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動圈式揚聲器

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動圈式揚聲器
動圈式揚聲器(又稱電動式)
在談動圈式揚聲器的基本原理前,先列一下電動式換能器的基本原理。
揚聲器的音圈中,當流有交流電流時,根據左手定則,產生的驅動力為BlI(B為磁極隙縫的磁感應強度,l為音圈長度,I為音圈電流大小)。如果再給音圈以 F力驅動時,機械系統共有(F+BlI)的驅動力。因此,振膜的速度V(m/s)與振動系統的力阻抗zm(N*s/m)之前有如下關係:zmV=F+ BlI (1)
另一方面,當振膜以V(m/s)的速度振動時,根據右手定則,音圈中將感應-BlV的電動勢,設外加電路的電壓為E,則共有(E-BlV)的電動勢。設音圈的電阻抗為Ze,流過的電流為I,則根據基爾霍夫定律,有:ZeI=E-BlV (2)
(1)(2)式就是電動式換能器的基本公式,式中的係數Bl是電系統與機械系統相關的量,稱為力係數,表示為A=Bl
當電路的端電壓E由電動勢為E0,內阻抗為Z0的電源供給時,作用到振膜的驅動力F可認為是由激勵力F0,內部阻抗為z0的聲源所供給,即 E=E0-Z0I,F=F0-z0V; (3)
將(3)式代入(1)(2)式得:E0=(Z0+Ze)I+AV,F0=(z0+zm)V-AI; (4)
對於揚聲器來說,只考慮電信號驅動,於是F0=0,(4)式變為
E0=(Z0+Ze)I+AV,0=(z0+zm)V-AI; (5)
解(5)式,消去V得 E0=(Z0+Ze+A^2/(z0+zm))I (6)
從上式可以看出,除電源的內阻抗Z0、音圈的阻抗Ze以外,還附加有第三項,由這一項可以看出,力阻抗越小時,越容易振動,力係數越大時,振動也越大。這是由於振動系統振動而附加的一項,稱為動生阻抗,動生阻抗Zem=A^2/(z0+zm) (7)
於是,換能器的輸入電阻抗 ZF=Z0+Ze+Zem (8)
前兩項Z0+Ze為振動系統固定不振動時的輸入電阻抗,稱為阻尼阻抗。ZF為振動系統在能夠自由振動的狀態下的輸入電阻抗,稱為自由阻抗。
根據6式可以得到電動式換能器的簡單等效電路圖,電動式換能器的效率為Zem/ZF。當動生阻抗Zem越大時,電聲換能器的效率越高。
動圈揚聲器的固有頻率對於其低頻性能有十分重要的影響。如果需要降低其固有頻率,可以採用兩方面措施:
1. 增加系統質量,即增加音圈與紙盆的質量
2. 減小系統的彈性係數,即使紙盆邊緣的折環部分更為柔順
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