陶瓷揚聲器系統的放大器設計

摘要： 給出了陶瓷揚聲器系統的放大器解決方案。
關(guān)鍵詞： 音頻；陶瓷揚聲器；放大器；G類(lèi)

　　如今的便攜式設備需要更小、更薄、更省電的電子元器件。對于設計小巧的手機，動(dòng)圈式揚聲器成為了制造商能否生產(chǎn)出超薄手機的制約因素。在這一需求的推動(dòng)下，陶瓷或壓電揚聲器迅速興起，成為動(dòng)圈式揚聲器的替代方案。陶瓷揚聲器能以超薄、緊湊的封裝提供極具競爭力的聲壓電平(SPL)，具有取代傳統的動(dòng)圈式揚聲器的巨大潛力。動(dòng)圈式揚聲器和陶瓷揚聲器的區別如表1所示。

　　驅動(dòng)陶瓷揚聲器的放大器電路具有與驅動(dòng)傳統動(dòng)圈式揚聲器不同的輸出驅動(dòng)要求。陶瓷揚聲器的結構要求放大器驅動(dòng)大電容負載，并在較高的頻率下輸出更大的電流，同時(shí)保持高輸出電壓。

陶瓷揚聲器的特性

　　陶瓷揚聲器的生產(chǎn)工藝與多層陶瓷電容器類(lèi)似，與動(dòng)圈式揚聲器相比，這種制造技術(shù)可以使揚聲器廠(chǎng)商更加嚴格地控制揚聲器的容差。嚴格的容差控制對于權衡揚聲器的選擇非常重要，也影響著(zhù)不同生產(chǎn)批次產(chǎn)品音頻特性的可重復性。陶瓷揚聲器在驅動(dòng)放大器端的等效阻抗可以近似為主要由一個(gè)大電容組成的RLC電路(圖1)。在音頻頻率范圍內，陶瓷揚聲器通常呈現容性。揚聲器的電容特性決定了其阻抗隨頻率的提高而降低。阻抗有一個(gè)諧振點(diǎn)，在這個(gè)頻點(diǎn)揚聲器的發(fā)聲效率最高。

圖1  陶瓷揚聲器主要表現為一個(gè)大的容性負載

聲壓與頻率及振幅的關(guān)系

　　陶瓷揚聲器兩端的交流電壓導致?lián)P聲器內壓電薄膜變形和振動(dòng)；位移量與輸入信號的幅度成正比。壓電薄膜的振動(dòng)使周?chē)諝饬鲃?dòng)，從而發(fā)出聲音。揚聲器電壓升高時(shí)，壓電元件變形加劇，形成更大的聲壓，從而增加了音量。陶瓷揚聲器制造商通常規定了揚聲器的最大驅動(dòng)電壓，典型值15VP-P。電壓最大時(shí)陶瓷器件的偏移量達到極限。外加電壓大于額定電壓時(shí)不會(huì )導致聲壓升高，反而增加了輸出信號的失真度。