如果您正在處理任何與音頻相關(guān)的項(xiàng)目，則最不相關(guān)的組件是揚(yáng)聲器，但揚(yáng)聲器是任何音頻相關(guān)電路的重要組成部分。一個(gè)好的揚(yáng)聲器可以覆蓋噪音，可以提供平穩(wěn)的輸出，而一個(gè)壞的揚(yáng)聲器可以破壞你的所有努力，即使電路的其余部分也非常好。

因此，選擇合適的演講者非常重要，因?yàn)樗菫樽罱K觀眾產(chǎn)生最終輸出的演講者。但是，眾所周知，在制造電路時(shí)，并非所有組件都隨時(shí)可用，有時(shí)如果我們選擇特定的揚(yáng)聲器，或者有時(shí)我們有揚(yáng)聲器但沒有外殼，則無法確定輸出內(nèi)容。因此，這是一個(gè)很大的問題，因?yàn)樵诓煌愋偷穆晫W(xué)環(huán)境中，揚(yáng)聲器輸出可能完全不同。

那么，如何確定在不同情況下說話者的反應(yīng)是什么呢？或者，電路結(jié)構(gòu)將是什么？好吧，本文將介紹此主題。我們將了解揚(yáng)聲器的工作原理，并將構(gòu)建揚(yáng)聲器的RLC等效模型。該電路還將作為在某些特定應(yīng)用中模擬揚(yáng)聲器的良好工具。

揚(yáng)聲器的構(gòu)造

揚(yáng)聲器充當(dāng)能量轉(zhuǎn)換器，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。揚(yáng)聲器有兩個(gè)級(jí)別的結(jié)構(gòu)，一個(gè)是機(jī)械結(jié)構(gòu)，另一個(gè)是電氣結(jié)構(gòu)。

在下圖中，我們可以看到揚(yáng)聲器的橫截面。

我們可以看到一個(gè)揚(yáng)聲器框架或支架，它在內(nèi)部和外部固定組件。組件包括防塵帽，音圈，振膜錐，揚(yáng)聲器蜘蛛，極點(diǎn)和磁鐵。

隔膜是振動(dòng)并將振動(dòng)推向空氣從而改變氣壓的最終事物。由于其錐形，隔膜被稱為隔膜錐。

蜘蛛是負(fù)責(zé)揚(yáng)聲器振膜正確運(yùn)動(dòng)的重要部件。它確保當(dāng)錐體振動(dòng)時(shí)，它不會(huì)接觸揚(yáng)聲器框架。

此外，環(huán)繞物是橡膠或類似泡沫的材料，為錐體提供了額外的支撐。隔膜錐體與電磁線圈連接。該線圈可以在極和永磁體內(nèi)部的上下位置自由移動(dòng)。

該線圈是揚(yáng)聲器的電氣部分。當(dāng)我們向揚(yáng)聲器提供正弦波時(shí)，音圈會(huì)改變磁極性并上下移動(dòng)，從而在錐體中產(chǎn)生振動(dòng)。振動(dòng)通過拉動(dòng)或推動(dòng)空氣并改變氣壓進(jìn)一步傳遞到空氣中，從而產(chǎn)生聲音。

將揚(yáng)聲器建模到電路中

揚(yáng)聲器是所有音頻放大器電路的主要組件，機(jī)械上，揚(yáng)聲器與許多物理組件一起工作。如果我們列出一個(gè)清單，那么考慮要點(diǎn)將是 -

懸浮液順應(yīng)性- 這是材料的屬性，其中材料在受到施加的力時(shí)處于彈性變形或經(jīng)歷體積變化。

懸架阻力- 這是負(fù)載，錐體在從懸架移動(dòng)時(shí)面向。它也被稱為機(jī)械阻尼。

移動(dòng)質(zhì)量- 它是線圈，錐體等的總質(zhì)量。

通過驅(qū)動(dòng)器的空氣負(fù)載。

以上這四點(diǎn)都來自揚(yáng)聲器的機(jī)械因素。還有兩個(gè)因素存在于電氣上，

線圈電感。

線圈電阻。

因此，通過考慮所有要點(diǎn)，我們可以使用很少的電子或電氣元件來制作揚(yáng)聲器的物理模型。上述6點(diǎn)可以使用三個(gè)基本無源元件進(jìn)行建模：電阻器，電感器和電容器，它們表示為RLC電路。

揚(yáng)聲器的基本等效電路只能通過使用兩個(gè)組件來制作：電阻器和電感器。電路將如下所示 -

在上圖中，只有單個(gè)電阻R1和單個(gè)電感器L1與交流信號(hào)源連接。該電阻R1代表音圈電阻，電感器L1提供音圈電感。這是揚(yáng)聲器仿真中使用的最簡(jiǎn)單的模型，但肯定它有局限性，因?yàn)樗皇且粋€(gè)電氣模型，沒有確定揚(yáng)聲器能力的范圍，以及在涉及機(jī)械部件的實(shí)際物理場(chǎng)景中它將如何反應(yīng)。

揚(yáng)聲器等效 RLC 電路

因此，我們已經(jīng)看到了揚(yáng)聲器的基本模型，但要使其正常工作，我們需要在該揚(yáng)聲器等效模型中添加具有實(shí)際物理組件的機(jī)械部件。讓我們看看如何做到這一點(diǎn)。但在理解這一點(diǎn)之前，讓我們分析一下需要哪些組件以及它們的用途是什么。

對(duì)于懸架順應(yīng)性，可以使用電感器，因?yàn)閼壹茼槕?yīng)性與通過音圈的電流的某些變化直接相關(guān)。

下一個(gè)參數(shù)是懸掛阻力。由于它是一種由懸架產(chǎn)生的負(fù)載，因此可以為此目的選擇電阻器。

我們可以為移動(dòng)質(zhì)量選擇電容器，其中包括線圈，錐體的質(zhì)量。此外，我們可以再次為空氣負(fù)載選擇電容器，這也增加了錐體的質(zhì)量;它也是創(chuàng)建揚(yáng)聲器等效模型的重要參數(shù)。

因此，我們選擇了一個(gè)用于懸架順應(yīng)性的電感器，一個(gè)用于懸架電阻的電阻器，以及兩個(gè)用于空氣負(fù)載和移動(dòng)質(zhì)量的電容器。

現(xiàn)在，下一件重要的事情是如何連接所有這些來制作揚(yáng)聲器的電氣等效模型。電阻（R1）和電感器（L1）串聯(lián)連接，這是初級(jí)的，并且使用并聯(lián)的機(jī)械因素是可變的。因此，我們將這些組件與R1和L1并行連接。

最后的賽道會(huì)是這樣的——

我們添加了與 R1 和 L1 并聯(lián)的組件。C1和C2將分別表示移動(dòng)質(zhì)量和空氣載荷，L2提供懸架順應(yīng)性，R2將是懸架阻力。

因此，使用RLC的揚(yáng)聲器的最終等效電路如下所示。該圖顯示了使用電阻器，電感器和電容器的揚(yáng)聲器的精確等效模型。

其中，Rc– 線圈電阻，Lc– 線圈電感，Cmems– 移動(dòng)質(zhì)量電容，Lsc– 懸浮順應(yīng)性電感，Rsr– 懸浮電阻和鈣– 空氣負(fù)載電容。

揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)中的蒂勒/小參數(shù)

現(xiàn)在我們得到了等效的模型，但是如何計(jì)算分量的值。為此，我們需要揚(yáng)聲器的蒂勒小參數(shù)。

當(dāng)輸入阻抗與諧振頻率相同并且揚(yáng)聲器的機(jī)械行為實(shí)際上是線性時(shí)，小參數(shù)來自揚(yáng)聲器的輸入阻抗。

蒂勒參數(shù)將提供以下內(nèi)容-

根據(jù)這些參數(shù)，我們可以使用簡(jiǎn)單的公式創(chuàng)建等效模型。

Rc和Lc的值可以直接從線圈電阻和電感中選擇。對(duì)于其他參數(shù)，我們可以使用以下公式 -

Cmens = Mmd / Bl2

Lsc = Cms * Bl2

Rsr = Bl2 / Rms

如果沒有給出Rms，那么我們可以從下面的等式中確定它 -

Rms = (2*π*fs*Mmd) / Qms

Cal = (8*p*Ad3) / (3*Bl2)

[其中 Ad 是圓錐的有效半徑 =（Sd / 3.14） 的平方根，p是空氣的密度25 攝氏度 = 1.184 千克/米3]

使用真實(shí)數(shù)據(jù)構(gòu)建 RLC 等效揚(yáng)聲器電路

在我們學(xué)習(xí)如何確定組件的等效值時(shí)，讓我們使用一些真實(shí)數(shù)據(jù)并模擬揚(yáng)聲器。

對(duì)于演講者來說，蒂勒參數(shù)是

根據(jù)這個(gè)蒂勒參數(shù)，我們將計(jì)算出等值，

因此，我們計(jì)算了要用于12S330等效模型的每個(gè)組件的值。讓我們?cè)诩饩е兄谱髂Ｐ汀?/p>

我們?yōu)槊總€(gè)組件提供了值，并將信號(hào)源重命名為V1。我們創(chuàng)建了一個(gè)模擬配置文件 -

我們配置了直流掃描，以對(duì)數(shù)尺度的每十年100點(diǎn)獲得從5Hz到20000Hz的大頻率分析。

接下來，我們將探頭連接到等效的揚(yáng)聲器模型輸入 -

我們?cè)赗c上添加了電壓和電流跡線，即音圈的電阻。我們將檢查該電阻兩端的阻抗。為此，如我們所知，V = IR，如果我們將交流源的V +與流過電阻Rc的電流分開，我們將得到阻抗。

因此，我們添加了一個(gè)帶有V（V1：+）/I（Rc） 公式的跟蹤。

最后，我們得到等效揚(yáng)聲器模型12S330的阻抗圖。

我們可以看到阻抗圖以及揚(yáng)聲器阻抗如何根據(jù)頻率變化-

我們可以根據(jù)需要更改值，現(xiàn)在可以使用此模型來復(fù)制實(shí)際的12S330揚(yáng)聲器。