扬声器问题总结

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,2007,扬声器问题总结,1,前言,扬声器原理简介,一,.,声学相关知识,二,.,扬声器工作机理,三,.,扬声器相关参数、术语,扬声器组装及材料简单认识,一,.,扬声器的组成,二,.,健朗,4020,扬声器组装过程,案例分析,一,.,万里邦,18MM,圆形扬声器开路问题,二,.,冠音泰,4015,方形扬声器膜片脱胶及开路问题,三,.,万里邦,4020,扬声器开路问题,四,.,新阳,/,健朗,2515,扬声器开路问题,总结,一,.,问题分析过程反思及失效分析心得,1.,原因查找手段、分析方法方面,2.,对策的拟定方面,二,.,扬声器设计选型过程反思及总结,1.,电气设计及选型方面,2.,结构设计及选型方面,3.,扬声器供应商选择,三,.,超薄扬声器关键点评审总结,2,前言,12-07,N3万邦18MM扬声器老化开路，不良比9/1300，批量重工；,12-10,DL355冠音泰4015扬声器老化杂音，不良9/40，批量重工；,12-12,DL355万邦4020扬声器老化开路，不良3/20，批量重工；,01-02,DL389新阳2515扬声器老化开路，不良3/20，批量重工；,01-19,U70健朗2515扬声器老化开路，不良2/20，试产料重工；,07年便携式产品进入旺季后，接连出现了扬声器可靠性的问题，严重,影响了产品的品质以及上市的进度，造成了大量的资源损耗，使我们,的生产陷入一个很被动和混乱的局面。由此，我想很有必要对这些发生,的事件做一个总结，同时希望通过这些教训在扬声器本身技术和分析手,段上做一些探讨和积累，对我们前端设计选型以及材料认证验收等等环,节做一些思考，欢迎大家积极的参与进来。,A工程,3,扬声器原理简介,4,一、声学相关知识,1.声音传播方式：,声音的传播需要介质，在真空中不能传播,声波属于纵波,2.人耳可接受到的频域范围：,通常范围：,20Hz-20KHz,20Hz,以下称为次声波，,20KHz,以上称为超声波,语音范围：,300-3400Hz,5,3.声压级：,声压级用符号,LP,表示，结果以分贝表示。,计算公式如下：,声压每增加一倍，其声压级增加B；声压每增加10倍，声压级增加20B.,其中：基准声压：P0=210-5PA （大气压：,P,1.0325105,Pa,（20）,声源名称,声压 Pa,声压级（B）,正常人耳能听到的最弱声音,210-5,耳语,210-3,相隔米处讲话,210-2,高声讲话,0.2,织布车间,2,柴油机,20,(痛阀),喷气机起飞,200,导弹发射,2 000,6,二、扬声器工作机理,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,（其中,B,为磁感应强度，,L,为导线长度，,i,为电流）,7,2.发声机理：,扬声器的磁路系统由,U,铁框架、磁铁、垫片组成，一起构成环形磁间隙，,其间布满均匀磁场,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组成,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，,带动振膜一起运动，振膜策动空气发出相应的声音,整个过程为：电,-,力,-,声 的转换（部分能量转发热量散耗）,8,3.电-力-声转换：,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,音圈在磁间隙中来回振动，其振动周期等于输入电流的周,期,振动的幅度则正比于各瞬时作用的电流强弱,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,9,三、扬声器相关的参数、术语,：,1.直流阻抗（DCR）：静态的，音圈线的本身阻抗，不受频率的影响，其阻抗曲线表现为一条直线；,2.交流阻抗（ACR）：动态的，也叫额定阻抗，是指阻抗曲线上紧跟在第一个最大值后面的极小值；一个由制造厂规定的纯电阻的阻值在确定信号源的有效电功率时用它来代替扬声器（比如说我们用到的1W 8欧 中8欧指的就是额定阻抗）,10,3.阻抗曲线：把阻抗模值表示为频率的函数（即反映阻抗跟随频率变化的状,况）,如上面的阻抗曲线中：,a.为扬声器音圈的直流阻抗，静态的不受频率的影响,b.为音圈在没有振动以及磁场影响情况下的频率特性，频率越高阻抗,越大，越低则阻抗趋向于0；,c.为音圈在磁场中产生的反向电动势影响下的阻抗曲线，磁场下产生的反向电,流与扬声器本身加入的电流相反，这样造成实际的输入电流变小，在相同,的电压下，电流减小就等于阻抗的变大。以至在低频谐振点F0附近，振动,幅度最大，反向电动势最大时，阻抗最高。,a+b+c：即为扬声器实际工作时动态的阻抗曲线,一般把F0后第一个最小值定,义为额定阻抗（误差在15%）,阻抗,频率,F0,c,bb,a,阻抗,a+b+c,频率,F0,额定阻抗,图1,图2,11,4.频响曲线：,遵循一定测试标准（国标：在自由场或半空间自由场条件下在相对于参考轴和参考点的指定位置以规定的恒定电压测得的作为频率函数的声压级，所用的恒定电压为正弦信号或为频带噪声信号）测试出来的音压频率曲线，,5.有效频率范围：,指扬声器频率响应的有效范围，一般指F0到高频的有效部分（声压下降10DB的频率为止）,12,6.灵敏度,又叫扬声器的声压级，表征了扬声器的声音大小。相关标准规定扬声器的声压级是指在指定的频带或功率上，馈给扬声器1W的输入功率，在参考轴上距离参考点1m处的声压极的平均值，通常取频率特性曲线上的4个点的平均值，用dB表示。,7.谐振频率 F0,是指扬声器从低音域开始振动时，振动板最强烈振动所在点对应的频率，在测量扬声器单元阻抗特性时，阻抗曲线上阻抗值第一次达到最大值时（即Zmax）所对应的频率称为该扬声器单元的谐振频率或共振频率，简称FO。它具有三个特性：,最强烈的振动对应频率点,低音响应的下限频率点,阻抗曲线峰值对应频率点,13,通常，扬声器的口径越大，F0要求越严格，口径越大，F0越小；其与空气温度，湿度存在一定的反比关系：,(高),F0,(低),（小）湿度 （大）,(高),F0,(低),（低）温度 （高）,6%-8%,3%-6%,14,8.额定输入功率,指扬声器额定承受的标称功率，扬声器长时间连续工作不产生过热、机械超载损坏以及声音明显失真的功率，在环境畸变以及连续负载老练实验中均依据此功率为基准。,要获得好的音质同时保证扬声器工作可靠，输入给扬声器的平均功率应小于扬声器的额定功率（我们扬声器上标8欧1W，1W指的就是额定功率）,9.最大输入功率：,是指扬声器所在某一瞬间所能承受的最大功率，也称为峰值功率。亦即突然输入时间极短（一般为几个周期）的正弦波信号而不损坏扬声器的最大输入电功率。,一般扬声器能承受的最大输入功率约为标称功率的1.54倍。,在实际的音乐信号中，存在瞬间的脉冲信号可能会超出额定功率的3-10倍，因为时间较短，不会损坏扬声器，但要保证好的音质，必须是这些峰值脉冲不出现失真，所以扬声器也应该要有足够的功率余量。,15,10.失真（Distortion）,从扬声器辐射出去的声音，理应只有所加信号的重现，但实际上辐射出来的声音中除基频信号声外，还有其它频率的声音出现，使声音听起来有异常的感觉，这种现象叫失真。,失真率一定要定量的音压输出作比较才能正确，但则以不超过5%为准。失真率=多余成分/纯音100%。,失真主要起因于驱动力（磁束分布不平的电流变形，输入超过额定输入功率）、支持部分（弹波与振动板的凸缘部分）、振动板活塞运动与分割运动等三个重要原因。,16,失真包括：,1)非线性失真：包括谐波失真互调失真。,谐波失真：一般由扬声器磁场不均匀及振动板系统的非线性畸变引起。通常在低频时产生，因为低频时振幅大，音圈纸盆、弹波等容易产生非直线性畸变。,互调失真：是两种不同频率的信号，同时加入到扬声器上时，互相调制而引起的，互调失真会造成音调上的失真，当互调失真较大时，会使合唱拍手等重放音质显着变坏。当扬声器同时重放使音圈作大振幅振动的低频信号F1和音圈作小振幅振动的高频信号Fh时，重放声中除了有F1、Fh及其谐波成分外，还会出现（nF1+Fh）的新的频率成分，其中n=1，2，3，这种失真称为互调失真。,2)瞬间失真。,这是由于扬声器的振动系统跟不上快速度变化的电信号而引起的输出波形失真。这种失真与频率响应曲线的平滑程度有关。在振动板的每个共振点（相当于频响曲线的峰谷处），这种失真更为严重。,17,扬声器组装及材料简单认识,-以健朗4020为例,18,扬声器的组成：,1.磁路系统,由,U铁框架、磁铁、垫片,组成，形成U铁内部空隙均匀的磁场；,2.振动系统,由,音圈（绕线+纸管）、膜片,组成，振动以策动空气发声；,3.本体：,由,支架、端子（PCB）、导线、压边垫圈、防尘罩,等组成,19,健朗4020扬声器组装过程：,最外边的为U铁,上面为垫片,下边为磁铁,1.磁路系统组装：U铁+磁铁+垫片,先将磁铁采用AB胶粘和在U铁上，再将垫片用AB胶粘和在磁铁上，最后U规定位将磁铁垫片居中,磁铁：一般材质采用铁氧体（外磁黑色，用于大喇叭）、钕铁硼（内磁，我们现用的小扬声器），随着磁通量的增大可选有N30,N35,N42等等规格，磁铁磁通量越大，灵敏度越高，声音越大；,垫片：主要起缓冲磁场，均匀磁间隙，使声音柔和的作用；,U铁：与磁铁、垫片一起形成磁极，把磁通量均匀的导入到间隙中,20,2.振动系统组装：音圈+膜片+引线,首先机头绕制音圈，将音圈线绕在纸管上，膜片采用机器定位并画一圈音圈胶，然后采用定位治具将音圈固定在膜片的胶上，等胶干后开始画引线胶，引线走S型出膜片，并打胶固定,膜片,音圈，铜线绕在纸管上,纸管打胶固定在膜片上,引线出膜片,引线走S型，一路打胶固定在膜片上,膜片：也叫鼓纸、振动板，其形状、波纹、材质、质量均对扬声器的性能和音质有决定性的作用。小扬声器一般采用PEN、PEI、PET等材质，其中PET（厚5um、6um、9um、12um)耐温可到60用于耳机、电话机等场合；PEN（16um,38um,50um），耐温能到85，用于功率较大的场合（手机）；PEI料较脆，易被甲苯腐蚀，一般功率做不高。同一种材料膜片越厚，功率越高，F0越高。,音圈：线质有普通铜线、铜包铝线（一般耳机用，高频好）、SV线（柔性较好，便于绕制纸管）、高弹力线、超高弹力线；线径有（耳机类0.02mm,0.025,0.03,0.035等；小扬声器0.05mm,0.055,0.06mm,一般不高于0.07mm，线径越粗功率越大。另外在扬声器高度允许的情况一般会增加纸管，可以利于散热。,21,3.支架+PCB：,直接采用硬胶将PCB粘接到支架上,正面,反面,导线PCB，用硬胶将其与支架粘和,出线凹槽,支架,焊引出线,用来焊导线,支架：扬声器的主体外框，一般考虑采用耐高温85以上的材质,PCB：用来焊接外边导线以及内部音圈的引出线，考虑引线加锡焊接时的温度和时间不能使PCB胶水融化而脱离支架,22,4.磁路系统+支架,：手工装入后定位并在U铁背面一圈打胶固定,+,打一圈固定胶,正面,反面,23,+,正面,反面,机器在支架上画一圈膜片固定胶,定位后将膜片贴上,引线从凹槽中引出,5.膜片（振动系统）+支架：,先机器在支架上画一圈膜片胶（胶量重点控制），定位后将膜片贴上，此环节膜片居中定位不好会引起音圈擦边不良，同时引线出槽口不可用力拉扯,24,6.焊引出线+焊导线+打包裹胶+测试+印丝印,导线,焊好引出线和导线后打胶包裹保护,25,其它扬声器材料：,锦丝线、弹波、防尘罩,锦丝线：一种特殊绕制的音圈引出线，可耐高弹力，一般使用时扬声器须满足一定的厚度（7.5mm以上）和宽度要求，工艺上才能焊接以及安置。焊接点打胶为关键控制点，同时引线过程须有弯线工艺以保证缓冲；,弹波：又称阻尼器，具有制动以及中心保持作用，扬声器空间过高时纸管带动音圈上下运动行程较远，需要弹波作为一个中心定位，避免振膜横向运动，引起音圈擦边