压电扬声器最终设计方案

考试序列号

项目名称：

课程名称：模拟电子技术实验

学院：自动化学院

专业班级：电气信息类（创新实验班）组员：

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任课教师：

时间：2013年12月21 日

平板压电扬声器设计方案

一、陶瓷压电扬声的发展趋势

随着便携式消费电子的发展，人们对便携式电子设备小型轻薄的要求越来越高，陶瓷压电扬声器以其超轻、超薄、高效、无需大音腔等特点逐渐被众多便携式消费类电子产品所青睐。便携式消费产品向着超薄轻小的方向发展!；怎样做到外形纤薄!，并且延长单次充电电池使用时间已成为各类消费产品的主要设计考虑。这样的系统需求对单个电子元器件提出了更薄、更小、更省电的要求。

因此，为了迎合市场的需要，我们决定做一个结构简单，形状规则，占用空间小，实用的平板压电扬声器。

二、陶瓷压电扬声器的基本特点

与动圈式扬声器相比，压电扬声器的振膜是被粘接在它上面的压电材料带动产生弯曲的，因此振膜的外形几乎没有限制；而动圈式扬声器的振膜或纸盆通常都是圆形或者椭圆形的，这样常会限制产品的外形设计。所有的动圈式扬声器都必须有一个磁铁以驱动音圈，这样就增加了扬声器的总体高度及重量。但是陶瓷压电扬声器却无需磁铁驱动，这样就可以达到一种很薄的外形从而降低终端产品的高度。

面对设计小巧的手机和越来越薄的电脑，动圈式扬声器成为制造商能否生产出超薄产品的制约因素。陶瓷压电扬声器能以超薄、紧凑的封装提供极具竞争力的声压电平；具有取代传统的动圈式扬声器的巨大潜力。陶瓷压电和动圈式扬声器的主要区别如表下所示：扬声器类型优点缺点

陶瓷压电扬声器超薄外形，严格的制造公差，

所需声腔很小，

效率高，散热好，寿命长，

无磁场，无电磁辐射

需要高压才能驱动，

低频响应不是很好，

容性负载

动圈式扬声器技术成熟，成本低，

频率响应很好

尺寸较大，制造公差宽松，所

需声腔较大，

效率低

驱动陶瓷压电扬声器的放大器电路有与驱动传统动圈式扬声器不同的输出驱动要求。陶

瓷压电扬声器的结构要求放大器驱动大电容负载，并在较高的频率下输出更大的电流，同时保持高输出电压。传统动圈式扬声器的效率很容易计算。音频线圈绕组可以近似为固定电阻

与一个大电感串联。如果已知扬声器电阻，可用欧姆定律计算负载功率

2

P I R =或

P VI

=。扬声器的大部分功率被转变成线圈的热量。由于陶瓷压电扬声器具有电容特性,因此消耗功率时产生的热量不高。

三、压电扬声器工作原理

1、压电效应：

某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应，或称为电致伸缩现象。

压电扬声器就是利用逆压电效应的工作原理，其结构如下：

2、压电扬声器工作原理：

当压电片伸展的时候，振动膜就会如图a 所示的那样向上弯曲，当压电片收缩的时候，振动膜就会如图b 所示的那样向下弯曲，所以，当给振动膜加上一个交替变化的电压，那么它就会随着电压的变化而不停的上下弯曲如图c，继而推动空气发声。

3、压电扬声器对功放的要求：

压电扬声器属于容性负载，因此不能用传统喇叭的功放进行驱动，陶瓷压电扬声器的驱动的技术要求必须能产生高压摆幅，高频时能输出较大电流。

四、压电扬声器的设计与制作

一、压电扬声器组成部件

压电片、有机玻璃板、电路板、变压器、3.5mm音频输入端、功放输出端、绝缘胶布、振膜纸板、热溶胶、自锁开关、电源接口；

二、简化设计步骤

1、确定想要制造的扬声器类型（平板压电扬声器）；

2、根据设计准备元件（见压电扬声器组成部件）；

3、设计电路图（如下图所示）；

4、焊接电路；

5、接上压电片测试音量和音质并改进电路；

6、发现问题和改进；

7、制造外壳；

8、再测试音质音量，作品基本成形；

电路图

三、平板压电扬声器成品：

平板扬声器成品特点：。

（1）指向性好（2）声音衰减较小（3）声音的保真度较高（4）包装美观

五、设计总结

1、遇到的问题

（1）在固定纸盘时，由于没完全固定好，导致声音很沙哑，这是由于压电片与振膜的摩擦产生的杂音

解决方法：进一步加固

（2）接入音频线后没有声音

解决方法：检查电路，变压器接反。将变压器按正确接法接好，经过测试符合要求，

2、焊接步骤

（1）按元件清单清点所有元件，分类摆放以便于拿取。用万用表检测，如有坏损的请选出来更换。

（2）对照原理图元件清单安装元件，参照电路板元件符号确定元件的安装方向、高度。注意：电解电容的极性，电解电容应紧贴线路板，按丝印方向安装以免影响封盖。尽量把元件上的字符朝向一致，置于易观察的位置，以利于检查。

（3）焊接元件要快、时间要短，用锡量要适量，避免拖锡而造成短路。

（4）焊接元件先小后大，分类分批焊接完成后，剪去过长引脚，检查所有焊点有无虚焊及漏焊。

（5）确定好各元件的位置后，先焊接电容器，再焊接功放输出端、3.5mm输入端，最后焊接变压器；

（6）用热熔胶将电路板固定在底板上，并在尾部用热熔胶棒固定。

注意事项

1、清单清点元件数量，检测元件是否完好。

2、向电路板安放元器件时注意元件大小、层次、安装方式。

3、注意虚焊、漏焊、焊点短路、剪脚长度及毛刺等问题。

4、注意区分变压器安装方向，以免接反。

5、要注意不要将热熔胶碰到导线和排线。

6、塑料面板制作过程

1、在面板中央适当位置挖出一个圆形孔，用于放置固定振膜，并在其下钻十个出音孔；

2、根据面板中间镂空的圆形形大小裁出适当大小的振膜纸板；

3、最后用固溶胶把纸板粘在塑料板上，注意纸板与塑料板要严格密封好，防止声音失真；

7、过程总结

我们对本次物理实验作品设计感触颇深。平板扬声器工作状态理想，此次课程设计拓宽了认识面，在原来的基础上又认识并掌握了一些元器件的使用，自己的焊接技术也得到了锻炼，并且提高了自己的动手能力。感谢老师这几个星期的辛苦付出，很期待物理实验能以这样的形式进行下去。