如何從微型揚聲器中獲得更響亮的聲音

當(dāng)您準(zhǔn)備工作時，您開始從智能手機播放您最喜愛的音樂。你刷牙，穿好衣服，讓音樂把你帶到你最后一次看到這個樂隊演奏的音樂會場地。聲音如此豐富，如此響亮，以至于您幾乎忘記它來自您的手機。

隨著趨勢繼續(xù)朝著更小、更時尚的外形發(fā)展，您的工程師想知道：“如何確保我的便攜式設(shè)備能夠繼續(xù)提供消費者所需的更響亮、更豐富的聲音？我的設(shè)備如何跟上其他時尚、高性能的消費設(shè)備？我的客戶什么時候會要求獲得同樣的體驗？”

微型揚聲器已在手機、平板電腦、個人電腦、可穿戴設(shè)備、游戲系統(tǒng)甚至物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中無處不在。智能手機率先推動了這些微型揚聲器的大規(guī)模采用，這些微型揚聲器與傳統(tǒng)揚聲器相似，但更簡單且體積更小。當(dāng)今傳統(tǒng)揚聲器中的動態(tài)揚聲器驅(qū)動器具有三個基本組件：振膜、音圈和磁鐵。

隔膜是一張扁平的紙、塑料或金屬。偏移是產(chǎn)生聲音的隔膜的運動。

“音圈”是一個非常細的絕緣線線圈，用于在施加變化的電流時制造可變電磁體。音圈附在膜片上。

磁鐵提供一個靜磁場，因此音圈可以推拉它。

微型揚聲器具有與傳統(tǒng)揚聲器相同的三個基本組件，但由于其尺寸，結(jié)構(gòu)要簡單得多。（微型揚聲器通常比存儲卡小。）。

當(dāng)揚聲器振膜移動產(chǎn)生聲音時，它會在前面產(chǎn)生聲波。但是，它也會在后面產(chǎn)生相反相位的聲波。如果前波沒有與后波分開，它們可以抵消。這就是為什么揚聲器驅(qū)動器安裝在盒子或外殼內(nèi)的原因；外殼確保后波不會抵消前波。盒子的實際尺寸和形狀通常取決于最終產(chǎn)品的外形尺寸。盒子越小，揚聲器系統(tǒng)的效率就越低，這是由于移動的膜片對盒子中微小的空氣量的推拉產(chǎn)生的背壓。

所有揚聲器都有一個最大額定功率，其限制由兩個關(guān)鍵因素驅(qū)動：熱（在微型揚聲器部件熔化之前音圈可以變得多熱）和機械（在發(fā)生機械破損之前隔膜可以移動多遠） 。 隨著揚聲器變小，它們的響度或聲壓級 （SPL） 會下降，而共振頻率會上升，從而導(dǎo)致低音減少。用力驅(qū)動這些揚聲器可以增加響度和低音響應(yīng)；但是，如果沒有適當(dāng)?shù)膿P聲器保護，這種方法很容易損壞微型揚聲器，因為它會導(dǎo)致過熱和過度偏移。

為了正確保護揚聲器，放大器中提高音頻信號響度的算法必須了解揚聲器的特性（例如，其外殼內(nèi)的諧振頻率、偏移限制和音圈熱限制）。采用傳統(tǒng)方法的設(shè)計人員將不得不進行耗時、復(fù)雜的揚聲器表征工作，或者依賴供應(yīng)商來完成。在考慮使用不同揚聲器的多個項目時，可以想象這種努力如何對上市時間產(chǎn)生負面影響，增加設(shè)計復(fù)雜性以及增加所需的設(shè)計資源。

Maxim 的 DSM 驅(qū)動揚聲器超越最大額定功率

在這個快速發(fā)展的世界中，消費者不愿意以音頻性能換取外形尺寸。今天，他們需要性能和時尚的設(shè)計。幸運的是，有一種方法可以使用 Maxim 的專利動態(tài)揚聲器管理 （DSM?） 技術(shù)安全地驅(qū)動微型揚聲器超出其指定的最大額定功率。DSM 算法以業(yè)界領(lǐng)先的功耗提供更響亮的聲音和更豐富的低音。采用 Maxim 久經(jīng)考驗的熱保護，它根據(jù)音圈的溫度系數(shù) （Ohms/C） 和直流電阻 （RDC） 對揚聲器進行建模，DSM 允許設(shè)計工程師安全地將揚聲器推至超出其規(guī)定的額定功率，以最大限度地提高響度。DSM 還提供偏移保護，允許設(shè)計人員將揚聲器驅(qū)動到指定的偏移限制，

Maxim 的 DSM 智能放大器采用我們的高性能電流和電壓 （IV） 傳感放大器，并將我們的專利 DSM 算法集成到易于使用的固定功能 DSP 中。Maxim 最新的帶 DSM 的智能放大器是MAX98390，這是一款升壓型數(shù)字 DG DSM 智能放大器。MAX98390，采用 6.3mm 2封裝，通過安全地將更高的功率水平（高達 5.1W）驅(qū)動到通常額定功率低得多（高達約 3W）的微型揚聲器中，釋放系統(tǒng)的全部音頻潛力。與傳統(tǒng)的 5V 放大器相比，MAX98390 可提供高達 2.5 倍的響度和兩個八度的低音。其約 24mW 的靜態(tài)功耗幾乎是最接近的競爭對手的一半，該器件還提供 86% 的峰值效率，這兩者都有助于延長終端設(shè)備的電池壽命。除了這些行業(yè)領(lǐng)先的功耗規(guī)格外，MAX98390 還具有感知功率降低 （PPR） 功能，通過使用通過 DSM 獲得的揚聲器 SPL 響應(yīng)以及人類聽覺閾值，動態(tài)消除高達 25% 的功率聽者聽不見的部分音頻信號。

在固定功能 DSP 中實現(xiàn)我們的算法消除了對復(fù)雜編程的需要。我們易于使用的 DSM Sound Studio GUI 也有助于減少設(shè)計時間和設(shè)計資源。DSM Sound Studio GUI 可實現(xiàn)快速輕松的揚聲器表征、聲學(xué)調(diào)諧和原型設(shè)計。GUI 還自動為 MAX98390 生成完整的寄存器映射，包括揚聲器保護和調(diào)諧參數(shù)，只需在啟動時加載到放大器中。這消除了復(fù)雜的編程：只需打開放大器，初始化 I2C 寄存器，然后開始播放音頻。DSM Sound Studio 具有快速演示功能，它使用我們的合作伙伴之一PUI Audio提供的參考揚聲器，讓您在幾分鐘內(nèi)就能聽到 DSM 的不同之處。

審核編輯：郭婷