如何设计微型扬声器外壳

2017年7月11日Bruce Rose设计

如何设计微型扬声器外壳

小型和微型扬声器外壳的用途与大型扬声器相同;都是用于保护扬声器,同时提高音量。根据一些简单的指南设计的外壳即可满足多数应用的需求。

扬声器101

扬声器上有一层振膜悬于坚硬的框架上,能够自由地前后移动。振膜上附着一盘线圈,线圈悬于一个永磁体的两极之间。对这一线圈施加电信号即可使其在磁场中移动。线圈的移动引起振膜移动,继而形成气压波,探测得到声音。这些气压波在扬声器前后的传播效果都很理想。遗憾的是,前后压力波偏离相位,因而会部分或全部互相抵消,从而降低声级。

展示各标记零件的扬声器图纸
扬声器示例原理图

扬声器外壳

扬声器外壳前腔能够为扬声器提供物理保护,但其设计也应当尽量避免预期声音的衰减。

制作扬声器外壳前腔的一些常见方法有使用钢丝网或在坚硬的面板上制作圆形或槽式开孔。只将前面板去除20%的孔型能够在保护扬声器和尽量避免声音衰减之间提供合理的折中,而制作近似扬声器大小的一系列开孔有助于实现高效的声音传播。外壳的正面应当与扬声器之间留出足够远的空间,以免振膜在移动时接触外壳。通常,对于多数小型和微型扬声器而言,间隔1到2毫米就足够了。

扬声器外壳背面的设计通常可防止后方声压波的传播。尽管可以通过设计背面外壳来利用后方声压波,以增强扬声器的正面声音,但这种设计的复杂程度已经超出了此篇博客的范围。

展示扬声器正面和背面外壳的图纸
扬声器正面和背面外壳图纸示例

气密性后腔是背面外壳的一种有效设计。腔内应当填充吸音材料,或者腔壁应当足够坚硬,以防传播声音。

后腔的体积是在扬声器效率和大小之间折中的结果,尺寸越小通常在使用小型或微型扬声器的应用中越受欢迎。遗憾的是,后腔体积如果太小,扬声器振膜的移动就会导致背面外壳中的气压变化增大。此类气压变化将会抑制扬声器振膜的移动,从而限制扬声器正面产生的音量。设计背面外壳音量时,最好能够在紧凑型尺寸和最小的压力变化之间取得平衡。构造深度约等于扬声器直径的后腔对于小型和微型扬声器应用而言,是一个良好的开端。同时,增加后腔的投射面积能够在保持后腔体积的同时,降低其深度。

扬声器前后外壳之间采用紧密固定的连接有助于减少声音从后腔到扬声器正面的传播。扬声器应当牢固地固定在前后腔之间的接合处,使扬声器充当背面外壳结构的一部分。将扬声器牢牢固定还能确保扬声器和外壳不会产生咔哒声。在外壳上固定扬声器框架时常用高密度泡沫协助制作牢固且连接紧密的结构。

扬声器外壳的设计是在各种冲突参数之间作出的平衡,但可以通过最少的工作实现能够接受的折中。只要遵守这些简单的指南,无需音频专业人士也能在小型和微型扬声器中获得杰出的音质。

扬声器外壳概要

前腔

  • 孔型面积
    至少占扬声器面积的20%
  • 与扬声器框架的间距
    1-2毫米

后腔

  • 构造
    坚硬框架
  • 填充材料
    吸音
  • 深度
    约等于扬声器直径

扬声器固定

  • 牢牢固定
    防止发出咔哒声
  • 高密度泡沫
    简化固定设计

有用资源

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Bruce Rose

Bruce Rose

首席应用设计师

Bruce Rose在电子产品行业从事多年设计、销售和营销工作,主要致力于模拟电路和功率输送领域。他的工作经验涉及组织和主持国际研讨会、在超过40个技术大会和期刊中出版文章和发表演讲,并且获得了七项专利。Bruce不仅享受工作,更加享受与家人共度远足、骑行和玩皮划艇的美妙时光,同时还热衷于各种规模和型号的航空器。

 
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