声阻抗和音频电子产品
就像电子,声阻抗会导致信号反射在麦克风/扬声器。
声阻抗是一个伟大的主题的电子工程师只是碰巧发烧友(包括我自己)。阻抗不只是一种现象,它定义了在电子信号的行为。事实上,任何传播波扰动都有一个关联的阻抗,包括声波和机械。
阻抗的想法突然出现当我们担心阻抗匹配系统中能量是不同形式之间的转换。例如,声阻抗和电阻抗匹配在音频系统不是一个简单的声音和电阻抗匹配速度的互联。如果你在设计一个新的业务精密音频系统,你需要考虑你的机械和声学设计和电子设计。
电力和声学设计
有趣的是,因为音频系统随处可见,因为设计不良系统接收太多的关注,这些系统的电磁干扰和噪音要求非常严格。低级高速数字系统相比,轻微的嗡嗡声在音频系统可能导致用户很快离弃你的产品竞争对手的。有了这样一个数字系统,我们只担心噪音中接收机的噪声容限;只要接收到“0”或“1”正确,任何残留噪声是有效的忽略。在精密音频系统中,应使噪声低于人类听觉阈值。
相关的频率范围在音频生殖(即音频系统。发出一个信号,通过扬声器)远低于在一个典型的数字系统。超高速数字信号带宽跨度GHz范围,而音频信号只有跨越20千赫(人类听觉范围的边缘)。声音信号,在数字录音设备adc在相对较低的频率比在其他电子系统中,达到176.4 kHz高保真系统。即使你使用超声波录音系统,你的采样率可能不会达到远高于Msample / s。
虽然频率较低,有一个点在音频设计有时被忽视:声阻抗及其对阻抗匹配的影响。音频元素的声阻抗将决定多大的权力从扬声器可以转移到空气,和从空气进入一个麦克风。
声阻抗桥接
你是否考虑到骨头鼓膜或喇叭的形状,声阻抗匹配提供了相同的函数作为电阻抗匹配。它可以防止反射和提供最大传输声能的进/出接收机/发射机。声阻抗是空气中的声速和密度。机械阻抗的扬声器已经旨在提供向周围介质声阻抗匹配在指定带宽。与典型的模拟/数字电子技术应用程序,不使用标准的阻抗匹配。
在音频系统中,一种叫做“阻抗桥接”的技术用于故意不匹配的电阻抗放大器的负载阻抗。这种动态的一个例子源阻抗与高红移桥接负载线路图所示。
阻抗之间的桥接一个音频放大器和一个负载
一个真正的音频元素会非常高或非常低阻抗(不典型的50欧姆),它将包含一些交叉网络。音频放大器基本上是目前有限的电压源,因此它具有低阻抗和最大电压需要转移到负载,而不是最大功率。同样,传感器连接到一个前置也是一个低阻抗电压源目前有限,前置也需要接收最大电压。这证明阻抗桥接的使用而不是阻抗匹配,以确保整个信号带宽最大电压转移。
输出/输入放大器动态阻抗不匹配一个特定的传感器装置。这种有目的的力量不匹配负载(即。传感器或接收),收到近100 # %没有最高权力交接的输出电压。总而言之,阻抗桥接和声阻抗匹配的点如下:
故意不匹配的传感器放大器确保最大电压下降在换能器驱动的。电力输电线路的影响不适用在这些频率。
设计扬声器/传感器本身声阻抗匹配,确保最大的机械功率转移到周围介质。
典型的电阻抗匹配的概念在声音频率在音频系统并不适用,除非你是英里长的输电线路的电话公司。
如果我不是设计音响设备吗?
如果你没有设计音频设备,你只需要检测一个特定频率的声波,你会得到最高权力交接的发射机(或接收器)电阻抗匹配。这有很多原因。
首先,司机不是用于音频的输出动态和将有一个固定值;你想匹配您的接收换能器这种特殊价值,特别是如果你是检测单个频率的超声频率(例如,1 MHz)。第二,这个应用程序不依赖于复制一个广泛的带宽在传感器电压信号;它只依赖于通过一个强烈的信号在一个发射机/接收机的频率。
音频电子产品设计的工具
也许最重要的工具设计音频电子产品频率扫描、噪声分析转移函数为放大器和小信号分析部分。扩音器,麦克风和其他组件添加一些噪声信号通过音频系统。您可以执行任何类型的噪声分析验证组件模型将帮助您了解噪声地板出现在演讲者在您的系统。录音系统逆向运行,你会想模拟频率如何从20赫兹到20千赫(或更高频率的超声学)将出现在ADC的噪音。
如果你是一个风扇的音频系统与模拟均衡器表盘,转移函数不同的旋钮设置非常重要。有一个音频均衡器设计的整个领域,可以相当复杂,当你开始设计一个多波段均衡器。传递函数,并获得在特定频段将决定如何修改一个信号在频域,复制在时域的侦听器。
老派发烧友是图形均衡器的球迷
因为你的音频系统需要包含一个精密放大器,这是很重要的一个方面,你量化(THD + N (dBc)在演讲者和系统的动态范围。如果你能在扬声器的信号转换成输出功率使用你的扬声器数据表,您可以确定饱和之前大声系统将如何。放大器您选择需要运行在线性范围,同时输出信号通过一个低阻抗传感器,和你的THD + N测量需要尽可能低。
官可以量化和THD + N系统使用噪声仿真与小信号分析在不同输入信号的水平。注意,这需要在整个执行相关的频率范围,因此需要进行频率扫描每个输入信号电平。这是一项非常耗时的任务,但它允许您符合系统设计正确之前建立一个原型。
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