speaker-的基本架构.ppt

按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,*,speaker,的基本架构,1,工作原理,音圈的驅動力,F,=,B,li,B,-,磁間隙中的磁場強度，單位為韋伯,/米,2,。,l,-,音圈導線,(,銅線,),的長度，單位為米。,i,-,流過音圈的電流，單位為安培。,這是喇叭驅動的公式，我們可用的資源為；,B,-,磁間隙中的磁場強度，我們現在在華司上增加一片磁鐵，主要反應在磁場強度的增加。,l,-,音圈導線,(,銅線,),的長度，兩層的音圈，我們改為四層，四層改六層，體現在長度的增加。,i,-,流過音圈的電流。假如電路已經固定，,8,歐姆的喇叭，改成,4,歐姆，明顯的增加流過的電流，但通常不是我們來決定，而是客戶來決定。,下面請看圖解:,2,圖解,3,speaker,的基礎知識,1.,Fo (Lowest resonant frequency；,最低共振頻率)=,Mo=,振動系的重量；包括鼓紙(振膜)、音圈、彈波的附加、防塵蓋、膠。,So=,振動系的柔順性；包括鼓紙(含鼓紙的邊緣,Edge)、,彈波。,比較正確的測試方式為用阻抗曲線測出的值，較準確。通常測定,Fo,的電壓為1,V，,但我們會碰上喇叭的功率不足1,V,的情形，在這種情況下，我們會改用0.5,V,測，但必須載明於規格書上。,測試的電壓愈高，所測得,Fo,的值會愈低，所以必須要定出一個共同的規範。,4,Q,值：代表在諧振點,Fo,的諧振品質因素,Q,值，和電子電路的,Q,值定義一樣，可以從阻抗曲線上來求得。,Q,愈高表示曲線愈尖銳，以振動的現象來說，是振動不易停止，所以聽起來，低音會變得渾濁。,但在小喇叭的情況來說，因為低音都不易做好，所以,Q,值都高一些。,Q,質的最大用處在於設計音箱時，音箱設計的著手點都從,Q,開始。當然我們也可以透過其他方法來調整,Q,值。,5,響應曲線,2.,響應曲線,喇叭對於(輸入)不同頻率的電訊號，所產生音壓的大小。通常將,X,軸設定為頻率，,Y,軸為音壓。主要作為判斷一支喇叭好壞的重要依據，理想的曲線為一條直線，就是對任意頻率輸入的電訊號喇叭響應為一致的輸出。,音壓,(,db Decibel),：,定義為,db=20 log,壓力的單位為,Newton/m2,2,x,10 Newton/m(,或 2,x,10 Dyne/cm),是人耳 能聽到的最低界限，我們拿來當音壓位準(0,db)。,6,注意：,db,是一個比較值，不是單位，所以我們可以改變【位準、或參考值】的值來從新定義,db,。,常用的位準值如,1,伏,(,V),，,稱為,dbV(,常用在麥克風的感度上,),。,另外以,600,甌姆消耗,1,mW,的功率,(,相當,0.7745,V),為參考位準值的，我們稱為,dbm,。,頻率：每秒鐘振動的次數，單位為,Hz(Hertz)。,慣稱,K(Kilo=10)Hz、M(Mega=10)Hz。,有效頻率範圍：,Fo (Average SPL-10db),。,這是,JIS,、,CNS,規範的標準。,7,中音谷：在,1000 3000,Hz,的中音範圍，當一個訊號送到鼓紙的固定邊，反彈回來，恰好碰上後來趕上來的訊號，產生一個抵消的作用，在曲線上會有一個下跌的山谷形狀，這是工程師努力要解決的工程問題。,在鼓紙折環,(,錐緣或叫,Edge),利用不產生反彈的形狀、能吸收振動的材質、塗怖吸震的膠等為解決此問題的對策。,8,失真,3.,失真,當喇叭收到一個純音的電訊號，鼓紙相應的震動並非如預期的只產生該訊號的震動，會有它一倍、二倍頻率,.,等等的震動，這些震動產生的聲音，我們稱為,諧波,Harmonic,。,失真,=,x,100%P:,基本波、,P,：,二次諧波,.,P,：,n,次諧波,依上式求得的失真，也慣稱為,THD(Total Harmonic Distortion),。,增加鼓紙本体的鋼性，可以減少失真的現象。,9,功率,4.,功率,沒有儀器能一下就測定出喇叭的承受功率是多少，通常的方式都是用壽命試驗來決定。,詳細關於喇叭的壽命試驗，請參照【喇叭的壽命試驗】有詳細的說明。,功率大並不表示聲音就大，詳細的關係參照它項說明。注意,【功率】,和,【效率】,意義上的不同。,功率：是指以電的訊號送給喇叭，消耗在喇叭上的電功率。,效率：喇叭是一個換能器件，將電能轉換為聲能，效率是指這個轉換的比值。簡單的指標,參數就是,db/W M,。,喇叭效率都不高，依我們現生產的產大概都不超過,10%,，其他的能量大部分都轉換成熱能和動能了。,正常功率,(,Normal),：,是指長時間工作沒有問題的功率。,最大功率,(,Maximum),：,短時間，非連續性，喇叭還能正常工作的功率。,10,功率、距離和音壓的關係,Sc(SPL,換算值,)=(,SPL,測試值,)+20 -10,、：分別為測試距離、計算距離,、,:,測試功率、計算功率,註：,如原以,0.2,W,、,0.5M,測得,SPL,為,80,db,，,現功率不變，距離改以,1,M,測，則，,80+20,Log(0.5/1)-10Log(0.2/0.2)=74 db.,如原以,0.2,W,、,0.5M,測得,SPL,為,80,db,，,現距離不變，功率以,0.4,W,測，將得，,80+20,Log(0.5/0.5)-10Log(0.2/0.4)=83 db.,、,11,極性,5.極性,以電池加在喇叭標示的正端，鼓紙是向前推出。,在雙聲道以上的設備裡，對極性的要求就很嚴謹。,12,環境試驗,6.環境試驗,包括：高溫、低溫、高濕、冷熱循環、冷熱衝擊。,震動、落下。,鹽霧。,13,各零件功能及材料,a.,框体,塑料：,ABS,、,ABS+GF,、,PBT+GF,、,ABS+PC,等。,ABS+GF,為塑料合金可以改善物性。加,FG(Fiber Glass),改善鋼性及耐熱性。,鐵材：以低碳的鐵材沖壓而成，碳會增加磁阻，不利於導磁性。理想的喇叭框体材料是，軛鐵部分良好的導磁，框体部分不導磁，磁力線才不至於分散。,b.,端子板,用衝剪纖維板後鉚上鉚釘而成。主要做為訊號引入的端點。,印刷電路板,(,紙質板或玻璃纖維板上貼銅箔,),蝕刻出接點。,14,c.,錦絲線,以銅箔圍著纖維紗捲繞而成。功能在提供一個緩衝的空間，音圈的震動不會直接傳遞到端子的固定點，否則此引線會因拉扯而斷裂。紗也以耐熱性及耐疲勞度而分等級。,銅箔可以分一股,(,一片銅箔,),、兩股,等捲繞，依須要是否鍍上錫等。,d.,墊片,主要用來墊高喇叭和機殼間的距離，以免鼓紙碰撞了機殼。其他還有減震、防止漏氣、防水等功用。,材質有紙、,EVA,、,CR,、,橡膠等，設計要考慮不能碰觸鼓紙的邊緣，可能使喇叭的,Fo,增加，失去原始設計的值。,15,e.,軛鐵、華司,做為磁氣迴路的一部分，必須盡量的減少磁阻，磁飽和系數大，防銹良好。,和框体的鐵料一樣。,f.,彈波,用布材經樹脂含浸，再熱壓定型而成，最近的產品也有以,PI,衝剪成型或用,Mylar,成型者。我們取其恢復性、耐疲勞性。,主要的功用在支撐音圈，在音圈受驅動時，其運動時能在我們設定的間隙內，不去碰撞金屬件。,基本上是一個對喇叭特性供獻很小的零件，沒有彈波，特性還更好，但沒有彈波的產品，量產有很高的難度。,16,g.Bobbin,線軸,(,因我廠都用牛皮紙的材料，因此都用紙管這名稱來替代,Bobbin),在紙上塗怖耐熱及能和漆包線接著的樹脂而成。對於須要較高的耐熱等級，有不同的材質因應，包括樹脂及紙管的材料。紙管主要的功用在於使音圈能正確的在其工作的位置。此外，為了減輕重量及增進散熱，可以在紙管上打孔。,在紙管的材料上有牛皮紙、鋁箔、,PEI,的押出管、,PI,捲繞管,(,見膜片說明,),、,Nomex,的織物等。,列舉兩種常用的塗佈材及其特性當參考，,塗佈材料,耐熱溫度,Lock,Max.150,SV,Max.180,17,h.,防塵蓋,防止異物落入音圈內。通常這樣功能的防塵蓋是用不織布仿彈波的做法做的。,另外可以用,Mylar,或鈦合金等輕質的材料做，用於調整高音的特性，注意正或倒過來貼其特性會有所不同。,在低音喇叭里，也可以適當的設計防塵蓋的形狀及材質，來消除高音。,18,i.,音圈、自融漆包線,是喇叭的引擎，主要材料為銅線，先被覆一道絕緣層，再塗上一道遇醇復活或受熱溶合的樹脂而成。,大部分我們所用的漆包線為醇類復活性，當線材霑過醇後，會恢復黏性，從而使銅線黏在一起形成線圈。基本上此樹脂的性質和紙管上塗怖的材質類似。和紙管一樣，對不同溫度的要求，樹脂的塗層也不一樣，尤其在大功率時會產生高熱，樹脂更是嚴格要求。,在生產線上，會用不同比率的水和甲醇參和，以達到最佳的接著效果。,為了減輕音圈的重量，有內心部分是鋁線再包覆一銅層，再經過絕緣、上樹脂等做法的線材，稱為銅包鋁線,CCAW,。,近來廠商有推出【高張力】的漆包線，目的是要改善音圈的可靠度。,19,線圈的阻抗：,阻抗是由下式決定,R()=,其中,為銅線的電阻系數，為線的長度，為線的截面積。實際操作時，我們也不以上式來計算，而是由廠家提供的數據來製作，廠商會提供,/,的資料，我們據以計算線圈的長度。,已有用完善,Excel,做的線圈公式可用。,漆包線的塗佈樹脂對環境非常敏感，必須存放在除濕間裡，妥善保存。,20,J.Mylar,塑料材質的膜片，我們也慣用,Mylar,來替代塑料材質的膜片。,決定喇叭特性最重要的關鍵器件。,製作方式：熱壓成型，材料依耐熱性能的不同而有如下數項材料可選用。,Polyester(PET,，,Dupont,商名叫,Mylar),最高可工作到,70,。,Poly-ether-imide(PEI),：,主要為三菱化學出產的薄膜材料。最高可工作到,90,。,Poly-imide(PI),：,主要應用在電子電路的軟性,PCB(printed circuit board),上，有要求生產廠商調質後的特定型號，可以熱壓成型，可工作到,100,。,21,k.,鼓紙,紙漿經吸盤吸起後再熱壓成型，這是傳統鼓紙的作法。,為了改善低音和瞬態響應，把鼓紙的邊切去，貼上不同材質的邊。相對於鼓紙的膧体來說，已經是沒有邊了，因此又被慣稱為,Free Edge,。,用來當貼邊的材料有【布、海棉、,PU,、,橡膠】，當然還有更多更新的材料在加入。,編織材料的流行，膧体本身也在變，紙漿已經不再是很普遍的材料了，最大的缺失在吸濕性。編織材料沒有這些缺點，常見的編織材料有碳纖、玻璃纖維等。,22,l.,膠,可以說，喇叭全都用膠黏出來的。,我們常用的膠有：,橡膠系，像4001 4005(氯平橡膠系)，耐熱性好，價平。,合成樹脂系，像747,H、768,等，接著性好，可惜不耐熱。,以上為溶劑型的膠，通常溶劑均為甲苯，必須嚴格管控加入甲苯的比率，過高的甲苯，將使膠失去黏性。,AB,膠，為變性壓克力樹脂，固成份,(,指硬化反應完後剩餘的体積,)100%,，快速硬化，不須精確比率而能作業，對金屬敏感,(,不能儲存在金屬容器裡,),，是專為金屬接著使用的膠。,23,厭氧膠，也適用在金屬的接著，在沒有氧氣時硬化，通常須加加速劑使用，價高，比較不使用在喇叭的行業裡。,環氧樹脂,(,Epoxy),，,固成份,100%,，嚴格要求比率跟均勻的攪拌，適用在金屬和三點,(,鼓紙、音圈、彈波,),的接著及電子零件的絕緣填平用。,近來有做成單液型的環氧樹脂，是把硬化劑做成微小顆粒狀，遇熱融解而達到硬化接著的目的。,其他還有樹脂乳化以水為溶劑的膠，我們用在海棉或其他對甲苯敏感的材料使用的膠。,24,基本上，鼓紙和框体接著的部分可比較不用考慮膠的耐熱性，但中心三點,(,鼓紙、音圈、彈波，或音圈,+,膜片,),的接著就非常重要，因為音圈一工作會產生高熱。此外，中心膠還要比重輕，太重了，全音域的喇叭在高音部分就沒法提升。,膠在使用上，可以用濃稠度、時間來做最佳的應用。,25,m.,焊錫,通常的成份為錫,63%,鉛,37%,，心蕊包助焊樹脂而成。近年電子業的變化，延伸出一些新的產品，諸如免洗錫絲、無鉛錫絲等。,尤其是無鉛錫絲，各國對環境保護觀念的興起，日本已經禁用含鉛錫絲，歐洲也逐步禁用，必定是全世界的趨勢。,26,