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大多數用戶都希望能使用既輕薄又壽命長的產品。一種新型揚聲器技術（陶瓷揚聲器）能使這種夢想成真。制造商可以用這種揚聲器制造出像信用卡那樣薄的產品。 陶瓷與壓電揚聲器與傳統的動圈揚聲器有很大的差異。它們表現為一個容性負載，而不是阻性負載。它們需要較高的電壓驅動，而不是大電流。傳統動圈揚聲器的厚度在 4mm 以上，陶瓷揚聲器的厚度只有 0.7mm。重量經常低于 1 g，功耗只有不到 5mW。 壓電揚聲器的工作原理 壓電陶瓷揚聲器的工作原理與動圈揚聲器完全不同，壓電陶瓷揚聲器不需要磁鐵或線圈。 當在壓電材料兩端施加一個電壓時，就可以使材料伸展或收縮。把這種材料安裝在一個金屬片上時，電壓差就轉換成一種彎折的力量。這種力的強度再轉換成聲壓級。某些部分的作用是減少彎曲振動（材料硬度、機械阻力和空氣阻力）。 圖 2 顯示一個壓電陶瓷揚聲器的例子，資料由Taiyo Yuden公司提供。 陶瓷揚聲器包括一個金屬振膜、多層壓電材料，以及將兩部分保持住的一個短片。揚聲器本身的整體厚度為 0.7mm，可以用于更薄的便攜設計。后腔的尺寸對它聲壓級不會有很大的影響。與傳統動圈揚聲器相比，后腔是必須的，因為動圈揚聲器需要空腔的聲學效應來提高聲壓級。 動圈揚聲器 一般手機中使用的動圈揚聲器都有下圖所示的空腔，振膜尺寸約為 16-20mm。 大多數揚聲器都有一個環形永久磁鐵圍繞著一個可自由運動的線圈，線圈附著在一個圓錐形振膜上。 所有動圈揚聲器都需要大的后腔，以提高聲壓級。這個空間大約需要 1.2mm。 動圈揚聲器工作原理 音頻放大器輸出的電信號送至圓錐振膜頂部纏繞的幼線圈。線圈置于永久磁鐵的兩極中間。當有信號通過時，線圈就成為一個電磁體，形成一種與電流和磁場方向成直角的力，造成線圈的運動。 當帶有聲音信息的電流流經線圈時，感應磁墻與永久磁鐵起相互作用。 線圈會被拉入或推出，并轉換為大范圍的空氣運動。 氣壓的變化產生與原始電信號相對的聲壓波。 與鐵磁體相比，陶瓷磁體需要大量的移動力才能去磁，很適合用于大功率揚聲器，而音圈的磁力可以把鐵磁體部分去磁。 采用陶瓷揚聲器的優點： 1. 揚聲器不產生磁場 2. 極薄 (0.7mm) 3. 重量輕 (0.63grams) 4. 聲學設計更簡單（背面只需很少空間） 壓電陶瓷揚聲器在整個頻段上都表現為容性負載。揚聲器兩端需要施加一個 15V 峰峰值的電壓。但典型的便攜應用都采用 3V-6V 供電，因此不容許客戶有這么高的電壓輸出。 例如： BTL 放大器工作在 6V。那么該放大器的最大輸出擺幅是多少呢？ 假設輸出是理想情況，沒有輸出損耗。BTL 放大器的輸出擺幅應是供電電壓的 2 倍。 VOUTmax= 6x2 =12Vp-p 即使放大器在 6V 電壓下工作，輸出擺幅也只有不到 12Vp-p。這個擺幅不足以驅動陶瓷揚聲器。 美國國家半導體的 LM4802B、LM4960 和 LM4961 單片設備均為集成升壓轉換器的音頻放大器，可以滿足對高驅動電壓的要求。這些放大器均有低功耗的關斷模式，以及一個內部過熱關斷保護機制。 另外，它們也帶有先進的“爆音與開關音”抑制電路，可以消除在開、關機轉換時產生的噪音。 所有這三種揚聲器驅動器都可以靈活地運用于低電壓供電手機，增加了移動應用中的通話時間。 LM4802B 陶瓷揚聲器驅動器可為陶瓷揚聲器應用提供 12Vp-p 電壓。 LM4961 可為陶瓷揚聲器應用提供 15Vp-p 電壓。它還包括附加的節電功能，和一個低功率的耳筒模式，以及用于驅動鈴聲與免提揚聲器的高功率模式。 用于壓電揚聲器的 LM4960 集成了一個 1.6MHz 固定頻率的升壓穩壓器。它可以在 3V 工作電壓下，為壓電揚聲器提供 24Vp-p 的單 BTL 電壓，THD+N 低于 1%。 |
