响应带宽受到限制,也可以不使用这个固定电阻。对于放大器来说,使用电阻可
确保扬声器不发生短路。

现有的陶瓷扬声器电容约为1mF。图2中扬声器的阻抗在8kHz时为20W,在16kHz时为
10W。未来的陶瓷扬声器可能具有更大电容,使放大器在相同频率能够提供更大的电流。

陶瓷扬声器与动圈式扬声器的效率
传统动圈式扬声器的效率很容易计算。音频线圈绕组可以近似为固定电阻与一个大电感
串联。如果已知扬声器电阻,可用欧姆定律计算负载功率(P): P = I2R,或P = VI。扬声
器的大部分功率被转变成线圈的热量。由于陶瓷扬声器具有电容特性,因此消耗功率时产生
的热量不高。陶瓷扬声器消耗的是“无功”功率。无功功率无功功率非常小,与陶瓷器件的
损耗因子有关。无功功率产生的热量很少。计算无功功率时不应直接采用公式P = V x I;
应采用以下公式计算:

p=(pfCV2)(cosj+DF)其中:C=扬声器的容值,V=RMS驱动电压,f=驱动电压频率,cosj=
扬声器电流与电压间的相角,DF = 扬声器损耗因子,DF值很低,取决于信号频率及扬声器
的ESR。

由于理想的电容器电压和电流之间的相角为90,并且陶瓷扬声器基本呈容性,cosj等于
零,因此,陶瓷扬声器模型中的电容部分不会产生任何功耗。陶瓷材料和电介质的自身缺点
造成扬声器电压落后于扬声器电流一个相位角,该相位角并非精确等于90o。理想相移(90o)
与实际相移之间的微小差别定义为损耗因子(DF)。陶瓷扬声器的DF可以等效为一个小的等效
串联电阻串联电阻(ESR)与理想电容器串联。不要将串联电阻与放大器和扬声器之间的隔离电
阻混淆。DF是所需频率下ESR和容抗的比值:DF=RESR/XC
举例来说,电容为1.6mF,ESR为1的陶瓷扬声器,由5VRMS、5kHz信号驱动时,无功功
率为:

p=(p50001.6e-652)(0+0.05)=31.4mW
有功功率
与动圈式扬声器不同的是,虽然陶瓷扬声器本身不消耗有功功率,但是,在驱动放大器
输出级以及功放和扬声器之间的外部电阻外部电阻(RL) (图2)上会产生热量。外部电阻值越
大,为放大器分担的耗散功率越大,它以牺牲低频响应特性为代价。驱动10W串联电阻的陶
瓷扬声器时,总负载功率中无功功率占的比重并不大。大部分功率耗散在外部电阻上。

为了获得较好的低频响应,应选择小的外部电阻,但会要求放大器输出级耗散更大的功
率。放大器的效率决定了放大器输出级功率。为获得大功率放大器,需要采用高效解决方案,
如D类和G类放大器。负载端串联一个电阻,可以使功率消耗在负载网络,而不是扬声器。
即使放大器效率为100%,功率也会消耗在串联电阻上,而非扬声器上。放大器功耗决定了实
际器件的封装尺寸,如果必须用高频正弦波驱动陶瓷扬声器,则会消耗大量功率。

结语
便携式设备的小巧、轻薄设计是推动小型陶瓷扬声器应用需求的主要动力。陶瓷扬声器
不同于传统动圈式扬声器,应考虑采用新的设计方案。陶瓷扬声器的电容特性要求放大器具
有高输出电压和大输出电流,从而在工作频率范围内保持高压驱动。选择驱动陶瓷扬声器的
放大器时,必须能够为复杂负载提供无功功率和有功功率。为了支持小尺寸、低成本方案,
要求放大器具有较高的工作效率。为满足以上要求,需要采用与传统AB类放大器不同的拓扑
结构。更有效的解决方案,如G类或D类放大器,成为极具吸引力的方案,综合考虑成本、
元件数量等指标,G类放大器是能够获得最佳折衷的解决方案。

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