电声元件与显示器件.docx
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电声元件与显示器件
6常用电声器件的种类及其结构特点
6.1扬声器
扬声器是将电信号转换为声音信号的器件。
6.1.1扬声器的种类与结构
扬声器俗称喇叭（英文名称:
Loudspeakers）是一种把电信号转换成声音信号的电声器件。
确切地说，扬声器的工作实际上是把一定范围内的音频电功率讯号通过换能方式转变为失真小并具有足够声压级的可听声音。
扬声器运用了电磁铁和永久磁铁（图1）。
假设现在要播放C调（频率为256Hz，即每秒振动256次），唱机就会输出256Hz的交流电，换句话说，在一秒钟内电流的方向会改变256次。
每一次电流改变方向时，电磁铁上的线圈所产生的磁场方向也会随着改变。
我们都知道，磁力是「同极相拒，异极相吸」的，线圈的磁极不停地改变，与永久磁铁一时相吸，一时相斥，产生了每秒钟256次的振动。
线圈与一个薄膜相连，当薄膜与线圈一起振动时，便会推动了周围的空气。
扬声器分类：
结构：
永磁动圈式、励磁动圈式、舌簧式和晶体式等
过去广播系统用的多是舌簧式，现在用的多是永磁动圈式扬声器
频率：
高音、中音、低音、宽频带
外形：
圆形、椭圆形、超薄形和号筒形
动圈式由磁体（路）和振动系统组成
振动系统：
音膜（音盆或振动板）、定心支片（弹簧片）、音圈和防尘罩。
扬声器按照磁路结构有外磁式、内磁式、屏蔽式和双磁路式多种，后三种扬声器的漏磁场很小，适用于电视机、组合音响等要求散磁场较小的整机。
其中双磁路扬声器的灵敏度较高。
6.1.2扬声器的主要参数
扬声器的主要性能指标有：
灵敏度、频率响应、额定功率、额定阻抗、指向性以及失真度等参数。
1、额定功率
扬声器的功率有标称功率和最大功率之分。
标称功率称额定功率、不失真功率。
它是指扬声器在额定不失真范围内容许的最大输入功率，在扬声器的商标、技术说明书上标注的功率即为该功率值。
最大功率是指扬声器在某一瞬间所能承受的峰值功率。
为保证扬扬器工作的可靠性，要求扬声器的最大功率为标称功率的2~3倍。
美国JBLGTC9610型椭圆扬声器的建议功率为5—500W
2、额定阻抗
扬声器的阻抗一般和频率有关。
额定阻抗是指音频为400Hz时，从扬声器输入端测得的阻抗。
它一般是音圈直流电阻的1.2~1.5倍。
一般动圈式扬声器常见的阻抗有4Ω、8Ω、16Ω、32Ω等。
3、频率响应
给一只扬声器加上相同电压而不同频率的音频信号时，其产生的声压将会产生变化。
一般中音频时产生的声压较大，而低音频和高音频时产生的声压较小。
当声压下降为中音频的某一数值时的高、低音频率范围，叫该扬声器的频率响应特性。
理想的扬声器频率特性应为20~20KHz，这样就能把全部音频均匀地重放出来，然而这是做不到的。
每一只扬声器只能较好地重放音频的某一部分。
4、失真
扬声器不能把原来的声音逼真地重放出来的现象叫失真。
失真有两种：
频率失真和非线性失真。
频率失真是由于对某些频率的信号放音较强，而对另一些频率的信号放音较弱造成的，失真破坏了原来高低音响度的比例，改变了原声音色。
而非线性失真是由于扬声器振动系统的振动和信号的波动不够完全一致造成的，在输出的声波中增加一新的频率成分。
5、指向特性
用来表征扬声器在空间各方向辐射的声压分布特性，频率越高指向性越狭，纸盆越大指向性越强。
6、特性灵敏度（灵敏度）
在规定范围内，在自由场条件下，馈给扬声器1W粉红噪声信号，在其参考轴上距参考点1m处能产生的声帕,扬声器灵敏度越高，电声转换效率越高。
国产飞乐YD3-2001HEYD3-2004型扬声器，同是8英寸的扬声器，前者为普通纸盆，灵敏度≥93DB，后者为橡皮边，灵敏度≥88DB，显然后者灵敏度较低。
6.2传声器
传声器，是将声音信号转换为电信号的能量转换器件，由Microphone翻译而来。
也称话筒、微音器。
二十世纪，麦克风由最初通过电阻转换声电发展为电感、电容式转换，大量新的麦克风技术逐渐发展起来，这其中包括铝带、动圈等麦克风，以及当前广泛使用的电容麦克风和驻极体麦克风。
符号：
B、BM或MIC，
1、动圈传声器
这是一种最常用的传声器。
它的结构如图2-2-1所示，
主要由振动膜片、音圈、永义磁铁和升压变压器等组成。
它的工作原理是当人对着话筒讲话时，膜片就随着声音前后颤动，从而带动音圈在磁场中作切割磁力线的运动。
根据电磁感应原理，在线圈两端就会产生感应音频电动势，从而完成了声电转换。
为了提高传声器的输出感应电动势和阻抗，还需装置一只升压变压器。
动圈传声器结构简单、稳定靠、使用方便、固有噪声小，被广泛用于语言广播和扩声系统中。
但缺点是灵敏度较低、频率范围窄。
近几年已有专用动圈传声器，其特性和技术指标都较好。
2、电容传声器
电容传声器是靠电容量的变化而工作的。
它的结构如图所示，
主要由振动膜片、刚性极板、电源和负载电阻等组成。
它的工作原理是当膜片受到声波的压力，并随着压力的大小和频率的不同而振动时，膜片极板之间的电容量就发生变化。
与此同时，极板上的电荷随之变化，从而使电路中的电流也相应变化，负载电阻上也就有相应的电压输出，从而完成了声电转换。
电容传声器的频率范围宽、灵敏度高、失真小、音质好，但结构复杂、成本高，多用于高质量的广播、录音、扩音中。
3、驻极体电容传声器
这种传声器的工作原理和电容传声器相同，所不同的是它采用一种聚四氟乙烯材料作为振动膜片。
由于这种材料经特殊电处理后，表面被永久地驻有极化电荷，从而取代了电容传声器的极板，故名为驻极体电容传声器。
其特点是体积小、性能优越、使用方便，被广泛地应用在盒式录音机中作为机内传声器。
4.传声器的主要技术参数
a.灵敏度：
传声器在自由场中，接受一定的外部声压而输出的信号电压（输出端开路时）
单位mV/Pa或dB
b.频率响应：
传声器在自由场中灵敏度和频率间的关系
频率响应越好，音质越好。
普通100-1000HZ，较优的40-1500HZ，更好的20-20kHZ
c.输出阻抗：
在1KHZ频率下测量的传声器输出阻抗
输出阻抗小于2kΩ的为低阻抗，大于2kΩ的为高阻抗低阻抗，低阻抗低阻抗应用比较广。
d.指向性：
传声器灵敏度随声波入射方向而变化的特性
全向性：
对来自四周的声波都有基本相同灵敏度（心形、超心形、超指向）
单向性：
正面灵敏度明显高于背面
双向性：
前后两面灵敏度一样，两侧灵敏度较低
e.固有噪声：
没有外界声音、风流、振动及电磁场等干扰的环境下测的的输出电压有效值
7.显示器件及显示电路
在各种数字仪表中，常需要将测量或处理的结果显示出来。
实现这种功能的电路称为显示电路。
完成显示的器件称为显示器件，常用的有LED显示电路和LCD显示电路。
根据驱动方式不同有分为动态驱动电路和静态驱动电路。
7.1LED数码管与LED显示器
将发光二极管制成条状并按照一定规律组合，构成数字“8”，就构成了LED数码管，使用时按规定使某些笔端发光，即可组成0—9的一系列数字。
7.1.1LED数码光的结构
可以分为共阳极与共阴极两种，共阳极就是把所有LED的阳极连接到共同接点com，而每个LED的阴极分别为a、b、c、d、e、f、g及dp（小数点）；共阴极则是把所有LED的阴极连接到共同接点com，而每个LED的阳极分别为a、b、c、d、e、f、g及dp（小数点），如下图所示。
图中的8个LED分别与上面那个图中的A~DP各段相对应，通过控制各个LED的亮灭来显示数字。
7.1.2LED数码显示器的分类
①外形尺寸：
小型——双列直插式
大型——印制板插入式
②显示位数：
一位——数码管
双位——显示器——两个LED装成一体——结构紧凑，成本低
多位——动态扫描——将各位同一笔段的电极（驱动端）短接后，作为一个引出端，并且各位数码管按一定顺序轮流发光显示，只要扫描频率足够高，就观察不到闪烁现象
人的视觉频率为24～25Hz
③亮度：
普通亮度：
发光强度≥0.3mcd
高亮度：
IV≥5mcd
④字形结构：
十字—±1，“米”，“8”字型
7.1.3性能特点
①能在低电压、小电流条件下驱动发光
②发光响应时间极短，高频特性好，单色性好，亮度高
③体积小，重量轻，抗冲击性能好
④寿命长，成本低
7.1.4LED点阵显示模块
用LED发光管组成阵列形式构成显示模块，可根据需要显示任意图形。
元件引脚排列
CILE1588AB-5
7.2液晶显示技术
液晶，介于固体和液体之间的一种有机化合物。
液晶显示（LiquidCrystalDisplay）简称LCD，以其独特的低压、微功耗特性广泛应用于便携式电子产品如移动通信和笔记本电脑中。
分为：
近晶型、向列型、胆兹型
在数字显示中，主要采用场效应（扭曲）向列型液晶。
1、结构
TN液晶显示屏的基本结构是：
将涂有ITO透明导电层的玻璃光刻上一定的透明导电电极图形，将两片这种玻璃基板夹持一层液晶材料，四周进行密封，形成一个厚度仅为几微米的扁平液晶盒。
由于在玻璃内表面涂有一层定向膜（也称配向膜），并进行了定向处理，盒内的液晶分子沿玻璃表面平行排列，且由于定向膜定向处理的方向互相垂直，液晶分子在两片玻璃之间呈90°扭转。
因此TN液晶显示屏也称为扭转向列液晶显示屏。
2.液晶显示器件的应用
单独的液晶显示屏不可以直接应用，必须加装必要的驱动电路，组成特定规格的显示组件，如1602、12862等，前者表示可以显示16×2个字符，后者表示分辨率，
应用时只要掌握所选液晶显示元件的驱动方法，就可直接应用。
8.片状元器件（贴片元件）SMC和SMD
随着电子元件由大、重、厚向小、轻、薄发展，出现了片状元件和表面组装技术。
比如我们的通讯工具由大哥大到手机就是一个典型的例证。
1.特点：
无引线或短引线的新型微小型元器件，适合于在没有通孔的印制板上贴焊安装，是表面组装技术的专用器件
特点：
将电子元件直接安装在印制板表面，与传统的通孔元件相比，尺寸小，安装密度高，减少了引线分布的影响，降低了寄生电容和电感，高频特性好，增强了抗电磁干扰和射频干扰的能力。
计算机、移动通信设备、医疗设备、电子测量仪器、录象机、彩电高频头、vcd机
2、种类
形状：
矩形、圆柱形、异形（翼形、钩形）
功能：
无源元件、有源器件、机电元件（开关、连接器、继电器、CPU）
3.封装规格：
标准零件之尺寸规格有英制与公制两种表示方法，如下表
公制表示法1206080506030402
英制表示法3216212516081005
含义
L:
1.2inch（3.2mm）W:
0.6inch（1.6mm）
L:
0.8inch（2.0mm）W:
0.5inch（1.25mm）
L:
0.6inch（1.6mm）W:
0.3inch（0.8mm）
L:
0.4inch（1.0mm）W:
0.2inch（0.5mm）
注：
a、L（Length）：
长度；W（Width）：
宽度；inch：
英寸
8.1常见的片状元器件
1.片状电阻器
A．矩形电阻器：
厚膜片状电阻器和薄膜片状电阻器
无统一规则，一般阻值标在表面
片状电阻，目前使用最多的是3.2mm×1.6mm或2mm×1.5mm两种规格。
因其体积小，通常用3位阿拉伯数字来标注片状电阻的阻值，其中第1位数代表阻值的第1位有效数；第1位数表示阻值的第2位有效数字；第3位数字表示阻值的倍率（即在前两位数字后边加0的个数）。
例如202代表20后边加2个0，即2000Ω＝2kΩ。
681表示在68后面加1个0，即680Ω。
105表示1MΩ。
100表示10Ω（不要误认为100Ω），470表示47Ω。
对于带小数的欧姆级片状电阻，用R代表Ω。
例如2R2代表2.2Ω，8R2代表8.Ω，R47表示0.47Ω等。
B．圆柱形电阻器：
金属膜、碳膜，功率1/10、1/8、1/4W
色环体积：
φ1.0×2.0、φ1.5×3.5、φ2.2×5.9mm
圆柱形电阻器的高频特性差，但噪声和三次谐波失真较小（音响）
矩形电阻器：
电子调谐和移动通信产品中，可提高安装密度和可靠性，制造薄型整机
C．电位器：
采用玻璃釉材料
特点：
高频特性好，使用频率高、阻值范围宽
2.片状电容器
A．片状陶瓷电容器：
矩形、圆柱形，
采用多层叠加结构，片状独石电容，应用比较广泛。
与普通陶瓷电容相比的优点：
比容大，内部电感小，损耗小，高频特性好，另外，耐潮性和可靠性好
CC3216
耐压：
低压：
200V以下，50、100V。
中高压：
200、300、500、1000。
没有标志，贴装时无朝向性
B．片状固体电解电容：
铝和袒电解电容器，
铝：
体积大，价格便宜，消费类电子产品，与普通的不同在引脚上
袒：
体积小，价格贵，响应速度快，用在高速运算电路中
正极：
有横标
贴片电解电容标示代码中字母与耐压关系
3.片状矩形电感器：
片状叠层电感和线饶电感
叠层电感：
外观与独石电容很相似，尺寸小，Q值低，电感量也小0.01～200μF
优点：
具有磁路闭合、磁通量泄漏少，不干扰周围元器件，也不易受干扰和可靠性高
线饶电感：
采用高导磁铁氧体磁芯，提高电感量，可垂直缠绕/水平缠绕，水平性能更好
电感范围：
0.1～1000μF，额定电流最高300mA。
4.片状二极管和三极管
二极管：
圆柱形、矩形，
圆柱形：
没有引线，将二极管芯片安装在具有内部电极的细玻璃管中，两端装上金属帽，做正负极，外形尺寸：
φ1.5×3.5mm，φ2.7×5.2mm。
矩形：
有三条0.65mm短引线。
单管、对管（共阴、共阳、串接）
三极管：
（体积微小，散耗功率也小）
电路设计时，应考虑散热条件，给器件提供热焊盘、将器件与热通路连接，在封装顶部加散热片，必要时降额使用，提高可靠性，选用额定值比实际值大1.5～2倍的电压、电流、耗散功率。
5.其他片状元件
如片状基础电路（IC），片状发光耳机管、片状扬声器等。
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