电动式扬声器及其应用场景

扬声器有电动式、压电式、舌簧式等几类，广播电台和一般收音机中大多用电动式扬声器。电动式扬声器又可分为纸盆扬声器、球顶形扬声器和号筒形扬声器。

早期的扬声器音质较差，不能满足高保真放音的要求。经过约30年的改进，终于使扬声器获得了优良的音质。目前使用最多的是电动式扬声器，用它组成的扬声器组合，如线列声柱、方阵、声偶、声环等已广泛用于高保真放音系统和室内外扩音系统中。

由于单只扬声器所发声音的频率范围不可能宽达整个听音范围，因此在高保真立体声系统中常常采用由多只扬声器组成的多频段系统。其中低音和中音大多采用直接辐射式电动扬声器，而高频范围除采用电动扬声器外，还可采用静电式扬声器、等相位电动扬声器和气流变换式扬声器等，这样组成的扬声器系统其频响范围可达20Hz～20kHz。

（一）电动式扬声器

电动式扬声器的工作是利用电磁作用力原理而设计的。众所周如，若在置于恒定磁场中的导线中通以电流，则导线将受到磁场的作用力而产生运动。如果把一个与振膜连在一起的线圈置于一恒定磁场中，并在此线圈中通以音频电流，则线圈将随着音频电流的变化在磁场中产生移动，于是就会带动振膜产生同步振动，从而发出声响。

最常见的一种电动式扬声器是纸盆扬声器，这是一种直接辐射式扬声器，由于采用了纸盆作为振动膜片，故得此名，如图4-12所示。

纸盆扬声器主要由磁铁、软铁、音圈、纸盆和固定装置组成。可见，纸盆扬声器与动圈传声器的结构类似，只是将金属膜片换成了纸盆。

纸盆扬声器的工作原理可概括为：当音圈中通入按声音变化的电流时，音圈会在磁场中磁力的作用下产生相应的振动，于是就带动纸盆与之一起振动。纸盆将振动通过空气传播出去，于是就产生了声音，如图4-13 所示。

图4-12　纸盆扬声器的结构

图4-13　纸盆扬声器的工作原理

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图4-14　球顶形扬声器的结构

如果电流幅度大，则音圈振动幅度大，于是产生的声音响度大；如果电流频率高，则音圈振动快，于是产生的声音音调高；如果电流波形不同，则音圈振动波形不同，于是产生的声音音色不同。

（二）球顶形扬声器

球顶形扬声器是一种在高保真立体声系统中广泛采用的扬声器，一般用来放中、高音。球顶形扬声器的结构如图4-14所示。

图4-14展示的是一个作中音放音用的球顶型扬声器。作为高音放音扬声器时，图中的后腔及吸声材料是没有的。从图中可以看出，这种球顶型扬声器的工作原理与前述纸盆扬声器相同，所不同的是其振膜为近似的半球形球面。为了改善声压频响特性和指向特性，一般在振膜前面还装有喉塞或扩散器。根据振膜软硬程度不同，可以分为软球顶形扬声器和硬球顶形扬声器两种。这两种球顶形扬声器在设计时要求是不一样的。对于硬球顶形扬声器而言，必须做到在相当高的音频段发声振动时其振膜不能产生分割振动，而对软球顶形扬声器而言，其振膜在产生分割振动时不应出现单一共振，而应出现分布的多共振。必须选用适当的粘弹性材料和吸声材料来作为振膜的阻尼材料，以获得平滑的频响特性。这种扬声器的效率较低，但它的重放频带很宽，达400Hz～12kHz，而且指向特性均匀，瞬态特性良好。

球顶形扬声器的特点是高频特性很好，指向性较宽，工作时失真小，所以在高保真扬声器系统中获得了广泛的应用。

（三）铝带式扬声器

铝带式扬声器的工作原理与电动式扬声器相同，但用铝带来代替音圈和振动膜片。因为铝带极薄，其质量极轻，故不需要作用力传递，它自己可以直接振动发声，而且没有空气共振。所以这种扬声器的最高频率响应可高达200kHz，其低频端的频率响应约为2kHz左右，可见这是一种理想的高音发声单元。

（四）平膜扬声器

平膜扬声器又叫全驱动式平膜扬声器，它的结构比较新颖。它的音圈的制作不采用常规的方法将导线在骨架上绕制，而是在绝缘的振动膜片上采用真空镀膜的方法先镀上一层很薄的铝膜，然后再用光刻的方法将其腐蚀成一个附在振膜上的平面线圈，这样音圈和膜片是一个整体。再将这种振膜置于一个均匀的磁场中，就可构成一个完整的平膜扬声器。这种结构的扬声器由于其振膜的尺寸很小，重量也很轻，而且达到同相位驱动，所以它的高频响应非常平滑，而且可以展宽至40kHz以上。

（五）静电扬声器

由静电场产生机械力的原理制成的扬声器称静电扬声器。如果在一个固定电极和一个可动电极所组成的一个电容器上加上一个固定的直流电压（即极化电压）而在两极之间产生一个恒定的静电场的基础上，再设法把音频电压也加到这个电容器的两个极板上，那么音频电压所产生的交变电场将与原静电场之间产生相互作用，出现一个与所加音频电压相对应的交变力，而使得电极之间的距离产生变化。可动电极将随着音频电压的变化产生振动而辐射声波。这个可动的电极通常是在塑料膜片上喷镀一层导电金属制成。这种扬声器的高频响应可达20kHz，并且具有良好的瞬态响应。