大多數(shù)用戶都希望能使用既輕薄又壽命長(zhǎng)的產(chǎn)品。一種新型揚(yáng)聲器技術(shù)（陶瓷揚(yáng)聲器）能使這種夢(mèng)想成真。制造商可以用這種揚(yáng)聲器制造出像信用卡那樣薄的產(chǎn)品。

陶瓷與壓電揚(yáng)聲器與傳統(tǒng)的動(dòng)圈揚(yáng)聲器有很大的差異。它們表現(xiàn)為一個(gè)容性負(fù)載，而不是阻性負(fù)載。它們需要較高的電壓驅(qū)動(dòng)，而不是大電流。傳統(tǒng)動(dòng)圈揚(yáng)聲器的厚度在 4mm 以上，陶瓷揚(yáng)聲器的厚度只有 0.7mm。重量經(jīng)常低于 1 g，功耗只有不到 5mW。

壓電揚(yáng)聲器的工作原理

壓電陶瓷揚(yáng)聲器的工作原理與動(dòng)圈揚(yáng)聲器完全不同，壓電陶瓷揚(yáng)聲器不需要磁鐵或線圈。

    當(dāng)在壓電材料兩端施加一個(gè)電壓時(shí)，就可以使材料伸展或收縮。把這種材料安裝在一個(gè)金屬片上時(shí)，電壓差就轉(zhuǎn)換成一種彎折的力量。這種力的強(qiáng)度再轉(zhuǎn)換成聲壓級(jí)。某些部分的作用是減少?gòu)澢駝?dòng)（材料硬度、機(jī)械阻力和空氣阻力）。

圖 2 顯示一個(gè)壓電陶瓷揚(yáng)聲器的例子，資料由Taiyo Yuden公司提供。

陶瓷揚(yáng)聲器包括一個(gè)金屬振膜、多層壓電材料，以及將兩部分保持住的一個(gè)短片。揚(yáng)聲器本身的整體厚度為 0.7mm，可以用于更薄的便攜設(shè)計(jì)。后腔的尺寸對(duì)它聲壓級(jí)不會(huì)有很大的影響。與傳統(tǒng)動(dòng)圈揚(yáng)聲器相比，后腔是必須的，因?yàn)閯?dòng)圈揚(yáng)聲器需要空腔的聲學(xué)效應(yīng)來(lái)提高聲壓級(jí)。

動(dòng)圈揚(yáng)聲器

一般手機(jī)中使用的動(dòng)圈揚(yáng)聲器都有下圖所示的空腔，振膜尺寸約為 16-20mm。

大多數(shù)揚(yáng)聲器都有一個(gè)環(huán)形永久磁鐵圍繞著一個(gè)可自由運(yùn)動(dòng)的線圈，線圈附著在一個(gè)圓錐形振膜上。

所有動(dòng)圈揚(yáng)聲器都需要大的后腔，以提高聲壓級(jí)。這個(gè)空間大約需要 1.2mm。

動(dòng)圈揚(yáng)聲器工作原理

音頻放大器輸出的電信號(hào)送至圓錐振膜頂部纏繞的幼線圈。線圈置于永久磁鐵的兩極中間。當(dāng)有信號(hào)通過(guò)時(shí)，線圈就成為一個(gè)電磁體，形成一種與電流和磁場(chǎng)方向成直角的力，造成線圈的運(yùn)動(dòng)。

當(dāng)帶有聲音信息的電流流經(jīng)線圈時(shí)，感應(yīng)磁墻與永久磁鐵起相互作用。

線圈會(huì)被拉入或推出，并轉(zhuǎn)換為大范圍的空氣運(yùn)動(dòng)。

氣壓的變化產(chǎn)生與原始電信號(hào)相對(duì)的聲壓波。

與鐵磁體相比，陶瓷磁體需要大量的移動(dòng)力才能去磁，很適合用于大功率揚(yáng)聲器，而音圈的磁力可以把鐵磁體部分去磁。

采用陶瓷揚(yáng)聲器的優(yōu)點(diǎn)：

1. 揚(yáng)聲器不產(chǎn)生磁場(chǎng)

2. 極薄 (0.7mm)

3. 重量輕 (0.63grams)

4. 聲學(xué)設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單（背面只需很少空間）

壓電陶瓷揚(yáng)聲器在整個(gè)頻段上都表現(xiàn)為容性負(fù)載。揚(yáng)聲器兩端需要施加一個(gè) 15V 峰峰值的電壓。但典型的便攜應(yīng)用都采用 3V-6V 供電，因此不容許客戶有這么高的電壓輸出。

例如：

BTL 放大器工作在 6V。那么該放大器的最大輸出擺幅是多少呢？

假設(shè)輸出是理想情況，沒(méi)有輸出損耗。BTL 放大器的輸出擺幅應(yīng)是供電電壓的 2 倍。

VOUTmax= 6x2 =12Vp-p

即使放大器在 6V 電壓下工作，輸出擺幅也只有不到 12Vp-p。這個(gè)擺幅不足以驅(qū)動(dòng)陶瓷揚(yáng)聲器。

美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體的 LM4802B、LM4960 和 LM4961 單片設(shè)備均為集成升壓轉(zhuǎn)換器的音頻放大器，可以滿足對(duì)高驅(qū)動(dòng)電壓的要求。這些放大器均有低功耗的關(guān)斷模式，以及一個(gè)內(nèi)部過(guò)熱關(guān)斷保護(hù)機(jī)制。

另外，它們也帶有先進(jìn)的“爆音與開(kāi)關(guān)音”抑制電路，可以消除在開(kāi)、關(guān)機(jī)轉(zhuǎn)換時(shí)產(chǎn)生的噪音。

所有這三種揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器都可以靈活地運(yùn)用于低電壓供電手機(jī)，增加了移動(dòng)應(yīng)用中的通話時(shí)間。

LM4802B 陶瓷揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器可為陶瓷揚(yáng)聲器應(yīng)用提供 12Vp-p 電壓。

LM4961 可為陶瓷揚(yáng)聲器應(yīng)用提供 15Vp-p 電壓。它還包括附加的節(jié)電功能，和一個(gè)低功率的耳筒模式，以及用于驅(qū)動(dòng)鈴聲與免提揚(yáng)聲器的高功率模式。

用于壓電揚(yáng)聲器的 LM4960 集成了一個(gè) 1.6MHz 固定頻率的升壓穩(wěn)壓器。它可以在 3V 工作電壓下，為壓電揚(yáng)聲器提供 24Vp-p 的單 BTL 電壓，THD+N 低于 1%。