手机电声讲痤.ppt

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,*,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,*,徐柏龄,南京大学瑞声音频声学实验室,近代声学国家重点实验室,南京大学声学研究所,电声讲座,徐柏龄,教授 、博士生导师,南京大学 声学研究所,电子科学与工程系,中国声学学会 常务理事、会士,中国声频工程学会 副主任,中国电子学会 理事,江苏省声学学会 副理事长,Tel:[phone](O),13770518476,Email:,blxu,AAC,电声基础,(,音频声学简介）,手机中的电声器件,机壳对手机电声性能的影响,硅微传声器简介,结束语,内容,电声基础,声波、声压级、频率、声速、波长,声强级、声功率,人耳响应,电,-,力,-,声类比,声波,声场量及其单位,声压,质点速度,温度,密度,声场量及其单位,声强,声功率,声速,声压级,声压级范围,140dB,火箭发射,100,米外（痛阈）,120dB,柴油机，泵房，摇滚乐,100dB,纺织车间，鼓风机房,80dB,高声喊叫,60dB,办公室，教室，（,1,米讲话）,40dB,轻声耳语,20dB,郊区静夜,声功率级,声波的频率,声源,/,质点每秒振动的次数称为声波的频率。用字母,表示，单位为赫兹（,H,）,人耳能听得见的声波的频率范围为,20,20000H音频声学：研究音频声的拾取、重放、传播及传播过程中的各种物理现象和处理方法的科学。,低于,20 H,的声波，称为次声；高于,20000H,的声波称为超声,声速,声波传播速度的物理量（不是质点速度）,与传播介质特性有关（温度、气压和密度等）,声波的波长,声波在传播过程中相邻的同相位的两点之间（如相邻的两稠密或两稀疏之间）的距离称为波长。,噪声频域描述,倍频程,31.5,63,125,250,500,1000,2000,4000,8000,16000Hz,带宽：,31.5=(22,44),1/3,倍频程,25,31.5,40,50,63,80,100,125,160,，,12500,16000,20000,带宽：,25=(22,28),31.5=(28,35),铃声时域波形,铃声频谱,铃声频谱瀑布图,白噪声和粉红噪声,白噪声,各个频率的频谱密度相等,粉红噪声,各个倍频程或,1/3,倍频程的能量相同,等响曲线,响度级,响度级,1000Hz,的声压级（分贝数），单位为方（,Phon,）,反映不同频率声音的等响感觉,Helmhotz,共鸣器,V,l,0,d,结构,共振器的线度远远小于波长,短管体积远小于腔体积,腔壁是刚性的,电力声类比,V,l,0,d,p,力声阻抗关系,电力声类比应用范围,低频时，若器件的线度远远,小于声波波长，则此时分布,系统参数可用集总系统参数,来近似描述。,手机中的电声器件,振铃扬声器（喇叭）,受话器（喇叭、听筒）,送话器（话筒、麦克风、传声器）,通讯中的电声器件,受话器,扬声器,送话器,麦克风,送话器,驻极体麦克风,按电容式原理工作的,频带宽、音质好、失真小、瞬态响应好,机械振动不敏感等特点,驻极体麦克风结构,由振膜与驻极体背极形成的电容式极头,后接阻抗变换器,电容传声器,电容传声器等效图,驻极体麦克风,驻极体麦克风,特性,影响驻极体麦克风灵敏度因素,驻极体表面电荷密度的大小,振膜的张力,振膜与背极间的距离,阻抗变换器或放大器的性能,输出阻抗、频响、自噪声、稳定性、指向性、动态范围,指向性传声器,产品测试,送话器测试,信号源,仿真嘴,放大器,分析仪,送话器,扬声器,DMS1808B-05,DMSP1420B-01,扬声器指标,(GB9396,88),DMSP1625A-01,尺寸：,4.7H/16W/25L,额定功率：,0.5W(,最大功率,1W),阻抗：,8 ohm,共振频率：,730Hz,灵敏度：,103dB/0.5W/5cm/3KHz,失真：,15,(700Hz-3KHz),指向性,频率响应、电阻抗曲线、,TS,参数,扬声器等效电路,辐射阻抗,Z,MR,扬声器电阻抗曲线和频响曲线,扬声器,TS,参数,TS,参数（,DMS1508H-02,）,受话器,SDR1532H-05,尺寸：,15.1D/2.6H,额定功率：,0.01W(Max0.03W),阻抗：,32 ohm,灵敏度：,95dB/0.18Vrms1KHz,失真：,5,(300Hz-4KHz),尺寸：,8D/2.35H,（,650Hz,）,额定功率：,0.01W(Max0.03W),阻抗：,32 ohm,灵敏度：,109dB/0.18Vrm1KHz,失真：,5,(300Hz-3.4KHz),SDR0832EJ01-F,受话器测试,信号驱动,仿真耳,放大器,分析仪,受话器,机壳结构对手机电声性能的影响,机壳结构对振铃扬声器性能的影响,机壳结构对受话器频率特性的影响,振铃扬声器的结构,机壳中的振铃扬声器,M,2,V,2,M,1,V,1,V,f,M,f,V,b,M,b,Rb,V,a,机壳中扬声器的等效声学线路,等效声学线路参数,等效声学线路简化,C,Af,C,A1,C,AB,值较小，频率低时，抗值大，视为开路；,M,Af,M,A1,M,AB,值较小，频率低时，抗值小，视作短路,；,C,A,抗值甚小，可视为短路,。,改变耦合腔,V,2,的影响,改变出声孔面积,S,2,的影响,分析和讨论,机壳声结构的作用，一般为声学滤波器（低通），,如前图虚线框内所示。,可据扬声器的频响特性，适当设计,M,A2,C,A2,之值，使扬声器所发之声通过声结构后，高频有所衰减，从而低频相对丰满，可使听感柔和。,若为了提高振铃的输出声级，也可刻意设计腔体,（,即,C,A2,）及出声孔的几何尺寸（即,M,A2,），使其在某个频率附近发生谐振，以期提高声输出，但失真可能增大。,结论,机壳声结构（腔和孔）的设计（主要是,M,A2,、,C,A2,的设计），应与扬声器的频响特性相配合，以期达到最佳效果。不同的扬声器，声结构的几何尺寸是不同的。,受话器的结构,受话器在手机中的结构,受话器在手机中的等效声学线路,振膜背面声学线路分析,振膜背面声学线路包括,C,A2,、,M,A3,、,R,A3,、,C,A4,四个声学元件。其中；,R,A3,通常用加阻尼材料（绢、无纺布等）来获得。所以，振膜背面的声学线路主要起阻尼作用。因阻尼力与振速（或容积速度）成正比，即,当有谐振出现时，,v,（或,U,达极大，响应出现峰值。此时,f,R,亦大，故可将峰“压平”。,受话器前面声学线路分析,受话器装入机壳后，受话器前面与机壳形成一个声学结构，其等效声学线路受话器安装至机壳后的等效声学线路虚线框内所示。此声学结构，实际上是一个声学滤波器（低通）；,M,A2,、,C,A2,的值越大，则对高频的衰减也越大，开始衰减的频率（截止频率）也越低。所以,M,A2,C,A2,值的决定，必须与受话器的频响特性相配合。,受话器前和机壳配合实测例子,一个发音孔,受话器和机壳配合实测例（续）,两个发音孔,结论,（,1,）,因,C,A4,=V,4,/c,2,；所以，,V,4,宜大不宜小。,至少不小于现有的值，大则不限。2,）,M,A2,C,A2,值的大小，直接决定着高频响应的值，不同频率特性的受话器，应配以不同的,M,A2,C,A2,的值，且一经调定，则不宜改动。建议用户，按,AAC,提供的数据（,V,2,的大小、出声孔的直径、长度和个数）制作，以达最佳配合。,硅微传声器简介,一,.MEMS,简介,硅片,传感器,集成电路,MEMS,微机电系统,Micro Electro Mechanical System,微机电系统是在硅片上加工可移动的机械零件，配合集成电路，形成单芯片系统,SOP,（,System On a Chip,），具有广阔的应用前景。,声学微机电系统是微机电系统的重要组成部分，和普通声学系统一样，它也包括微声传感器和微声驱动器。科研人员目前主要着眼于硅微传声器,Silicon Microphone,的研发。,二,.,硅微传声器优势,微型化：,传声器的微型化和信息化的产品的发展趋势一致，在通信、电脑、助听器、机器人及安全监听等方面一定能得到越来越广泛的应用。包括封装的,Silicon Microphone,的尺寸,15mm,3,。,可以使用贴片工艺,相比传统的,ECM,封装，通过平面工艺制作的硅微传声器具有高温工作及和,CMOS,工艺兼容的优点。,传统的,ECM,若使用贴片，在贴片的高温过程中会丧失其驻极体电荷，因此必须在其他元器件安装完毕后使用手工焊接，而硅微传声器不存在这个问题，可以使用贴片工艺自动焊接。,这将大大降低传声器的使用成本。,可集成性,：,硅微传声器与集成电路（,IC,）工艺兼容，可望把微传声器作为单芯片系统（,SOC,）的前端接口，逐步实现传声器、跟随电路、模数转换与数字电路的集成,。,批量一致性,：,由半导体工艺技术制造的微传声器易于批量生产，可望降低单个器件的成本，控制好封装的工艺，可以得到性能稳定、一致性良好的传声器，可以用于微声传感器或微超声换能器（,MUT,）阵列。,04,05,06,SMD,Microphone,MEMS,SM0102-424,Sensitivity:,-424dB,Output impedance:max100,Current Consumption :max250A,Signal to Noise Ratio:Min58dB,Supply Voltage:1.5v to 5.5v,Maximum Input Sound Level:,SPL=100dB THD1%,SPL=115dB THD,10%,AAC microphone was developed as a cost effective alternative to traditional electric condenser microphone.Provided on tape-and-reel,AAC is ideally suited for high volume applications,It can be processed directly to customers PCB using standard automatic pick-and-place equipment,and surface mounted via standard solder,reflow equipment.,Acoustic Components for the Mobile Industry,Product Roadmap,AAC,三,.,进一步走向实用（批生产）：,昂贵的,MEMS,加工设备；,高效率的仿真工具；,提高器件的工艺性；,一系列标准化的封装技术；,提高,MEMS,器件的成品率。,总结束语,电声基础（电力声等效图）,手机中的电声器件（注意应用条件）,机壳对手机电声性能的影响,（电声器件应和具体声环境结合起来考虑）,硅微传声器,走向批生产,。,谢谢大家！,