تصميم مكبر صوت جديد من السيراميك الكهرضغطي

تقارن هذه المقالة مكبرات الصوت ذات الملف المتحرك التقليدي، وتحلل خصائص مكبرات الصوت الخزفية الكهرضغطية الجديدة ومتطلبات مضخم الطاقة الصوتي المطلوب، ومقارنة وتحليل مختلف هياكل التعزيز شائعة الاستخدام ومضخمات الطاقة الصوتية، التي تختبر مجموعة متنوعة من التعزيز. يتعاون الهيكل ومضخم الطاقة الصوتي مع البيانات ذات الصلة وتأثير استخدام مكبر الصوت الكهرضغطي الخزفي pzt، من جوانب ضغط الصوت والكفاءة والتشويه التوافقي الكلي وما إلى ذلك. وخلص إلى أن استخدام هيكل التعزيز وقيادة نوع جديد من مكبرات الصوت الخزفية الكهرضغطية مع مضخم طاقة الصوت من الفئة D هو الحل الأكثر تعرضًا للخطر.

مع تطور الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية المحمولة، أصبح الناس يطلبون بشكل متزايد أجهزة إلكترونية محمولة صغيرة ورقيقة. يتم استخدام مكبرات الصوت الخزفية الكهرضغطية تدريجيًا في العديد من المنتجات الإلكترونية الاستهلاكية المحمولة نظرًا لخفتها الفائقة ورفيعتها الفائقة وفعاليتها ودون الحاجة إلى تجويف صوتي كبير. لقد أصبح تطوير المنتجات الاستهلاكية المحمولة في اتجاه المنتجات فائقة النحافة والخفيفة والصغيرة، وكيفية تحقيق مظهر نحيف، وتوسيع نطاق استخدام بطارية واحدة قابلة لإعادة الشحن، أحد الاعتبارات الرئيسية في التصميم لمختلف المنتجات الاستهلاكية. تضع متطلبات النظام هذه متطلبات أرق وأصغر وأكثر توفيرًا للطاقة على مكونات لوحة السيراميك الانضغاطية الإلكترونية الفردية.

الخصائص الأساسية لمكبرات الصوت الخزفية الكهرضغطية

بالمقارنة مع مكبر الصوت المتحرك، فإن الحجاب الحاجز لمكبر الصوت الكهروضغطي لألواح السيراميك الكهرضغطية يتم تشغيله بواسطة المادة الكهرضغطية المرتبطة به لإنتاج الانحناء، وبالتالي فإن شكل الحجاب الحاجز غير محدود تقريبًا، والحجاب الحاجز أو المخروط الورقي لمكبر الصوت المتحرك. عادة ما تكون مستديرة أو بيضاوية، مما يحد غالبًا من تصميم المنتج. يجب أن تحتوي جميع مكبرات الصوت ذات الملف المتحرك على مغناطيس لتشغيل الملف الصوتي، مما يزيد من الارتفاع والوزن الإجمالي للسماعة، لكن مكبر الصوت المصنوع من السيراميك الضغطي لا يتطلب مغناطيسًا للقيادة، بحيث يمكن تحقيق شكل رفيع لتقليل الارتفاع الطرفي للمنتج.

في مواجهة الهواتف المحمولة المدمجة وأجهزة الكمبيوتر الأرق والأرق، أصبحت مكبرات الصوت ذات الملف المتحرك عاملاً مقيدًا للمصنعين لإنتاج منتجات رفيعة جدًا. يمكن لمكبرات الصوت المصنوعة من السيراميك الكهروضغطي أن توفر مستويات ضغط صوت تنافسية للغاية (SPL) في عبوات صغيرة الحجم ورفيعة للغاية، كما أنها تتمتع بإمكانية كبيرة لتحل محل مكبرات الصوت ذات الملفات المتحركة التقليدية.

تتميز دوائر مكبر الصوت لتشغيل مكبرات الصوت الخزفية الكهرضغطية بمتطلبات محرك إخراج مختلفة عن مكبرات الصوت ذات الملف المتحرك التقليدية. يتطلب هيكل مكبر الصوت الخزفي الكهرضغطي أن يقوم مكبر الصوت بقيادة حمل سعوي كبير وإخراج تيار أكبر بتردد أعلى مع الحفاظ على جهد خرج عالي. من السهل حساب كفاءة مكبرات الصوت ذات الملفات المتحركة التقليدية. يمكن تقريب ملف الصوت كمقاومة ثابتة على التسلسل مع محاثة كبيرة. إذا كانت مقاومة السماعة معروفة، فيمكن استخدام قانون أوم لحساب قدرة الحمل: P = I2R، أو P = VI. يتم تحويل معظم قوة السماعة إلى حرارة الملف. نظرًا لأن مكبرات الصوت الخزفية الكهرضغطية تتميز بخصائص سعوية، فإن الحرارة المتولدة عند استهلاك الطاقة ليست عالية.

مستشعر سيراميك بيزو عند 1 كيلو هرتز، 90 ديسيبل (مسافة القياس 10 سم) شكل موجة ضغط الصوت، الجهد 8 فولت، التيار 15.6 مللي أمبير، فرق الطور بين الجهد والتيار 79.2 درجة، وبالتالي فإن استهلاك الطاقة هو 8 مرات؛ 15.6 مرات؛ cos79.2° = 23 ميجاوات. وهو يعادل 18% من استهلاك الطاقة لمكبر صوت ذو ملف ديناميكي بقطر 20 مم عند ضغط صوت 90 ديسيبل (مسافة مقاسة 10 سم).