1.5 電聲器件

電聲器件是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲音信號(hào)或?qū)⒙曇粜盘?hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的換能元器件。常用的電聲器件有揚(yáng)聲器、傳聲器、耳機(jī)和蜂鳴器等。

1.5.1 揚(yáng)聲器

1.揚(yáng)聲器的分類

揚(yáng)聲器是一種將電能轉(zhuǎn)換成聲能的器件。根據(jù)能量轉(zhuǎn)換方式分類：電動(dòng)式、電磁式、氣動(dòng)式和壓電式。按磁場供給方式分類：永磁式、激磁式。按照工作頻段分類：高頻揚(yáng)聲器、低頻揚(yáng)聲器、中頻揚(yáng)聲器和全頻揚(yáng)聲器。

揚(yáng)聲器的實(shí)物外形圖如圖1-39所示。揚(yáng)聲器的電路符號(hào)如圖1-40所示。

2.幾種常用的揚(yáng)聲器

（1）電動(dòng)式揚(yáng)聲器

電動(dòng)式揚(yáng)聲器由振動(dòng)系統(tǒng)和磁路系統(tǒng)等組成。振動(dòng)系統(tǒng)紙盆、音圈、音圈支架及紙盆鐵架組成。紙盆是由特制的模壓紙做成，模壓紙通常含有羊毛等混合物。為改善音質(zhì)，常在紙盆上壓些凹槽來改善音質(zhì)。紙盆中心厚，邊緣薄，以適應(yīng)高、低頻信號(hào)，獲得較寬的頻率特性。磁路系統(tǒng)由永久磁鐵、軟鐵圓板和軟鐵心柱等組成。

按磁路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，電動(dòng)揚(yáng)聲器又分為內(nèi)磁式和外磁式兩種。外磁式揚(yáng)聲器使用鐵氧體磁體，它的體積大，一般用于收音機(jī)、擴(kuò)音機(jī)中。內(nèi)磁式揚(yáng)聲器使用合金磁體，其體積小、重量輕，一般用于電視機(jī)中。電動(dòng)式揚(yáng)聲器的頻響特性好、音質(zhì)柔和、低音豐富，是使用最廣泛的一種揚(yáng)聲器。

（2）電磁式揚(yáng)聲器

電磁式揚(yáng)聲器又叫舌簧式揚(yáng)聲器，由舌簧片、線圈、磁鐵、紙盒和傳動(dòng)桿等組成。舌簧上外套線圈，放在磁鐵中，通電后在磁場上運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)連桿，使紙盒振動(dòng)發(fā)聲。由于其頻響較窄，現(xiàn)在使用率已經(jīng)很低。

（3）壓電陶瓷式揚(yáng)聲器

壓電陶瓷式揚(yáng)聲器是利用某些晶體材料的壓電效應(yīng)而制成的。當(dāng)在晶體配料表面加上音頻電壓時(shí)，晶體能產(chǎn)生相應(yīng)的振動(dòng)，利用它來推動(dòng)紙盒振動(dòng)發(fā)聲。壓電陶瓷式揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)簡單，電聲效率較高。廣泛應(yīng)用在門鈴、報(bào)警器等電子產(chǎn)品中。

（4）耳機(jī)

耳機(jī)是一種將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲音信號(hào)的器件。耳機(jī)最大限度地減小了左、右聲道的相互干擾，因而耳機(jī)的電聲性能指標(biāo)明顯優(yōu)于揚(yáng)聲器。耳機(jī)輸出的聲音信號(hào)的失真很小。耳機(jī)的使用不受場所、環(huán)境的限制。但耳機(jī)長時(shí)間使用耳機(jī)，會(huì)造成耳鳴、耳痛的情況，并且只限于單個(gè)人使用。

3.揚(yáng)聲器的技術(shù)參數(shù)

（1）標(biāo)稱阻抗

揚(yáng)聲器的標(biāo)稱阻抗是在給定頻率下的輸入端的阻抗。其標(biāo)稱阻抗有4Ω、8Ω和16Ω等幾種。

（2）額定功率

它是揚(yáng)聲器在最大允許失真的條件下，允許輸入揚(yáng)聲器的最大電功率。選用時(shí)，一般使輸入給揚(yáng)聲器的功率相當(dāng)于額定功率的1/2～1/3較為合適。

（3）頻率特性

揚(yáng)聲器對(duì)不同頻率信號(hào)的穩(wěn)定輸出特性稱為頻率特性。低頻揚(yáng)聲器的頻率范圍為30Hz～3kHz；中頻揚(yáng)聲器的頻率范圍為500Hz～5kHz；高頻揚(yáng)聲器的頻率范圍為2～15kHz。

4.揚(yáng)聲器的檢測

用萬用表對(duì)揚(yáng)聲器進(jìn)行檢測，判斷其好壞，方法是用萬用表R×1Ω檔，將紅（或黑）表筆與揚(yáng)聲器的一個(gè)引出端相接，另一表筆斷續(xù)碰觸揚(yáng)聲器另一端，應(yīng)聽到“喀、喀”聲，指針也相應(yīng)地?cái)[動(dòng)，說明揚(yáng)聲器是好的，若接觸揚(yáng)聲器時(shí)不發(fā)聲指針也不擺動(dòng)，說明揚(yáng)聲器損壞。

用萬用表判斷揚(yáng)聲器引線的相位，方法是將萬用表置于最低的直流電流檔，例如50μA或100μA檔，用一只手持紅、黑表筆分別跨接在揚(yáng)聲器的兩引出端，另一只手食指尖快速地彈一下紙盆，觀察指針的擺動(dòng)方向。若指針向右擺動(dòng)，說明紅表筆所接的一端為正端，黑表筆所接的一端則為負(fù)端；若指針向左擺，則紅表筆所接的為負(fù)端，而黑表筆所接的為正端。在測試時(shí)注意，彈紙盆時(shí)不要用力過猛，而使紙盆破裂或變形將揚(yáng)聲器損壞；而且不能彈音圈上面的防塵保護(hù)罩，以防使之凹陷影響美觀。

1.5.2 傳聲器

傳聲器是一種將聲能轉(zhuǎn)換成電能的器件。它的功能是將聲音變成電信號(hào)。

1.傳聲器的分類

傳聲器按原理分為動(dòng)圈式、鋁帶式、電容式和駐極體式等多種；按輸出阻抗分為低阻抗型和高阻抗型。常見的傳聲器實(shí)物外形圖如圖1-41所示。

傳聲器的電路符號(hào)如圖1-42所示。

2.傳聲器的主要技術(shù)參數(shù)

（1）靈敏度

傳聲器的靈敏度是指傳聲器在一定聲壓作用下的輸出聲壓級(jí)（即輸出信號(hào)電壓的多少）。靈敏度的單位是mV/Pa（毫伏/帕）。

（2）輸出阻抗

傳聲器的輸出阻抗是指其輸出端在1kHz頻率下測量的交流阻抗。一般阻抗值為200～600Ω的稱為低阻，10～20kΩ的稱為高阻。

（3）指向性

傳聲器的指向性是指傳聲器的靈敏度隨聲波入射方向而變化的特性。如果傳聲器的靈敏度與聲波的入射角無關(guān)，則稱為全指向性。如正面的靈敏度比背面的靈敏度高，則稱為單指向性；如前、后兩面靈敏度一樣，而左、右兩側(cè)的靈敏度偏低一些，則稱為雙向性。

3.幾種常用傳聲器

（1）動(dòng)圈式傳聲器

動(dòng)圈式傳聲器由永久磁鐵、音圈、音膜和輸出變壓器組成。其結(jié)構(gòu)圖如圖1-43所示。音膜上粘有一個(gè)圓筒形的紙質(zhì)音圈架，上面繞有線圈，即音圈。音圈位于強(qiáng)磁場的空氣隙中，當(dāng)入射聲波使膜片振動(dòng)時(shí)，音圈隨膜片的振動(dòng)而振動(dòng)并切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電勢。由于音圈的阻抗不同，有高有低，故輸出電壓和阻抗也不相同。為了使它與擴(kuò)音機(jī)輸入電路的阻抗相匹配，所以傳聲器中通常安裝一臺(tái)變壓器，進(jìn)行阻抗變換。動(dòng)圈式傳聲器結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、性能穩(wěn)定，由于其頻率響應(yīng)特性好、噪聲失真度小，在錄音、演講和娛樂活動(dòng)中應(yīng)用廣泛。

（2）電容式傳聲器

電容式傳聲器是一種靠電容容量變化而起換能作用的傳聲器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1-44所示，由金屬振動(dòng)膜片、固定電極等構(gòu)成，兩者之間的距離很近，為0.025～0.05mm，中間介質(zhì)為空氣，結(jié)構(gòu)上類似電容器。其輸出阻抗較高，具有較高的靈敏度和較平坦的頻率特性，瞬時(shí)特性好，音質(zhì)好。用駐極體材料做成的電容式傳聲器具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小和輸出阻抗高等特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于錄音機(jī)、無線傳聲器及聲控電路中。

（3）壓電式傳聲器

壓電式傳聲器又叫晶體式傳聲器，它是利用石英晶體的壓電效應(yīng)制作而成的，聲波傳到晶體的表面時(shí)，在兩個(gè)受力面上產(chǎn)生電位差。電位差的大小隨聲波的強(qiáng)度而變化。此類傳聲器頻率特性受到機(jī)械限制，但輸出電平高，輸出阻抗適中，價(jià)格低廉，使用方便。常用于電話、門鈴和報(bào)警器等電路中。

4.傳聲器的使用

傳聲器在使用時(shí)，應(yīng)注意以下幾個(gè)問題。

（1）阻抗匹配

在使用傳聲器時(shí)，傳聲器的輸出阻抗與放大器的輸入阻抗兩者相同是最佳的匹配，如果失配比在3∶1以上，則會(huì)影響傳輸效果。

（2）連接線

傳聲器的輸出電壓很低，為了免受損失和干擾，連接線必須盡量短，高質(zhì)量的傳聲器應(yīng)選擇雙芯絞合金屬隔離線，一般傳聲器可采用單芯金屬隔離線。

（3）工作距離

通常，傳聲器與聲源之間的工作距離以30～40cm為宜，如果距離太遠(yuǎn)，則回響增加，噪聲相對(duì)增長；工作距離過近，會(huì)因信號(hào)過強(qiáng)而失真，低頻聲過重而影響語言的清晰度。

（4）聲源與傳聲器之間的角度

每個(gè)傳聲器都有它的有效角度，一般聲源應(yīng)對(duì)準(zhǔn)傳聲器中心線，兩者間偏角越大，高音損失越大。

（5）傳聲器位置和高度

在擴(kuò)音時(shí)，傳聲器不要先靠近揚(yáng)聲器放置或?qū)?zhǔn)揚(yáng)聲器，否則會(huì)引起嘯叫。

5.傳聲器的檢測

用萬用表R×100Ω或R×1kΩ檔，將兩表筆分別接傳聲器的引線，然后對(duì)準(zhǔn)傳聲器講話，如果傳聲器的表針擺動(dòng)，說明傳聲器是好的，擺動(dòng)幅度大，說明靈敏度高。若無擺動(dòng)，說明傳聲器失效。注意對(duì)動(dòng)圈式傳聲器不要用R×1Ω檔測量，因?yàn)?i>R×1Ω檔電流大，易燒壞傳聲器的線圈。