电动式扬声器的工作原理及分类结构图

2017-03-15 18:07分类：电子元器件阅读：

扬声器俗称喇叭，是一种将电信号转换成声音的电声器件。我们常用的手机、电话、多媒体电脑、电视机、扩音机、收音机、电子门铃等，都是最后通过扬声器把音频电信号变成声音来实现“讲话”或“唱歌”功能的。可见，扬声器是一切电声设备的“喉舌”。前面我们已讲过，话筒的作用是把声音转换成为相应的电信号，以便用电子放大器来放大。而扬声器的作用恰好相反，它是把电子放大器放大了的电信号转换成声音。话筒和扬声器均属于电声器件。

扬声器种类较多，按其换能机理和结构不同划分，有电动（动圈）式、电磁（舌簧）式、压电（晶体或陶瓷）式、静电（电容）式、电离子式和气动式扬声器等。电动式扬声器也叫动圈式扬声器、电动式喇叭，它具有电声性能好、结构牢固、成本低等优点，是目前应用最多的一种扬声器，

结构及原理

电动式扬声器的内部结构如图24-1所示，它主要由纸盆、音圈、定心支片构成的振动系统，磁铁（钢）及软铁体等构成的磁路系统和盆架、接线端、压边、防尘罩等构成的辅助系统3部分组成。音圈是用漆包线绕在一个纸筒上的线圈，通常只有几十圈，用一定频率（如100Hz. 400Hz或1kHz）下的阻抗表示，一般在3- 32Ω。音圈的引出线平贴着纸盆，并用胶水粘在纸盆上，以免扬声器工作时纸盆振动使音圈松散。为了使音圈保持在中心位置不与铁芯相碰，在音圈和纸盆连接的地方还加上了一个定心支片（又称音圈簧片），它还有助于纸盆的弹性。

电动式扬声器按所用磁性材料形状和磁路结构的不同，分外磁式和内磁式两种。外磁式扬声器的结构如图24-1 (a)所示，它的磁性材料采用圆环形磁铁，外部由软铁板压制而成。软铁芯柱和外面的软铁板构成稳定的磁场回路，由于磁铁是圆环形的，它本身就构成了外磁路，故称外磁式扬声器。圆环形磁铁大多采用钡（锶）铁氧体制成，其体积大，重量也较重，因磁体是外露的，杂散磁场大，对外界有一定影响，但它的生产成本低，价格也便宜，使用比较广泛，这种外磁式扬声器只适用于一般不考虑磁路杂散磁场对周围元器件等构成影响的场合，如普通收音机、外接音箱等装置。

内磁式扬声器的结构如图24-1( b)所示。它采用圆柱形磁钢（铁），其位置处于软铁壳构成的外磁路内部，故称内磁式扬声器。由于磁性材料被软铁壳封闭了起来，对外无杂散磁场形成，所以不会对周围电路产生影响。这种扬声器的磁性材料大多采用铝、镍、钴的合金制成（少数也有采用铁氧体的），其体积小、重量轻，对外界无磁场干扰，但生产成本较

高，价格稍贵。内磁式扬声器适用于无杂散磁场要求的场合，如多媒体电脑、彩色电视机、检测仪器等。

无论是外磁式还是内磁式电动扬声器，它们均是根据通有电流的导体在磁场中受力而运动的原理制成的，其工作原理如图24-2所示。当音圈中通有音频信号电流时，在固有磁场的作用下，音圈将随着信号电流的方向变化而改变运动方向（拉入或推出），并随着信号电流的强弱变化而改变运动幅度，音圈的运动带动纸盆同步振动，并激起周围空气的振动，使附近的人耳接受到相应的声波感觉，从而听到声音。由于电动式扬声器在发音时，纸盆是通过不断运动着的音圈带动而产生振动的，所以这种扬声器也被称为动圈式扬声器。

外形和种类

常用电动式扬声器的外形及分类如图24-3所示。电动式扬声器的种类很多，按照体积和形状不同，可分为微型超薄、微型、小型（小口径）、中型、大型（大口径）数种；按照纸盆形状不同，可分为圆形和椭圆形两大类；按照磁性材料形状不同，可分为外磁式和内磁式（其结构详见图24-1）两种；按照声波辐射方式不同，又可分为直射式（纸盆式）和反射式（号筒式）。

另外，如果按照工作频率范围的不同区分，有高音(2 - 20kHz)、中音( 500Hz - 5kHz)、低音(20Hz - 3kHz)和全频带(20Hz - 20kHz)扬声器；按照磁场供给方式不同区分，有永磁式和励磁式扬声器；按照音圈阻抗不同区分，有低阻抗和高阻抗扬声器；按照纸盆结构和材料不同区分，有普通单纸盆（包括覆胶纸盆、纸基羊毛盆、紧压制盆等）、双纸盆、防弹布盆、羊毛编织盆、PP（聚丙烯）盆、尼龙边盆、橡皮边盆、硬球顶扬声器等。

主要参数

电动式扬声器主要有以下8项重要参数，需在选用时予以关注。

①外形尺寸。圆形扬声器的标称尺寸通常用产品盆架的最大直径来表示，椭圆形扬声器的标称尺寸则用椭圆盆架的长、短轴来表示。尺寸单位用mm（毫米）或cm（厘米）表示，习惯上还经常用英寸( in)表示，1英寸等于25.4mm。例如，我们平时所说的2.5英寸扬声器，它的盆架外径标称为65mm;4英寸×6英寸扬声器的盆架尺寸标称为100mm×160mm。

②额定功率。这是指扬声器在规定的无明显发声失真的条件下，长时间连续工作时所允许输入的最大电功率（注意不是指扬声器所能够产生的声功率），其单位为“W（瓦）”或“VA（伏安）”。常用扬声器的额定功率有O.1W、0.25W、0.5W、1W、3W、5w、

10W-扬声器实际能承受的最大功率要大于额定功率1-3倍，为了获得较好的音质，应让扬声器的实际输入功率小于额定功率。当扬声器长时间、大幅度超过其额定功率工作时，有可能使音圈发热变形，甚至振裂纸盆和烧毁音圈。

③标称阻抗。这是指扬声器工作时输入的信号电压与流过的信号电流之比值，单位为“Ω”。标称阻抗实际上是指让扬声器发声时的交流阻抗，它随测试频率的不同而不同，在数值上约为音圈直流电阻值的1.2 -1.3倍。常用扬声器的标称阻抗有4Ω、8Ω、16Ω等，在应用时阻抗值只有与功放电路的输出阻抗相等，才能使扬声器发挥出最佳效能。

④频率范围。又叫频率响应，这是指输出声压变化幅度在一定的允许范围内（一般为-3dB）时，扬声器的有效工作频率范围，它反映了扬声器转换一定范围内频率电信号的能力。扬声器的频率范围与其结构和纸盆材料等有关，在一般应用场合应选用全频或中音扬声器，在高保真放音系统则应按照要求选用组合的高、中、低音扬声器。

⑤谐振频率。也称共振频率（简称fo），这是指扬声器有效频率范围的下限值，谐振频率越低，扬声器的低音越好。重低音扬声器的谐振频率多为20 - 30Hz，

⑥灵敏度。也称特性灵敏度，这是反映扬声器“电一声”转换效率的参数，是指给扬声器输入1kHz、1W（或O.1W）的音频信号时，在其正前方1m处所测得的平均声压大小，单位为“dB”。灵敏度越高，说明扬声器的“电声”转换效率越高，发声也越响亮。

⑦失真度。这主要是指谐波失真，一般扬声器失真度小于7%，高保真扬声器失真度小于1%，

⑧指向性。这是指在扬声器前方不同方向上所测量出的灵敏度的差别，是反映扬声器声音辐射方向的参数。扬声器的指向性越强，就意味着发出的声音越集中。，频率越高指向性越弱，纸盆越大指向性越强。在纸盆口径确定后．指向性由纸盆的形状决定，纸盆越深，指向性越好。在不同的使用场合，对扬声器指向性的要求是不同的。

型号命名

常见国产电动式扬声器的型号命名格式和含义如图24-4( a)所示，其字母“Y”表示扬声器，后面的第1个空格位置是单或双字母，表示扬声器的类型，其中“D”表示电动圆形，“DT”表示电动椭圆形， “DG”表示电动高音；第2个空格位置用字母或数字表示扬声器的额定功率或口径等特征参数；最后面的空格位置用数字表示产品序号。例如：型号YD3-25，表示这是额定功率为3W( 3VA)、序号为25的电动式扬声器；型号YDG50-1，表示这是口径为50mm、序号为1的电动式高音扬声器。

新型国产电动式扬声器的命名与上面稍有不同，其命名格式和含义如图24-4 (b)所示。字母“YD”表示电动式扬声器，后面的第1个空格位置是字母或数字，表示扬声器的重放频带或口径，其中“D”表示低音，“Z”表示中音， “G”表示高音，“QZ”表示球顶中音， “QG”表示球顶高音，“HG”表示号筒高音，“130”表示130mm， “140”表示140mm， “166”表示166mm， “176”表示176mm， “200”表示200mm， “206”表示206mm……第2个空格位置用数字或数字与字母混合表示产品序号。例如：型号YD200-1A，表示这是口径为200mm、序号为1A的电动式扬声器；型号YDQGl-6，表示这是一个序号为1-6的电动式球顶高音扬声器。

表24-1给出了部分国产普通电动式纸盆扬声器的型号及性能参数，仅供参考。

表24-1 部分国产普通纸盆扬声器的性能参数
类别	型号	标称口径（mm）	音圈阻抗（Ω）	额定功率（W或VA）	频率范围（Hz）	谐振频率（Hz）	结构形式
圆型扬吉器	YD005- 401	40(1.5英镑）	8(100HZ)	0.5	550~3500	550+110	内磁式
	YD005- 402		40(100HZ)
	YD01-501	50（2英寸）	8(100HZ)	0.1	450~3500	450+90
	YD01-552	55（2.25英寸）			400~3500	400+80
	YD025- 651	65（2.5英寸）	8(100HZ)	0.25	300~3500	300+60	外磁式
	YD025- 652						内磁式
圆型扬吉器	YD04-801	80（3英寸）	8（100HZ)	0.4	270~4000	270+55	外磁式
	YD04-802						内磁式
	YD05- 1001		8（100HZ)
	YD05- 1003	100（4英寸）	16(100HZ)	0.5	180~5000	+20 180 -50	外磁式
	YD05- 1002		8(100HZ)
	YDl-1301	130（5英寸）	4(400HZ)	1	150~5500	+15 150 -45	内磁式
	YDl-1306		8(400HZ)				外磁式
	YD2-1651	165（6.5英寸）	4(400HZ)	2	100~7000	+15 100 -25	外磁式
	YD2-1653				100~12000		外磁、双盆式
圆型扬声器	YD3-2001	200（8英寸）	8(400HZ)	3	80~7000	+10 80 -25	外磁式
	YD3-2003				80~12000		外磁、双盆式
	YD5-2501	250（10英寸)	8（200HZ)	5	55~5000	55±10	外磁式
	YD5_2502				55~12000		外磁、双盆式
	YDlO- 3003	300(12英寸）	8(400HZ)	10	55~5500	55±10	外磁式
圆型扬声器	YDT04- 6102	65×100 (2.5英寸×4英寸)	8(1KHZ)	0.4	270~4000	270+55	内磁式
	YDT04- 6104		16(1KHZ)		270~8000
	YDT05- 8131	80×130 (3英寸×5英寸)	8（1KHZ)	0.5	18~4500	+20 180 -50	外磁式
	YDT05- 8132						内磁式
	YDTl- 10162	100×160 (4英寸×6英寸)	4(400HZ)	1	150~7000	+15 150 -45	外磁式
	YDTl- 10164		16(400HZ)
	YDT2-12191	120×190 （5英寸×7英寸）	4（400HZ)	2	10~700	+15 100 -25	外磁式
	YDT2- 12194						外磁式、有屏蔽罩
	YDT3- 18261	180×250 （7英寸×10英寸）	8（400HZ)	3	80~700	+10 80 -25	外磁式
	YDT3- 18263				80~1000		外磁双盆式

产品标识

常用电动式扬声器的外壳标识如图24-5所示。由于通过型号仅能获得扬声器的额定功率或口径，而阻抗等重要参数无法反映出来，所以常见扬声器的外壳上除了标出型号外，往往还将阻抗和额定功率单独标注出来，如图24-5 (a)所示；还有相当一部分扬声器（包括国外产品）均不标出型号，只在外壳标出阻抗和额定功率等主要参数，如图24-5( b)所示。要想知道电动式扬声器的详细性能参数，一般只能阅读厂家说明书或进行专门的测试。