如何从微型扬声器获得更响亮、更丰富的声音

当你准备工作的时候，你开始从手机上流式传输你最喜爱的音乐。你刷牙，穿好衣服，让音乐把你带到你最后一次看到这个乐队演奏的音乐会场地。声音是如此丰富，如此响亮，以至于您几乎忘记了它来自手机。

随着外形尺寸更小、更时尚的趋势不断，您的工程师想知道，“如何确保我的便携式设备继续提供消费者所需的更响亮、更丰富的声音？我的设备如何与其他时尚、高性能的消费类设备保持同步？我的客户什么时候会要求同样的体验？

微型扬声器在手机、平板电脑、PC、可穿戴设备、游戏系统甚至物联网应用中已经无处不在。智能手机是第一个推动这些微型扬声器大规模采用的产品，与传统扬声器相似，但更简单，更小。当今传统扬声器中的动态扬声器驱动器有三个基本组件：振膜、音圈和磁铁。

隔膜是一张扁平的纸、塑料或金属。偏移是产生声音的振膜的运动。

“音圈”是一种非常细的绝缘线线圈，用于在施加变化电流时制造可变电磁铁。音圈连接到振膜上。

磁铁提供静态磁场，因此音圈可以推拉它。

微型扬声器具有与传统扬声器相同的三个基本组件，但由于其尺寸，结构要简单得多。（微型扬声器通常比存储卡小。

当扬声器振膜移动以产生声音时，它会在前面产生声波。但是，它也会在后面产生相反相位的声波。如果前波没有与后波分开，它们可以抵消。这就是为什么扬声器驱动器安装在盒子或外壳内的原因;外壳确保后波不会抵消前波。盒子的实际尺寸和形状通常由最终产品的外形尺寸决定。盒子越小，扬声器系统的效率就越低，因为移动的振膜推拉着盒子中的微小空气量引起的背压。

所有扬声器都有一个最大额定功率，其限制由两个关键考虑因素驱动：热（在微型扬声器的某些部分熔化之前音圈可以达到多热）和机械（振膜在机械断裂发生之前可以移动多远）。随着扬声器变小，它们的响度或声压级（SPL）下降，而谐振频率上升，从而导致低音减少。更努力地驱动这些扬声器可以增加响度和低音响应;但是，如果没有适当的扬声器保护，这种方法很容易损坏微型扬声器，因为它会导致过热和过度偏移。

为了正确保护扬声器，放大器中提高音频信号响度的算法必须知道扬声器的特性（例如，外壳内的谐振频率、偏移限制和音圈热限制）。遵循传统方法的设计人员将不得不经历耗时、复杂的扬声器表征工作，或者依赖供应商来做到这一点。当考虑到具有不同扬声器的多个项目时，可以想象这种努力如何对上市时间产生负面影响，增加设计复杂性以及增加所需的设计资源。

Maxim的DSM驱动扬声器超过最大额定功率

在这个快速发展的世界中，消费者不愿意用音频性能来换取外形尺寸。如今，他们既需要性能，又需要时尚的设计。幸运的是，有一种方法可以使用Maxim的专利动态扬声器管理（DSM）技术安全地驱动微型扬声器超过其规定的最大额定功率。DSM 算法以行业领先的功耗提供更响亮的声音和更丰富的低音。DSM采用Maxim久经考验的热保护功能，根据音圈（Ohms/C）和直流电阻（RDC）的温度系数对扬声器进行建模，使设计工程师能够安全地将扬声器推到远超过其额定功率，从而最大限度地提高响度。帝斯曼还提供偏移保护，允许设计人员将扬声器驱动到指定的偏移限制，从而显著改善低频音频响应，比谐振频率限制低两个倍频程。

Maxim的DSM智能放大器采用我们的高性能电流和电压（IV）检测放大器，并将我们获得专利的DSM算法集成到易于使用的固定功能DSP中。Maxim最新的DSM智能放大器是MAX98390，这是一款升压、数字DG类DSM智能放大器。MAX98390，提供6.3mm尺寸2封装，通过将更高的功率水平（高达 5.1W）安全地驱动到通常额定功率低得多（高达 3W）的微型扬声器中，释放系统的全部音频潜力。与传统的5V放大器相比，MAX98390可提供高达2.5倍的响度和两个倍频程的低音。其~24mW的静态功耗几乎是其最接近的竞争产品的一半，该器件还提供86%的峰值效率，这两者都有助于延长终端设备的电池寿命。除了这些业界领先的功耗规格外，MAX98390还具有感知功耗降低（PPR），利用通过DSM采集的扬声器SPL响应，结合人类听力阈值，动态去除听者听不到的音频信号部分，从而节省高达25%的功耗。

在固定功能的DSP中实现我们的算法消除了对复杂编程的需求。同样有助于减少设计时间和设计资源的还有我们易于使用的帝斯曼音效工作室 GUI。帝斯曼音响工作室 GUI 可实现快速简便的扬声器表征、声学调谐和原型设计。GUI还自动生成MAX98390的完整寄存器图，包括扬声器保护和调谐参数，只需在启动时加载到放大器中。这消除了复杂的编程：只需打开放大器，初始化I2C寄存器，然后开始播放音频。

审核编辑：郭婷