【導讀】動dong態tai揚yang聲sheng器qi的de主zhu要yao電dian氣qi特te性xing是shi電dian阻zu抗kang，它ta與yu頻pin率lv具ju有you函han數shu關guan係xi。通tong過guo繪hui圖tu可ke以yi將jiang其qi可ke視shi化hua
，該gai圖tu稱cheng為wei阻zu抗kang曲qu線xian。本ben實shi驗yan活huo動dong的de目mu的de是shi測ce量liang永yong磁ci揚yang聲sheng器qi的de阻zu抗kang曲qu線xian和he諧xie振zhen頻pin率lv。

背景知識

動態揚聲器的主要電氣特性是電阻抗，它與頻率具有函數關係。通過繪圖可以將其可視化
，該圖稱為阻抗曲線。

zuichangjianleixingdeyangshengqishishiyonglianjiedaozhenmohuozhipendeyinquandejidianhuannengqi。dongquanshiyangshengqizhongdeyinquanxuanguazaiyouyongcititigongdecichangzhong。dangdianliucongyinpinfangdaqiliuguoyinquanshi
，youxianquanzhongdedianliuchanshengdediancichangduiyongcitidegudingchangzuochufanyingbingyidongyinquan（和紙盆）。交替電流將來回移動紙盆。紙盆的移動使空氣振動，從而產生聲音。

揚聲器的移動係統（包括紙盆
、紙盆支片、彈波和音圈）具ju有you一yi定ding的de質zhi量liang和he順shun序xu。通tong常chang將jiang這zhe種zhong情qing況kuang模mo擬ni成cheng由you彈dan簧huang懸xuan掛gua起qi來lai的de簡jian單dan質zhi量liang塊kuai，其qi具ju有you一yi定ding的de諧xie振zhen頻pin率lv
，係xi統tong在zai該gai共gong振zhen頻pin率lv下xia具ju有you最zui大da的de振zhen動dong自zi由you度du。

該頻率被稱為揚聲器的自由空間諧振，表示為F_S。在(zai)該(gai)頻(pin)率(lv)下(xia)
，由(you)於(yu)音(yin)圈(quan)以(yi)最(zui)大(da)峰(feng)峰(feng)值(zhi)幅(fu)度(du)和(he)速(su)度(du)振(zhen)動(dong)，因(yin)此(ci)磁(ci)場(chang)中(zhong)線(xian)圈(quan)運(yun)動(dong)產(chan)生(sheng)的(de)反(fan)電(dian)動(dong)勢(shi)也(ye)處(chu)於(yu)其(qi)最(zui)大(da)值(zhi)。這(zhe)會(hui)導(dao)致(zhi)揚(yang)聲(sheng)器(qi)的(de)有(you)效(xiao)電(dian)阻(zu)抗(kang)在(zai)F_S下達到最大值，稱為Z_MAX。對於剛好低於諧振頻率的頻率

，當頻率接近F_S時，阻抗會迅速上升並且具有電感性質。在諧振頻率下，阻抗具有純阻性的特點
；在諧振頻率以外，隨著阻抗下降
，就會呈現容性的特點。阻抗在某個頻率處達到最小值Z_MIN，在該頻率下，其行為在某些頻率範圍內主要（但不是完全）具有阻性的特點。揚聲器的額定或標稱阻抗Z_NOM來自該Z_MIN值。

在為多驅動揚聲器和用於安裝揚聲器的物理機箱設計交叉濾波器網絡時，了解諧振頻率以及最小阻抗和最大阻抗至關重要。

揚聲器阻抗模型

為了幫助您理解將要進行的測量
，圖1中顯示了一個簡化的揚聲器電氣模型。

圖1.揚聲器阻抗模型。

在圖1所示電路中
，一個直流電阻與由L
、R和C構成的有損並行諧振電路串聯，來模擬目標頻率範圍內揚聲器的動態阻抗。

●  R_DC是用直流歐姆表測量的揚聲器直流電阻。在揚聲器/重低音喇叭數據手冊中，該直流電阻通常稱為DCR。直流電阻測量值通常小於驅動器的標稱阻抗Z_NOM。R_DC通常小於揚聲器額定阻抗，並且入門級揚聲器發燒友可能擔心驅動器放大器會過載。但是
，由於揚聲器的電感(L)會隨著頻率的增加而增加，因此驅動放大器不太可能將直流電阻視為其負載。

●  L是通常以毫亨(mH)為單位測量的音圈電感。通常，業界標準是在頻率為1000 Hz時測量音圈電感。隨著頻率增加到0Hz以上，阻抗會增加到R_DCyishang。zheshiyinweiyinquanjiuruyigediangan。yiner，yangshengqidezhengtizukangbushihengdingzhi，buguokeyijiangqibiaoshiweisuishurupinlvbianhuadedongtaiquxian，womenjiangzaijinxingceliangshikandaozheyidian。yangshengqidezuidazukangZ_MAX出現在諧振頻率處(F_S)。

●  F_S是揚聲器的諧振頻率。揚聲器的阻抗在F_Sdadaozuidazhi。xiezhenpinlvshizhiyangshengqihuodonglingjiandezongzhiliangyuyundongshiyangshengqixuanjiadeshoulidadaopinghengdepinlvdian。xiezhenpinlvxinxiduiyufangzhiyangshengqixiangchuxianzhenlingfeichangzhongyao。yibaneryan
，yingxiangxiezhenpinlvdeguanjianyaosushihuodonglingjiandezhiliangheyangshengqixuanjiadegangdu。womenjiangtongfengjixiang（低音反射）調到F_S

，使兩者協同工作。通常
，F_S較低的揚聲器在低頻再現方麵優於F_S較高的揚聲器。

●  R表示驅動器懸架損耗的機械電阻。

材料：

●  ADALM2000 主動學習模塊

●  無焊試驗板

●  一個100 Ω電阻（或其他類似值）

●  一個揚聲器，最好是揚聲器的紙盆直徑大於4英寸，則其諧振頻率相對較低。

RMS電壓測量

硬件設置

構建圖2所示電路
，最好使用無焊試驗板。揚聲器可以放置在機箱中或機箱外。

圖2.揚聲器測量設置。

程序步驟

在Scopy中，啟動信號發生器
，然後生成具有8 V峰峰值幅度和100 Hz頻率的正弦波形。

啟動電壓表
，然後將兩個通道均設置為交流（20 Hz至800 Hz）。我們可以使用電壓表工具，將揚聲器兩端的均方根電壓（通道1均方根電壓）除以通過揚聲器的均方根電流（通道2均方根電流）

，從而計算出單一頻率下的揚聲器阻抗Z。將通道2上的均方根電壓除以R1電阻或100 Ω可計算出均方根電流。嚐試將信號發生器設置為幾個不同的頻率，並查看揚聲器上的電壓以及計算得到的Z如何變化。

圖3.VL和IL的揚聲器測量設置。

圖4.揚聲器上的均方根電壓。

您可以繪製計算得到的阻抗Z與頻率的關係曲線。信號生成器的頻率步進設置為100 Hz，可計算每個頻率下的阻抗Z。揚聲器阻抗較小
，約等於線性區域中的直流電阻

，但其在諧振頻率F_S處要高得多。曲線圖如圖5所示。您的揚聲器可能與此例有所不同。

頻率響應

硬件設置

為了繪製頻率響應
，按照圖5所示進行連接。

圖5.用於繪製頻率響應的試驗板連接。

程序步驟

在網絡分析儀工具中
，您可以進行對數掃描。將開始頻率設置為100 Hz，停止頻率設置為1 kHz。將相位範圍設置為-30°至+30°
，將幅度設置為0 dB至10 dB。

圖6.揚聲器電路的頻率掃描。

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