如何從微型揚聲器獲得更響亮、更豐富的聲音

當你準備工作的時候，你開始從手機上流式傳輸你最喜愛的音樂。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。聲音是如此豐富，如此響亮，以至于您幾乎忘記了它來自手機。

隨著外形尺寸更小、更時尚的趨勢不斷，您的工程師想知道，“如何確保我的便攜式設備繼續提供消費者所需的更響亮、更豐富的聲音？我的設備如何與其他時尚、高性能的消費類設備保持同步？我的客戶什么時候會要求同樣的體驗？

微型揚聲器在手機、平板電腦、PC、可穿戴設備、游戲系統甚至物聯網應用中已經無處不在。智能手機是第一個推動這些微型揚聲器大規模采用的產品，與傳統揚聲器相似，但更簡單，更小。當今傳統揚聲器中的動態揚聲器驅動器有三個基本組件：振膜、音圈和磁鐵。

隔膜是一張扁平的紙、塑料或金屬。偏移是產生聲音的振膜的運動。

“音圈”是一種非常細的絕緣線線圈，用于在施加變化電流時制造可變電磁鐵。音圈連接到振膜上。

磁鐵提供靜態磁場，因此音圈可以推拉它。

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

當揚聲器振膜移動以產生聲音時，它會在前面產生聲波。但是，它也會在后面產生相反相位的聲波。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動器安裝在盒子或外殼內的原因;外殼確保后波不會抵消前波。盒子的實際尺寸和形狀通常由最終產品的外形尺寸決定。盒子越小，揚聲器系統的效率就越低，因為移動的振膜推拉著盒子中的微小空氣量引起的背壓。

所有揚聲器都有一個最大額定功率，其限制由兩個關鍵考慮因素驅動：熱（在微型揚聲器的某些部分熔化之前音圈可以達到多熱）和機械（振膜在機械斷裂發生之前可以移動多遠）。隨著揚聲器變小，它們的響度或聲壓級（SPL）下降，而諧振頻率上升，從而導致低音減少。更努力地驅動這些揚聲器可以增加響度和低音響應;但是，如果沒有適當的揚聲器保護，這種方法很容易損壞微型揚聲器，因為它會導致過熱和過度偏移。

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知道揚聲器的特性（例如，外殼內的諧振頻率、偏移限制和音圈熱限制）。遵循傳統方法的設計人員將不得不經歷耗時、復雜的揚聲器表征工作，或者依賴供應商來做到這一點。當考慮到具有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生負面影響，增加設計復雜性以及增加所需的設計資源。

Maxim的DSM驅動揚聲器超過最大額定功率

在這個快速發展的世界中，消費者不愿意用音頻性能來換取外形尺寸。如今，他們既需要性能，又需要時尚的設計。幸運的是，有一種方法可以使用Maxim的專利動態揚聲器管理（DSM）技術安全地驅動微型揚聲器超過其規定的最大額定功率。DSM 算法以行業領先的功耗提供更響亮的聲音和更豐富的低音。DSM采用Maxim久經考驗的熱保護功能，根據音圈（Ohms/C）和直流電阻（RDC）的溫度系數對揚聲器進行建模，使設計工程師能夠安全地將揚聲器推到遠超過其額定功率，從而最大限度地提高響度。帝斯曼還提供偏移保護，允許設計人員將揚聲器驅動到指定的偏移限制，從而顯著改善低頻音頻響應，比諧振頻率限制低兩個倍頻程。

Maxim的DSM智能放大器采用我們的高性能電流和電壓（IV）檢測放大器，并將我們獲得專利的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、數字DG類DSM智能放大器。MAX98390，提供6.3mm尺寸2封裝，通過將更高的功率水平（高達 5.1W）安全地驅動到通常額定功率低得多（高達 3W）的微型揚聲器中，釋放系統的全部音頻潛力。與傳統的5V放大器相比，MAX98390可提供高達2.5倍的響度和兩個倍頻程的低音。其~24mW的靜態功耗幾乎是其最接近的競爭產品的一半，該器件還提供86%的峰值效率，這兩者都有助于延長終端設備的電池壽命。除了這些業界領先的功耗規格外，MAX98390還具有感知功耗降低（PPR），利用通過DSM采集的揚聲器SPL響應，結合人類聽力閾值，動態去除聽者聽不到的音頻信號部分，從而節省高達25%的功耗。

在固定功能的DSP中實現我們的算法消除了對復雜編程的需求。同樣有助于減少設計時間和設計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 可實現快速簡便的揚聲器表征、聲學調諧和原型設計。GUI還自動生成MAX98390的完整寄存器圖，包括揚聲器保護和調諧參數，只需在啟動時加載到放大器中。這消除了復雜的編程：只需打開放大器，初始化I2C寄存器，然后開始播放音頻。

審核編輯：郭婷