如何從微型揚(yáng)聲器獲得更響亮、更豐富的聲音

當(dāng)你準(zhǔn)備工作的時(shí)候，你開(kāi)始從手機(jī)上流式傳輸你最喜愛(ài)的音樂(lè)。你刷牙，穿好衣服，讓音樂(lè)把你帶到你最后一次看到這個(gè)樂(lè)隊(duì)演奏的音樂(lè)會(huì)場(chǎng)地。聲音是如此豐富，如此響亮，以至于您幾乎忘記了它來(lái)自手機(jī)。

隨著外形尺寸更小、更時(shí)尚的趨勢(shì)不斷，您的工程師想知道，“如何確保我的便攜式設(shè)備繼續(xù)提供消費(fèi)者所需的更響亮、更豐富的聲音？我的設(shè)備如何與其他時(shí)尚、高性能的消費(fèi)類(lèi)設(shè)備保持同步？我的客戶(hù)什么時(shí)候會(huì)要求同樣的體驗(yàn)？

微型揚(yáng)聲器在手機(jī)、平板電腦、PC、可穿戴設(shè)備、游戲系統(tǒng)甚至物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中已經(jīng)無(wú)處不在。智能手機(jī)是第一個(gè)推動(dòng)這些微型揚(yáng)聲器大規(guī)模采用的產(chǎn)品，與傳統(tǒng)揚(yáng)聲器相似，但更簡(jiǎn)單，更小。當(dāng)今傳統(tǒng)揚(yáng)聲器中的動(dòng)態(tài)揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器有三個(gè)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)生聲音的振膜的運(yùn)動(dòng)。

“音圈”是一種非常細(xì)的絕緣線(xiàn)線(xiàn)圈，用于在施加變化電流時(shí)制造可變電磁鐵。音圈連接到振膜上。

磁鐵提供靜態(tài)磁場(chǎng)，因此音圈可以推拉它。

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

當(dāng)揚(yáng)聲器振膜移動(dòng)以產(chǎn)生聲音時(shí)，它會(huì)在前面產(chǎn)生聲波。但是，它也會(huì)在后面產(chǎn)生相反相位的聲波。如果前波沒(méi)有與后波分開(kāi)，它們可以抵消。這就是為什么揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器安裝在盒子或外殼內(nèi)的原因;外殼確保后波不會(huì)抵消前波。盒子的實(shí)際尺寸和形狀通常由最終產(chǎn)品的外形尺寸決定。盒子越小，揚(yáng)聲器系統(tǒng)的效率就越低，因?yàn)橐苿?dòng)的振膜推拉著盒子中的微小空氣量引起的背壓。

所有揚(yáng)聲器都有一個(gè)最大額定功率，其限制由兩個(gè)關(guān)鍵考慮因素驅(qū)動(dòng)：熱（在微型揚(yáng)聲器的某些部分熔化之前音圈可以達(dá)到多熱）和機(jī)械（振膜在機(jī)械斷裂發(fā)生之前可以移動(dòng)多遠(yuǎn)）。隨著揚(yáng)聲器變小，它們的響度或聲壓級(jí)（SPL）下降，而諧振頻率上升，從而導(dǎo)致低音減少。更努力地驅(qū)動(dòng)這些揚(yáng)聲器可以增加響度和低音響應(yīng);但是，如果沒(méi)有適當(dāng)?shù)膿P(yáng)聲器保護(hù)，這種方法很容易損壞微型揚(yáng)聲器，因?yàn)樗鼤?huì)導(dǎo)致過(guò)熱和過(guò)度偏移。

為了正確保護(hù)揚(yáng)聲器，放大器中提高音頻信號(hào)響度的算法必須知道揚(yáng)聲器的特性（例如，外殼內(nèi)的諧振頻率、偏移限制和音圈熱限制）。遵循傳統(tǒng)方法的設(shè)計(jì)人員將不得不經(jīng)歷耗時(shí)、復(fù)雜的揚(yáng)聲器表征工作，或者依賴(lài)供應(yīng)商來(lái)做到這一點(diǎn)。當(dāng)考慮到具有不同揚(yáng)聲器的多個(gè)項(xiàng)目時(shí)，可以想象這種努力如何對(duì)上市時(shí)間產(chǎn)生負(fù)面影響，增加設(shè)計(jì)復(fù)雜性以及增加所需的設(shè)計(jì)資源。

Maxim的DSM驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器超過(guò)最大額定功率

在這個(gè)快速發(fā)展的世界中，消費(fèi)者不愿意用音頻性能來(lái)?yè)Q取外形尺寸。如今，他們既需要性能，又需要時(shí)尚的設(shè)計(jì)。幸運(yùn)的是，有一種方法可以使用Maxim的專(zhuān)利動(dòng)態(tài)揚(yáng)聲器管理（DSM）技術(shù)安全地驅(qū)動(dòng)微型揚(yáng)聲器超過(guò)其規(guī)定的最大額定功率。DSM 算法以行業(yè)領(lǐng)先的功耗提供更響亮的聲音和更豐富的低音。DSM采用Maxim久經(jīng)考驗(yàn)的熱保護(hù)功能，根據(jù)音圈（Ohms/C）和直流電阻（RDC）的溫度系數(shù)對(duì)揚(yáng)聲器進(jìn)行建模，使設(shè)計(jì)工程師能夠安全地將揚(yáng)聲器推到遠(yuǎn)超過(guò)其額定功率，從而最大限度地提高響度。帝斯曼還提供偏移保護(hù)，允許設(shè)計(jì)人員將揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)到指定的偏移限制，從而顯著改善低頻音頻響應(yīng)，比諧振頻率限制低兩個(gè)倍頻程。

Maxim的DSM智能放大器采用我們的高性能電流和電壓（IV）檢測(cè)放大器，并將我們獲得專(zhuān)利的DSM算法集成到易于使用的固定功能DSP中。Maxim最新的DSM智能放大器是MAX98390，這是一款升壓、數(shù)字DG類(lèi)DSM智能放大器。MAX98390，提供6.3mm尺寸2封裝，通過(guò)將更高的功率水平（高達(dá) 5.1W）安全地驅(qū)動(dòng)到通常額定功率低得多（高達(dá) 3W）的微型揚(yáng)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(dá)2.5倍的響度和兩個(gè)倍頻程的低音。其~24mW的靜態(tài)功耗幾乎是其最接近的競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品的一半，該器件還提供86%的峰值效率，這兩者都有助于延長(zhǎng)終端設(shè)備的電池壽命。除了這些業(yè)界領(lǐng)先的功耗規(guī)格外，MAX98390還具有感知功耗降低（PPR），利用通過(guò)DSM采集的揚(yáng)聲器SPL響應(yīng)，結(jié)合人類(lèi)聽(tīng)力閾值，動(dòng)態(tài)去除聽(tīng)者聽(tīng)不到的音頻信號(hào)部分，從而節(jié)省高達(dá)25%的功耗。

在固定功能的DSP中實(shí)現(xiàn)我們的算法消除了對(duì)復(fù)雜編程的需求。同樣有助于減少設(shè)計(jì)時(shí)間和設(shè)計(jì)資源的還有我們易于使用的帝斯曼音效工作室 GUI。帝斯曼音響工作室 GUI 可實(shí)現(xiàn)快速簡(jiǎn)便的揚(yáng)聲器表征、聲學(xué)調(diào)諧和原型設(shè)計(jì)。GUI還自動(dòng)生成MAX98390的完整寄存器圖，包括揚(yáng)聲器保護(hù)和調(diào)諧參數(shù)，只需在啟動(dòng)時(shí)加載到放大器中。這消除了復(fù)雜的編程：只需打開(kāi)放大器，初始化I2C寄存器，然后開(kāi)始播放音頻。

審核編輯：郭婷