第七章 扬声器失真及其改善方法

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1、南京大学金陵学院毕业设计第七章扬声器失真及其性能改善方法扬声器是放声系统的重要环节，但也是最薄弱的环节。目前高保真放声系统中生产出低失真度的音频信号源与功率放大器已经不是难题。但是扬声器作为电声转换设备，在电声转换过程中产生的失真则严重影响了放声系统的保真度。因此，克服扬声器的失真成为众多电声工程师需要解决的重要任务。7.1推挽式结构设计降低谐波失真对上一章节中的等压式负载设计还可以做出改进，做成推挽式结构。一方面免去了做声腔耦合管道或者隔板的麻烦，另一方面可以降低系统的失真。设计图如下在磁路设计时候，线圈部分应该对称地分布在

2、磁导上板，即线圈超出磁导上板上下边缘的长度应该相同，才能减少失真。但是由于现实安装条件难以做到完美，因此总会有一定的不对称。下图是一个不对称的模型。南京大学金陵学院毕业设计由于两个扬声器单元反方向无缝对接，虽然工作的时候振动方向一致，但是当其中一个向磁隙内部运动时另一个往磁隙外部运动（因此称之为推挽式设计），因此这种不对称性可以被抵消一大部分，这样带来的好处是显而易见的，它减小了非线性效应，抑制了谐波失真，而现实测量数据的分析中显示，这样的设计，有效地降低了2次谐波失真。7.2电感补偿网络改善中高频段瞬态失真我们知道抗性元器件

3、在系统中起到储存能量的作用，具有类似“惯性”的性质，不管是储存能量还是释放能量都不是瞬时的，因而使得在电声系统中输出信号不能跟输入信号完美的同步，也就是说它产生了瞬时失真。但若系统阻抗为纯阻的时候，失真就会为零。因此，我们希望扬声器阻抗能尽量呈现出纯阻的状态。在频率较高的时候，扬声器单元呈现出感性,可以用电阻??与电感??模型代替，因此可以用阻容串联电路并联到扬声器单元进行电感补偿。示意图如下。南京大学金陵学院毕业设计1????(??+???)(??+????)(????+?)+?(?????−??)????es==11(??

4、+???)+(??+????)(??+????)+?(???−??)??如果?es为纯阻，那么????(????+?)(?????−??)??=(??+????)(??−1)????解得??=??{????=2??电感补偿前后的阻抗曲线示意图如下南京大学金陵学院毕业设计红色部分为补偿之后的曲线，可以看到更加平坦了，更为接近纯阻（说明：此图只做原理性的表达，跟真实数据无关）。7.3负输出阻抗技术对低频性能与瞬态失真的改善因为现实的电压源有内阻，所以输出功率随着负载电流的增加而减小，对于输出阻抗一定的电压源，当且仅当负载的阻抗与电

5、压源输出阻抗一致的时候，负载才能获得最大功率。之所以会出现这种情况，完全是因为电压源内阻跟负载“抢”功率，为此要想最大限度提高提高电压源的输出功率（即带负载能力），只要令电压源内阻为零即可。若电流增加时，放大器输出功率反而增加，那么此时放大器的输出阻抗就为负。如果要获得零输出阻抗或者负输出阻抗，可以采用电流正反馈技术，原理如下南京大学金陵学院毕业设计设信号源内阻??=0,放大器输入阻抗??→∞、放大系数为??。为了求得放大器输出阻抗，将信号源短路，负载开路，外置电压V于输出端。图如下南京大学金陵学院毕业设计根据上图可以得V=I

6、?0+(−?????)+???因而求得等效输出阻抗为??out==?0−(??−1)???则只要适当的调节?0、??、??，使得?0≤(??−1)??即可获得零输出阻抗或者负输出阻抗。再考虑负载端，也就是扬声器端，其电学类比线路图如下其中??:音圈电阻??:音圈电感?:扬声器等效声阻折算到电路端的电阻，?=(??)2/?????ms???:扬声器等效声顺折算到电路端的电感，???=?as(????)2?:扬声器等效声质量折算到电路端的电容，?=?(???)2????as????:封闭箱箱体等效声顺折算到电路端的电感，???=?

7、ab(????)2因而要提高扬声器辐射声功率与减小音圈引起的反电动势，只要使(??+?ω??)项的影响合理地降低即可，使得[?out+(??+?ω??)]尽可能接近零。但是为了避免放大器自激，不可南京大学金陵学院毕业设计以让[?out+(??+?ω??)]为负，所以可以让?out=−(0.5~0.9)(??+?ω??)就可以获得较为满意的结果。因此采用负输出阻抗技术的放大技术，可以很好的改善扬声器的瞬态失真，并且在扬声器共振频率处最明显（共振处为感抗的一个极大值）,使得系统在重放时，声音不再显得含混，会更加干净，有效的提升了清

8、晰度。最终的放大电路与负载可以简化为下图其中电阻R1与R2起到电压负反馈的作用，在一般放大电路中为了减小输出阻抗都有，但是接入扬声器负载时候，却还可以起到动态抑制音圈产生的反电动势的效果，可以减小系统的失真。值得一提的是，不仅在封闭箱式扬声器系统中，可以使用这种技术，在有声道