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关于动圈扬声器结构设计详解

2024-02-09

动圈扬声器是最广为人知和使用最广泛的扬声器形式。它可以在许多电子产品中找到，从收音机到蓝牙扬声器和公共广播系统——事实上，任何需要将电波形转换为可听声音的地方。
动圈扬声器性能良好，能够相对容易地制造。然而，与所有将电波形转换为声音的换能器一样，其操作可能很复杂，因为动圈扬声器连接电气和机械域。
动圈扬声器使用流动电流产生的磁效应作为其工作的基础。
当电流在导线中流动时，其周围会出现磁场。当电线缠绕成线圈时，效果会增加。
关于动圈扬声器结构设计详解 (https://ic.work/) 音视频电子 第1张
动圈扬声器操作,如果将线圈置于由固定磁铁产生的稳定磁场中，则两个磁场将相互作用。相反的两极吸引，像两极一样排斥。这意味着在线圈中流动的电流会导致线圈被固定磁场吸引或排斥 - 力的程度与流动的电流成正比。
如果线圈连接到大振膜上，那么声波将更有效地传递到空气中。
这是动圈扬声器的基本概念。
动圈扬声器结构,动圈扬声器的结构遵循相当标准的格式，尽管在电气和机械尺寸和参数以及使用的材料方面存在重大差异。
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通过典型动圈扬声器的横截面,（1）磁铁：磁铁提供固定的磁场，线圈的磁场与之抗衡。磁铁通常由铁氧体或强钕制成。
（2） 底盘/框架：动圈扬声器通常建立在圆形框架上 - 有时也可能是椭圆形的。框架构成了扬声器的基础并提供其结构，尽管它在操作中不执行任何主动部分。
（3）振膜或圆锥体：在动圈扬声器的前面有一个圆锥体或振膜。这会将动圈的振动传递到空气中，从而呈现出较大的表面积。扬声器振膜可以由织物、塑料、纸或轻质金属制成。隔膜的外部固定在框架的边缘 - 隔膜的末端通常有一些起伏，以使主体易于振动。
（4）膜片起伏：膜片起伏使膜片的主要部分以线性方式自由移动。
（5）防尘帽（圆顶）：动圈扬声器的这一部分保护音圈免受灰尘和污垢的影响。
（6）音圈和前音圈：动圈是扬声器的关键元件。它从音频放大器获取电流，电流流动产生一个磁场，该磁场与永磁体相互作用，这会产生一个力，该力会移动线圈，从而移动它机械连接的隔膜，从而产生声波。
（7） 蜘蛛（悬架）：这是一种灵活的波纹支撑，可将音圈固定到位，同时允许其自由移动。它不存在于一些低端扬声器上，但提供了一个非常有用的支撑，确保线圈正确居中。通常，线圈周围的空间是有限的，以保持最大效率，并且线圈需要不接触相邻的磁铁。如果它确实接触，则当扬声器线圈进出时会听到刺耳的声音。
显示悬挂装置的扬声器单元,动圈扬声器注意事项,在设计和使用动圈扬声器时，了解一些设计限制、权衡和问题非常有用。
多普勒失真：研究发现，当扬声器同时再现高频和低频音符时，低频音调引起的运动会导致高频音调上出现多普勒效应。
锥体结构：隔膜锥形的设计是一个艰难的折衷方案。锥体需要是刚性的，同时质量也要低。锥形弯曲会导致信号失真，因此需要刚性结构。还需要低质量以最大限度地减少惯性，以便扬声器能够准确响应声音的变化。幸运的是，近年来，新材料有助于提高性能。
锥形悬架：动圈扬声器的锥体或振膜的悬挂方式对其运行有重大影响。悬架需要保持锥体的对齐，同时还要保证进出的自由移动。许多扬声器还通过在线圈附近使用额外的悬架来确保线圈的定心。较旧的扬声器在线圈的前部使用所谓的蜘蛛，该螺旋线圈通过螺钉固定在极片上。这样就可以在扬声器失齐时手动对中扬声器。
锥体共振：锥体共振频率通常在扬声器规格中引用。低于此值，输出以每倍频程 12 dB 的速率下降，因此锥体共振越低，低音响应越好。
动圈扬声器是机械和电气工程的精密部件。在许多相互冲突的要求之间有一个平衡，但一个好的扬声器的结果听起来非常出色。

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