電子入門-聲音的傳播依靠這幾大元件

科技發(fā)展到今天，還沒有找到一種方法，能直接將聲音傳播到很遠的地方，因為聲音在介質(zhì)中傳播時會隨著距離的增加而迅速衰退。

如果將聲音轉(zhuǎn)換成電信號再傳輸，情況就大不相同了。電信號可以通過導(dǎo)線或以電磁波的形式傳輸，一旦出現(xiàn)衰減可以利用放大器對信號進行放大。這樣，代表聲音的電信號理論上可以傳播到宇宙的任何角落，當(dāng)電信號到達接收端時再還原成聲音即可。

1.話筒(麥克風(fēng))

傳聲器又稱話筒(microphone,電路符號

)是一種將聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器。

話筒廣泛存在于我們身邊,手機、電話機、錄音筆等都利用話筒實現(xiàn)聲一電轉(zhuǎn)換的。根據(jù)話筒的換能原理可以分為動圈式話筒(moving-coilmicrophone)、電容式話筒(capacitormicrophone)、駐極體話筒(electretmicrophone)、炭粒式話筒-(carbonmicrophone)等,按輸出的阻抗可分為低阻型(R<2kΩ)和高阻型(R>2kΩ),如圖2-6所示是一些常見的話筒及典型參數(shù)。

圖2-6(c)所示的駐極體話筒是電子制作中較為常用的話筒種類,各種聲控玩具、樓道里的聲控延時燈中都使用駐極體話筒檢測聲音。圖2-7所示是一個聲控延時燈,當(dāng)聲控開關(guān)“聽”到腳步聲或拍手聲時閉合,燈獲得電壓而發(fā)光。這里,駐極體話筒釆集環(huán)境中的聲音,通過驅(qū)動電路實現(xiàn)對AC220V的通斷控制。

駐極體話筒直徑與小拇指差不多,其一面有黑色棉網(wǎng),為受音面(如圖2-6(c)所示),另一面為話筒的接線端,有正極(+)、負極(-)兩個焊點,其中負極一般與器件的外殼短路,這點可用于判斷駐極體話筒的極性。一般可用萬用表的電阻擋檢測駐極體話筒:表筆與其正極、負極相連,對著駐極體話筒的受音面說話,會發(fā)現(xiàn)電阻發(fā)生變化。

光纖話筒

光纖話筒(fiberopticmicrophone)與傳統(tǒng)的話筒結(jié)構(gòu)不同,如圖2-8所示,激光通過光纖傳導(dǎo)到麥克風(fēng)的聲音反射膜上,聲音反射膜隨著聲波振動的同時調(diào)制了反射激光。反射激光被光電檢測器接收后形成與聲音相關(guān)的電信號,從而實現(xiàn)了聲一光一電的轉(zhuǎn)換。由于光纖話筒是一個純光學(xué)結(jié)構(gòu),不受電場、磁場、溫度、濕度的影響,所以在一些強電磁場和惡劣條件下能正常采集聲音信號,比如在磁共振(MRI)掃描時,可利用它來轉(zhuǎn)換聲音信號。

2.揚聲器(喇叭)

揚聲器(speakerdriver,電路符號

)是一種將電信號轉(zhuǎn)換為聲,音信號的換能器。

揚聲器是一種非常常見的器件,它在電視、多媒體音箱、收音機等需要還原聲音信號的場合負責(zé)把電信號轉(zhuǎn)換成聲音。大多數(shù)揚聲器都是動圈型的(moving-coilloudspeaker)。圖2-9所示為一些常見的揚聲器外觀,根據(jù)揚聲器所還原聲音的頻率范圍不同,可分為低1頻揚聲器、中頻揚聲器、高頻揚聲器等幾種。

揚聲器有功率(幾瓦到幾百瓦)、阻抗(4Ω、8Ω、16Ω)、頻響范圍、靈敏度、尺寸等參數(shù)供設(shè)計時參考。這些參數(shù)通常都會印在揚聲器的背面,如圖2-9中所示某中低頻揚聲器的功率為100W、阻抗為8Ω等。

無論哪種揚聲器,其工作原理都相同,就是當(dāng)聲音信號經(jīng)過揚聲器的線圈后,線圈在磁場作用下產(chǎn)生運動,從而帶動揚聲器的紙盆(或膠盆)發(fā)聲。圖2-9所示的低、中、高頻揚聲器一般用在專業(yè)的揚聲器系統(tǒng)(音箱)中,而一般的電子產(chǎn)品,如玩具、收音機等可使用一般用途的全頻揚聲器。

超重低奇單元

超重低音單元(woofer)專門用于40Hz至幾kHz信號的放大。通過分頻器將低頻信號送入超重低音單元(如圖2-10所示),信號經(jīng)過低頻信號放大器后,驅(qū)動低頻揚聲器發(fā)聲。由于要還原低頻信號,低頻揚聲器一般比較厚重,其紙盆(或膠盆)在低頻信號的驅(qū)動下能做較大幅度的徑向運動(就像活塞一樣)。超重低音單元的最大特點就是還原聲音震撼的一面,所以它已成為家庭影院中不可或缺的組成部分。

3.耳機

耳機(earphones、headphones,電路符號

)是一種微型的揚聲器,將電信號還原成聲音信號。

根據(jù)使用MP3播放機的經(jīng)驗可知,耳機一般有耳塞式和頭戴式兩種,如圖2-11所示。耳機都有一個立體聲插頭,該插頭有3個芯:L端、R端、共地端。這3個芯與左、右聲道耳機的連接示意如圖2-11所示�？梢�,左、右聲道的耳機共用共地端,與另兩端(R、L)形成立體聲插頭的3個芯。對應(yīng)的立體聲插座也有3個接觸片(從圖2-11立體聲插座的電路符號可以看出)與插頭一一對應(yīng)連接。

4.壓電陶瓷片

壓電陶瓷片(piezoelement,電路符號

)是一種利用壓電效應(yīng)(piezoelectriceffect)原理制成的電能一機械能轉(zhuǎn)換器。

壓電陶瓷片結(jié)構(gòu)簡單、電聲轉(zhuǎn)換效率高、沒有線圈和磁鐵,如圖2-12(在《電容器》一文中)所示。當(dāng)對壓電陶瓷片施加的交變信號頻率接近其共振頻率時壓電陶瓷片發(fā)出鳴響。壓電陶瓷片的直徑一般有φ20mm,φ027rnrn,…,φ055mm等多種供選擇,是一種價格低廉的電聲器件,其特點為功耗低、音質(zhì)較差,比較適合應(yīng)用在電子表、小鬧鐘等電子產(chǎn)品的聲音提示中。