扬声器的阻抗频率特性

Posted 2023-03-09 卓晴

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了扬声器的阻抗频率特性相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

扬声器的阻抗

01 扬声器阻抗

一、前言

动圈式扬声器由于具有震动部件，所以机械运动上可以由二阶阻尼振动近似。在其自然振动频率时，会产生最佳的声音转换效能，此时对应的阻抗也最大。了解这个特性在设计音箱和分频电路的时候，可以获得最佳效果。下面通过扫频信号源测量扬声器的阻抗频率特性。

▲ 图1.1.1 动圈式扬声器

二、测量方法

为了测量扬声器的阻抗，将它接入音频功率放大器中，为了测量流过的电流，在回路中串联一个1欧姆的电阻，使用两个万用表，同时测量电流采样电阻以及扬声器上的电压。使用这两个电压，它们的比值对应着扬声器的电阻。通过改变输出信号的频率，便可以获得在不同频率下扬声器的实际阻抗了。对于低阻抗的扬声器，电流采样电阻的阻值也需要变小。

▲ 图1.2.1 扬声器阻抗测量

from headm import *
from tsmodule.tsvisa        import *
from tsmodule.tsstm32       import *

dm3068open()
dg1062open(112)

fdim = linspace(10, 200, 100)
v1dim = []
v2dim = []

for f in fdim:
    dg1062freq(1, f)
    time.sleep(2)

    meter = meterval()
    ac = dm3068vac()

    v1dim.append(meter[0])
    v2dim.append(ac)

    printff(f, ac, meter)
    tspsave('measure', fdim=fdim, v1=v1dim, v2=v2dim)

plt.plot(fdim, v2dim, label='Current(A)')
plt.plot(fdim, v1dim, label='Input V')

plt.xlabel("Frequency(Hz)")
plt.ylabel("Voltage/Current")
plt.grid(True)
plt.legend(loc="upper right")
plt.tight_layout()
plt.show()

printf(ac)

三、测量结果

这里给出了大型扬声器测量结果，横坐标为频率，从10Hz变化到200Hz。上面橙色曲线是扬声器上的交流电压，下面是1欧姆电流采样电阻上的交流电压，电压数值等于流过的电流。在50Hz左右电流呈现一个低谷，对应的频率为该扬声器的谐振频率。使用电压比上电流可以获得扬声器随着不同频率对应的阻抗。

▲ 图1.3.1 大型扬声器测量结果

这是利用扬声器电压除以电流所获得的阻抗频率特性。阻抗最大时，对应的频率为 48.34Hz。这个频率对应着扬声器的谐振频率。

▲ 图1.3.2 大型扬声器频率阻抗特性

from headm import *

fdim, v1, v2 = tspload('measure', 'fdim', 'v1', 'v2')

rdim = [vv1/vv2 for vv1,vv2 in zip(v1,v2)]

f0 = fdim[rdim.index(max(rdim))]
printf(f0)

plt.plot(fdim, rdim)

plt.xlabel("Frequency(Hz)")
plt.ylabel("Resistance(Ohm)")
plt.grid(True)
plt.tight_layout()
plt.show()

四、4欧姆扬声器

这种小型4欧姆的扬声器，由于它的阻抗比较小，原来的驱动芯片功率不够，无法驱动该扬声器。下面使用TDA2040 来驱动这款扬声器。它可以输出14W的音频功率。在面包板上搭建测试电路，电源使用正负9V。

由于扬声器的自身阻抗比较低，电流采样电阻使用了0.1欧姆的小电阻。这里给出测量结果，上面橙色的是扬声器电压，下面是采样电阻上电压，横坐标是信号频率。通过计算，获得扬声器的阻抗随着频率变化的结果。在频率等于扬声器谐振的时候，对应的电阻达到了最大。谐振频率为140.51Hz。