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扬声器的工作原理问题

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shaorc
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  • 2019-5-4 17:10:38
20问答币
对于内部是由线圈绕制的扬声器一般都是根据流过线圈电流的大小变化,使得线圈做伸缩形变运动,从而带动膜发声。
【1】为什么驱动扬声器的信号,多为正弦(近似正弦)波,而不用方波呢(典型的就是功放IC的输出是方波PWM,而后要加上LC电路使得其,波形成为正弦)?PWM波不可以直接驱动扬声器负载吗,是因为方波信号中含有大量高频开关信号,必须得滤除吗?

【2】正弦音频信号驱动扬声器播放音乐时,每一个音符是如何体现在正弦模拟音频信号中的?
比如下图的这段模拟音频,对应播放的是音乐“do rui mi fa sol la si
每一个音在信号上是如何体现的,是不是像图中△S所对应的信号段通过扬声器播放后就是一个音?


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【1】为什么驱动扬声器的信号,多为正弦(近似正弦)波,而不用方波呢(典型的就是功放IC的输出是方波PWM,而后要加上LC电路使得其,波形成为正弦)?PWM波不可以直接驱动扬声器负载吗,是因为方波信号中含有大量高频开关信号,必须得滤除吗?【2】正弦音频信号驱动扬声器播放音乐时,每一个音符是如何体现在正弦模拟音频信号中的? 比如下图的这段模拟音频,对应播放的是音乐“do rui mi fa sol la si” 每一个音在信号上是如何体 ...
guojun0718
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  • 2019-5-4 21:16:33
 
【1】为什么驱动扬声器的信号,多为正弦(近似正弦)波,而不用方波呢(典型的就是功放IC的输出是方波PWM,而后要加上LC电路使得其,波形成为正弦)?PWM波不可以直接驱动扬声器负载吗,是因为方波信号中含有大量高频开关信号,必须得滤除吗?【2】正弦音频信号驱动扬声器播放音乐时,每一个音符是如何体现在正弦模拟音频信号中的?
比如下图的这段模拟音频,对应播放的是音乐“do rui mi fa sol la si”
每一个音在信号上是如何体现的,是不是像图中△S所对应的信号段通过扬声器播放后就是一个音?
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【1】任何一个信号,都可以进行傅立叶变化,任一个信号从傅立叶变化的角度来看都由基本信号(即各种频率分量信号)叠加而成。做傅立叶变换就是想得到每个频率成分的信号幅度有多大。
方波傅立叶展开.PNG
从方波的傅立叶展开式可以看见,方波里有大量的奇次谐波。而且这些奇次谐波的强度还不弱,这个谐波在声音信号里,听起来会觉得不怎么舒服。
在音乐里,我们把基波的频率看成一个音符的话,其偶次谐波恰恰是基波的一个八度音,懂音乐的朋友会知道,一个音与其高八度(只能是高八度)的音在一起发出时的感觉,那是一种和谐,自然美妙。
奇次谐波跟基频不存在在乐理上的和谐关系,唯有极少量的存在对主音有修饰作用,属和弦或7和弦,但这已经靠运气能撞到点儿上。我们可以认为,大多情形下奇次谐波是有害成分。
从音乐的角度上讲,大部分音乐都是以一个八度音,来体现感情,两个以上次之。

八度音是绝对和谐的,但是三度和五度的和谐是相对的,对于特定的调式来说,调里不同的音的大三度和纯五度就有可能是和谐或是不和谐的。比如对于自然小调,主音的大三度音(五次谐波)就是不和谐的。就算是偶次谐波也不能太多了。

所以,需要用滤波器滤除掉这些奇次谐波。


【2】每一个音在信号上体现为频率。
在1939年的伦敦召开的国际会议上,最终确定a1=440赫兹为国际第一标准音。
a是音名,a的唱名是la。中央C就是钢琴键盘上小字一组的c1,小字一组的c1的震动频率是261.6255hz
而钢琴键盘上小字一组的a1就是国际第一标准音。

一个音符是有持续时间的,在这个持续时间里,音符震动多次,而不是正弦波的那么一小段。
如果真如图所示播放那么一小段的正弦波,这么短的时间,没有人能听出来其频率的,也就是听不出是什么音。
乐器矫正音,是用一个叫音叉的小仪器。
wangdongchun
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LV10
总工程师
  • 2019-5-4 21:45:24
 
分析的非常到位
shaorc
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  • 2019-5-5 10:42:08
 
谢谢 在这儿也看到你了啊
shaorc
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  • 2019-5-5 16:59:47
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图(1)(2),是两个公司的设计资料
最后都给出了相同的L和C的计算公式
但是明显两者的计算公式区别在于公式的分母一个是fo为谐振频率,一个是fc为截止频率这怎么理解呢?


1.jpg    图1

2.jpg 图2

greendot
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总工程师
  • 2019-5-4 22:28:22
 
不知LZ如何理解数字功放原理。输入是模拟信号,输出是高频PWM信号,经过低通滤波器(~fc=20KHz) 後,得回放大后的模拟信号,推动扬声器。
如图:上图是输入信号,下图是滤波前的PWM输出,
D.jpg
shaorc
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  • 2019-5-5 10:43:05
 
谢谢 这个点我是明白的
我是不知道线圈式扬声器的工作原理所以才问的
guojun0718
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  • 2019-5-5 11:03:54
 
很多电子网站都会去逛逛。。。
shaorc
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  • 2019-5-8 12:00:07
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如何模拟出 模拟音频信号(即 line out信号 )当做输入,给到功放呢?
greendot
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  • 2019-5-5 12:41:13
 
扬声器的信号不一定要正弦,音频(比如1KHz)方波也可以,只不过扬声器对高频不能反应,所发出的声音是方波的低次谐波的合成,失真了。PWM 方波直接来驱动,频率这么高,反应不来,需要低通滤波,从高频的信号里,提取本来的低频音频信号,这是个调制解调的过程,其实和傅立叶没什么大关系

shaorc
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  • 2019-5-5 13:39:35
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嗯,我再理理思路
能源消耗
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  • 2019-5-5 14:37:51
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音频波由基波,和泛波(泛音)组成,因此表象出的震幅是正弦波。电子琴模拟出的音符是有LC谐振产生的正弦波,这些原始声波都是正弦波,直接放大可以驱动喇叭还原出原始声音。方波驱动喇叭只有基波,没有泛波。同时会产生另外机械谐振波,这声音就不是原始的声音。因此不能直接驱动喇叭。例如数字音响,过程:原始音频拾音采集-数字方波转换放大(这其中有调制成分)--正弦转换滤波-驱动喇叭。目的是功率放大效率高,电源节能,电路简易,结构小,从而减低成本。但牺牲得是与原始对比声音失真严重,一般场合使用。
能源消耗
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  • 2019-5-5 14:41:57
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其实扬声器同样可以发出很高的高频声音,只是你耳朵听不到。
shaorc
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请看看我在12楼的问题
greendot
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  • 2019-5-5 19:12:50
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人耳也是滤波器。
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  • 2019-5-8 12:01:39
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如何模拟出 模拟音频信号(即 line out信号 )当做输入,给到功放呢?
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如何模拟出 模拟音频信号(即 line out信号 )当做输入,给到功放呢?
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  • 2019-5-5 17:02:04
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也请看看我在第12楼的问题
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