声学基础

一.声音基础知识
二.手机电声器件基本参数
三.手机音腔设计
四.音腔设计常见问题及解决办法
五.音频设计的一般规则S h e n g L o n g C o n f i d e n t
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1.声音是什么？声音是一种因为物体振动而产生的弹性纵
波，它能通过空气.水.钢铁等媒质传播
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音量（Volume ):声音振幅大小（Amplitude),通常表示的单位dB （Decibel 的缩写）它是以正常人听1000Hz 频率之纯音，所能听到的最弱声音，其音压为0.0002微巴（u bar)当作0dB 。

音调（Pitch ）：声音频率（Frequency)高低，单位CPPS （Cycle Per Second)。

音色（Tone):是由声音的谐波（Harmonic Wave)造成，即由声波的频谱和波形决定，但究竟哪些谐波组成的声波，会造成人所受感受的特色，以及特色如何？不能作实质存在的说明，也无法去衡量，完全由人心里感受，凭经验去体会，是个人相当主观的见解
声音三要素中的音调与音量，是声波的频率与振幅，由人感受后的结果，由其实质的存在，也有确实的衡量标准，而人也可由人身的组织，作较为客观的认识，像这种由人的生理，予以客观认识的声音，称为“生理之音”，而音色在声波而言如上述（音色）内容，是心里感受所引发的想象，这种感觉往往会左右人的情绪，心里感受越深，音色越清晰，感受越浅，音色越模糊，这种感受的声音称之为“生理之音”.虽然那些谐波怎样组成声波，会造成人所感受的特色，以及特色如何？建议可在喇叭之总谐音失真（Total Harmonic Distortion)中得到失真愈小其音色表现愈真实S h e n g L o n g C o n f i d e n t
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对于空气的声速有C(t℃)≈331.6+0.6t; 波长λ=C/f
C ∝（E/ρ）½
4.多普勒效应:当一辆火车以速度V从远处驶近，音调会变高，反之，音调变低，为什么？
C（+V）= λ* f(+△f )
5.人耳可听到的频率和响度范围：
20Hz~20kHz , 0.00002Pa~200Pa （0dB~140dB) ,人耳听到的声音的响度不是与声压值，而是以声压的对数值成线性关系，参考附图.当声音相差10dB时，人耳感觉响度差一倍。

*上帝对人的恩赐：如果人耳的灵敏度再高一点，将会听到空气分子热运动的噪音。

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是在3.4K~4KHz，所以人耳对这个频段的声音最敏感。

不同年龄和性别的人对不同频段的声音响度判断不同。

7.人和乐器的发声频率范围:
语言基频范围是130Hz~350Hz,其分音和一些非周期性谱分量可达8KHz,但对语言可懂度最重要的频率范围是130Hz~4KHz;歌声基频范围是80Hz~1100Hz,其谐音范围是100Hz~7KHz;交响乐的基频范围是150Hz~5KHz,频率范围是30Hz~20KHz,钢琴的基频范围是27.5Hz ~4136Hz * 由于人耳的非线性和响应的不对称性，在听觉系统中产生了不存在于声刺激中的结合音。

如,若基频为200Hz,谐音为400，600，800，1000Hz的信号滤去基频后，人耳能听到不存在的200Hz的频率。

这种声音成为主观音。

8.环境音压大小: 一般普通谈话的音压为60dB,喷气式飞机起飞的音压为140dB S h e n g L o n g C o n f i d e n t
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1.Speaker
2Vrms / Fo~10KHz RUB&BUZZ TEST 1.0W( Fo sine wave/ 1min on and 1min off for 10 cycles)Max input 0.5W (white noise 96H)Rated input
800+/-20%Hz(at 1V)
Resonance
Fo~20KHz Frequency response
<10% at 2Vrms(0.1W/10cm)/1000Hz THD
87+/-3dB 0.1W at 10cm (from standard microphone to baffle in free field.)SPL
8ohm +/-20% at 2 KHz /1V output impedance
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1.26Vrms sine wave /300~3.5KHz
RUB&BUZZ TEST 50mW( Fo sine wave/ 1min on and 1min off for 10 cycles)Max input 30mW (white noise 96H)Rated input
300~3.4KHz ( in mask)Frequency response <5% at 50mW/ 1kHz THD
110+/-3dB 1mW sensitivity
32ohm +/-20% at KHz output impedance S h e n g L o n g C o n f i d e n t i a
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Max .300uA Current Consumption Allowable range : DC+ 10V (2.0V to 1.5V =>Max . -3dB decrease )Standard : DC +2.0 V Operating Voltage
At 120dB SPL (Distrotion 3%(Max.) at 1kHz)Maximum Input sound pressure level Min.60dB(A-Weighting Curve)S/N Ratio Max.2.2Kohm at 1KHz Output impedance
Omni-Directional
Directional Property
100Hz~10kHz (in mask)Frequency response
-42+/-2dB/Pa (minimun)sensitivity
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2.后音腔容积推荐值
SPEAKER 直径（mm ）后声腔最小容积（cm3）后声腔推荐容积（cm3）130.8 1.5~315 1.2 1.5~316 1.22~418 1.52~413X18 1.2 1.5~3S h e n g L o n g C o n f i d e n t
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4.前音腔容积及出音孔推荐值
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图1
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图2
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1.前期堆叠常见音频问题
a.喇叭,受话器,麦克风位置的摆放及其关系
★喇叭出音放在背部时要注意与桌面密闭的问题★受话器出音孔的位置不能太靠近手机上边沿
★麦克风与喇叭之间的位置不能离太近,避免免提模式出现啸叫
★麦克风出音孔位置不要放置的左右两个侧面★受话器背面不要有大的泄露孔,避免手柄模式时漏音问题b.电声器件与天线之间的位置关系
★喇叭与天线之间的距离要3MM 以上
★天线馈点与电声器件的PIN 脚相距3MM 以上
c.电声器件的选型
★
选用较大物理尺寸的器件★
大功率器件不会增加声音的响度★
喇叭最大承受功率应该小于功放最大输出功率★喇叭阻抗应与功放输出阻抗和走线阻抗之和相匹配S h e n g L o n g C o n f i d e n t
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规范
◆喇叭前音腔的垫片压缩后厚度应在0.3~0.8mm
◆喇叭音腔体壁厚应大于0.8mm,在不影响整机尺寸的位置可以做到1.0mm
◆受话器出音孔位置应在其有效辐射范围以内
◆所有腔体中,前音腔后音腔及导音路径都需要做好有效的密闭处理
◆密闭音腔使用的垫片材质和硬度
◆麦克风出音孔位置不能在手机的两个侧面
◆对于喇叭背面的透气孔，在设计是要注意保证孔的透气性，不能将其堵塞。

出音孔与台面之间的间隙应在1~2mm。

检查表
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五.音频设计的一般规则
1.音腔设计规范及检查表
2.PCB音频布局布线规范
3.常用典型音频电路
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规范
◆喇叭前音腔的垫片压缩后厚度应在0.3~0.8mm
◆喇叭音腔体壁厚应大于0.8mm,在不影响整机尺寸的位置可以做到1.0mm ◆受话器出音孔位置应在其有效辐射范围以内
◆所有腔体中,前音腔后音腔及导音路径都需要做好有效的密闭处理
◆麦克风出音孔位置不能在手机的两个侧面
检查表
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Z 按音频信号走线最短的原则，系统的规划好电声器件和IC 在板上的位置，避免不必要的延长音频信号走线
Z 音频信号的电路设计和走线都要尽可能的用差方式，布线要平行（等长，等距）
Z MICBIAS 和每一条音频信号布线的上下左右必须做好包地处理（全屏蔽）Z
AUDIO 电源（包括主芯片，模拟开关，CODEC ，音频PA ，MIC-BIAS ）要和BB CORE 等其他电源分开，采用星型电源的布法Z 从音频功放到SPEAKER的信号布线线宽10mil 以上, 回路中直流电阻控制在0.6ohm S h e n g L o n g C o n f i d e n t
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Support
1.器件选型及腔体设计
2.音频电路及Layout评估
3.音频调试
4.内置铃音调试
5.音频认证预测试
6.器件失效分析S h e n g L o n g C o n f i d e n t
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Thank You
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