扬声器谐波失真的改善_林渊

谐波的处理方法(一)谐波的处理谐波是一个重要的音频信号处理概念，它在音乐、声音设计和音频工程中扮演着重要的角色。

本文将介绍一些常见的处理谐波的方法，包括谐波增强、谐波抑制和谐波修饰。

谐波增强谐波增强是一种使音频信号中谐波成分增加的方法。

这种方法可以使音频听起来更加饱满、丰富和生动。

下面是一些常见的谐波增强技术：•音频合成器：使用合成器生成谐波波形，并将其与原始信号混合。

这种方法常用于音乐制作和声音设计领域。

•EQ（均衡器）：通过增强谐波频段的增益来增加谐波成分。

这可以通过提高低频和高频区域的增益来实现，以突出低音和高音的谐波。

•压缩：使用压缩器调控动态范围，增强谐波的能量。

压缩能够让弱音部分更加清晰，让响亮部分更加饱满，从而改善谐波的表现。

•音频效果器：包括失真效果器、过载效果器等，可以通过添加谐波失真来增强音频信号的谐波成分。

谐波抑制在某些情况下，我们可能需要抑制音频信号中的谐波成分。

以下是一些常见的谐波抑制技术：•消除器：使用消除器来取消特定谐波频率的能量。

消除器可以根据输入音频的频谱信息，产生反相信号以抵消谐波，从而减少谐波的影响。

•降噪滤波器：通过设置滤波器来削弱高频谐波成分。

这种方法常用于音频修复和降噪领域，有助于减少噪音和谐波带来的干扰。

•相位反转：通过反转某些频率范围内的相位来削弱谐波成分。

这种方法需要精确的相位调整，通常在实验性的音频处理中使用。

谐波修饰有时候，我们希望改变音频信号中谐波的特性，以达到特定的声音效果。

以下是一些常用的谐波修饰技术：•音调修饰：改变音频信号的音高以改变谐波的频率比例。

这可以通过音高转调、合成和采样率转换等方法实现。

•谐波平衡：通过调整谐波频率的比例和幅度，使声音更加平衡和和谐。

这通常需要精细的音频处理和混音技巧。

•动态谐波：通过应用动态效果（如自动化控制、音量过渡等）来改变音频信号中谐波的特性。

这种方法可以使谐波的出现和强度随时间变化。

在音乐制作、声音设计和音频工程中，正确处理谐波是非常重要的。

微型扬声器谐波失真分析李绩科;尚新春;金明昱【摘要】总谐波失真(THD)是评价一个扬声器好坏的主要参数,而谐波失真产生的原因是来自于扬声器振膜的非线性振动.针对一类典型的微型扬声器的谐波失真问题进行了研究.首先根据扬声器的结构特点和力学分析建立了振膜非线性振动的数学模型.其次,应用四阶龙格-库塔法和傅里叶变换法给出了此扬声器总谐波失真的数值计算结果.并且采用KLIPPEL声学测量仪器,在消声试验室中测试测得此扬声器样品的总谐波失真数据.总谐波失真的数值计算结果与实验测量值符合较好,佐证了本文理论模型和数值方法的正确性.最后,通过数值模拟讨论了减小扬声器谐波失真优化设计的可能性.【期刊名称】《电声技术》【年(卷),期】2014(038)011【总页数】6页(P26-30,37)【关键词】微型扬声器;谐波失真;非线性效应;声学实验;数值模拟【作者】李绩科;尚新春;金明昱【作者单位】北京科技大学应用力学系,北京100083;北京科技大学应用力学系,北京100083;楼氏(北京)电子有限公司研发部,北京100176【正文语种】中文【中图分类】TN6431 引言小微型扬声器已经成为人们日常生活中不可缺少的一部分。

为了给手机等移动通信设备提供性能优良的小微型扬声器设备，就要对其性能做具体的分析和改善。

小微型扬声器的总谐波失真（THD）则是评价一个扬声器性能是否优良的最主要参数。

在扬声器谐波失真问题的相关研究中，主要有两种分析方法[1－4]。

一种是在分析小信号激励响应中，将扬声器的振膜刚度和磁场强度等参数进行常数化处理;另一种方法是在大信号激励响应分析时，将扬声器的参数视为其音圈振动位移和输入电流的函数。

前者是针对振膜微小振动特征进行线性化近似分析。

理论上讲如果输入电流是谐波信号，则振膜（音圈）的振动位移是谐响应的;后一方法主要针对较大振幅的振膜振动，分析过程中必须考虑非线性效应。

对小微型扬声器来说，其非线性声学特点主要体现在:在输入信号的激励下，响应信号中包含有不同于输入信号频率的信号成分。

谈谈音频功放失真及常见改善方法(yiya)谈谈音频功放失真及常见改善方法音频功放失真是指重放音频信号波形畸变的现象，通常分为电失真和声失真两大类。

电失真就是信号电流在放大过程中产生了失真，而声失真是信号电流通过扬声器，扬声器未能如实地重现声音。

无论是电失真还是声失真，按失真的性质来分，主要有频率失真和非线性失真两种。

其中，引起信号各频率分量间幅度和相位的关系变化，仅出现波形失真，不增加新的频率成分，属于线性失真。

而谐波失真（THD）、互调失真（IMD）等可产生新的频率成分，或各频率分量的调制产物，这些多余产物与原信号极不和谐，引起声音畸变，粗糙刺耳，这些失真属于非线性失真。

在这里，分别对谐波失真、互调失真、瞬态互调失真（TIM）、交流接口失真（IHM）等加以讨论。

１．谐波失真谐波失真是由功放中的非线性元器件引起的一种失真。

这种失真使音频信号产生许多新的谐波成分，叠加在原信号上，形成了波形失真的信号。

将各谐波引起的失真叠加起来，就是总谐波失真度，其值常用输出信号中的所有谐波均方根值与基波电压有效值之比的百分数来表示。

在这里，基波信号就是输入信号，所有谐波信号为由非线性失真引入的各次谐波信号。

显然，该百分数越小，谐波失真越小，电路性能越好。

目前，Ｈｉ－Ｆｉ功放的谐波失真一般控制在0.05%以下，许多优质功放的谐波失真已小于0.01%，而专业级音频功放的谐波失真度一般控制在0.03%以下。

事实上，当总谐波失真度小于0.1%时，人耳就很难分辨了。

另需说明的是，对于一台指定的音频功放而言，例如，某音频功放的总谐波失真指标表示为THD<0.009%(1W)。

初看起来，似乎总谐波失真很小，但它只是在输出功率为1W时的总谐波失真，这与在有关标准要求的测量条件下所得的总谐波失真值是不同的。

所以，在标明音频功放的总谐波失真指标时，一般都会注明测量条件。

众所周知，人的听觉系统是极其复杂的，有时谐波失真小的功放不如谐波失真大的耐听，这种现象的原因是多方面的。

音频功放失真是指重放音频信号波形畸变的现象，通常分为电失真和声失真两大类。

电失真就是信号电流在放大过程中产生了失真，而声失真是信号电流通过扬声器，扬声器未能如实地重现声音。

无论是电失真还是声失真，按失真的性质来分，主要有频率失真和非线性失真两种。

其中，引起信号各频率分量间幅度和相位的关系变化，仅出现波形失真，不增加新的频率成分，属于线性失真。

而谐波失真（THD）、互调失真（IMD）等可产生新的频率成分，或各频率分量的调制产物，这些多余产物与原信号极不和谐，引起声音畸变，粗糙刺耳，这些失真属于非线性失真。

在这里，我们分别对谐波失真、互调失真、瞬态互调失真（TIM）、交流接口失真（IHM）等加以讨论。

技术分享：音频功放失真及常见改善方法点击此处查看全部新闻图片１．谐波失真谐波失真是由功放中的非线性元器件引起的一种失真。

这种失真使音频信号产生许多新的谐波成分，叠加在原信号上，形成了波形失真的信号。

将各谐波引起的失真叠加起来，就是总谐波失真度，其值常用输出信号中的所有谐波均方根值与基波电压有效值之比的百分数来表示。

在这里，基波信号就是输入信号，所有谐波信号为由非线性失真引入的各次谐波信号。

显然，该百分数越小，谐波失真越小，电路性能越好。

目前，Ｈｉ－Ｆｉ功放的谐波失真一般控制在0.05%以下，许多优质功放的谐波失真已小于0.01%，而专业级音频功放的谐波失真度一般控制在0.03%以下。

事实上，当总谐波失真度小于0.1%时，人耳就很难分辨了。

另需说明的是，对于一台指定的音频功放而言，例如，某音频功放的总谐波失真指标表示为THD<0.009%(1W)。

初看起来，似乎总谐波失真很小，但它只是在输出功率为1W时的总谐波失真，这与在有关标准要求的测量条件下所得的总谐波失真值是不同的。

所以，在标明音频功放的总谐波失真指标时，一般都会注明测量条件。

众所周知，人的听觉系统是极其复杂的，有时谐波失真小的功放不如谐波失真大的耐听，这种现象的原因是多方面的。

扬声器失真及其改善方法扬声器失真是指在放大音频信号时，扬声器无法准确地重现原始信号，产生了一些非线性失真效应。

这些非线性失真效应包括谐波失真、交调失真和间接失真等，会导致音质变差并影响听音体验。

在本文中，我们将讨论扬声器失真的原因以及改善方法。

1.扬声器本身的设计和制造缺陷：扬声器的设计和制造质量直接影响其失真特性。

材料的质量、振膜的刚度、磁场的均匀性等都会影响扬声器的失真水平。

2.扬声器的负载匹配问题：扬声器在工作时需要接受功放输出的电信号驱动。

如果功放输出的电信号与扬声器的负载不匹配，会导致功放的输出失真。

3.扬声器的工作频率范围限制：扬声器在不同频率范围内的失真特性可能不同。

通常情况下，扬声器在低频时失真较小，但随着频率的提高，失真会逐渐增加。

现在，让我们来看一下改善扬声器失真的方法：1.扬声器的设计和制造质量控制：改善扬声器失真的最有效方法之一是通过改善扬声器的设计和制造工艺。

使用高质量的材料，提高振膜的刚度，改善磁场的均匀性等，都可以减少扬声器本身的失真。

2.扬声器的负载匹配：为了减少功放输出的失真对扬声器的影响，我们可以通过合理设计功放的输出电路，使其能够更好地适应扬声器的负载。

这可以通过添加适当的缓冲电路、使用恰当的负载匹配网络等方式实现。

3.扬声器的工作频率范围控制：对于扬声器克服频率依赖的失真，我们可以使用分频器将音频信号分成不同的频率范围，并使用特定的扬声器单元来重现不同频率范围的音频信号。

这样可以避免一些频率范围内的失真影响整体音质。

4.采用数字信号处理技术：数字信号处理（DSP）技术可以在音频信号经过功放输出之前对其进行数字处理，从而提高音频的质量。

DSP可以修复音频信号中的失真，并实现精确的扬声器控制，从而改善音质。

5.使用反馈控制技术：反馈控制技术可以利用测量扬声器的输出信号与输入信号的差别，通过调整电路参数来减少失真。

这种技术可以在一定程度上提高扬声器的线性度和减少失真。

高保真耳机声学单元的谐波失真分析与改进在音频领域中，高保真耳机是一种专为音乐发烧友和音频专业人员设计的耳机，其声音还原度和音频质量非常高。

然而，在高保真耳机的声学单元中存在着谐波失真的问题，这会对听音体验产生一定的影响。

本文将对高保真耳机声学单元的谐波失真进行深入分析，并提出改进措施，以提高其音频质量和声音还原度。

一、高保真耳机声学单元的谐波失真分析1. 谐波失真的概念谐波失真是指在音频信号放大过程中，输出信号中出现不在原始信号频谱内的频率成分。

在高保真耳机的声学单元中，谐波失真会导致音频的细节和动态范围丧失，影响音乐的真实还原。

2. 谐波失真的成因谐波失真主要来源于声学单元的非线性特性和材料参数的不一致性。

对于高保真耳机而言，其中最主要的成因是振膜和线圈的非线性特性。

当振膜在受到电信号驱动时会出现一定的振幅非线性，而线圈的感应电阻也可能受到温度和频率的影响而发生变化，从而导致谐波失真的产生。

3. 谐波失真的影响谐波失真会导致音频信号中原本不存在的频率成分产生，破坏了原始音频信号的完整性和准确性，降低了音乐的真实还原度。

这种失真会使音频的细节模糊不清，动态范围受限，造成听音体验的损失。

二、高保真耳机声学单元谐波失真的改进1. 材料选择与制造工艺改进通过优化耳机声学单元中所使用的材料和制造工艺，可以减少谐波失真的产生。

选择具有较低非线性特性的振膜和线圈材料，并采用精细的装配工艺，可以降低声学单元的非线性失真，提高音频信号的还原度。

2. 电声转换器的优化设计电声转换器是高保真耳机声学单元中最核心的部件之一，其优化设计对谐波失真的改进起着重要作用。

可以通过提高电声转换器的线性度，降低振膜和线圈的非线性响应，减小失真的产生。

3. 磁路系统的优化高保真耳机中的磁路系统对声音的传输和转换起着重要的作用。

通过优化磁路结构，减少磁场的非线性效应，可以降低声学单元中的谐波失真。

例如，采用双磁环设计可以增加磁场的均匀性，减少磁场的畸变，从而提高音频的还原度。

4扬声器的失真我们在设计产品时希望扬声器的振动振幅呈线性关系，会采取一系列的方法让产品在额定频率范围内不失真的工作，但是由于扬声器的结构、材料、工艺等原因，总会出现振幅的非线性，产生各种失真。

扬声器的要求是＜5%,受话器＜3%，一般唛啦扬声器＜7%，就是这些指标对于扬声器设计人员来说都是有一定的难度的，但是对于电路设计师看那失真太大了，因音频功率放大器的失真可以做到0.001%，从这个数字我们知道了电声产品与当今飞速发展的电子产品的差距。

但是扬声器的失真相对数值较大对音质的影响比较小，功率放大器的失真数值小，但对音质的影响却很大。

我们掌握音响产品的两头，由声变电（传声器），由电变声（扬声器），所以电声产品数字化的实现时间就是电视机等音响产品实现数字化的时间。

一 各种失真的定义：（1） 谐波失真当扬声器输入某一频率的正弦信号f 时，扬声器输出声信号中，除了输入信号基波成份外，又出现了二次(2f)、三次(3f)….谐波等，这种现象称为谐波失真。

可用谐波失真系数K 来定量计算：式中：P1为基波声压的均方根值，P2为二次谐波声压的均方根值，Pn 为n 次谐波声压的均方根值。

均方根值：也称作为有效值,它的计算方法是先平方、再平均、然后开方。

... 占空比为0.5的方波信号,如果按平均值计算,它的电压只有50V, 而按均方根值计算则有70.71V 。

在电声系统中无论是偶次谐波还是奇次谐波也都应力求做小，因为不同的乐声都有其丰富的谐波成份。

音色依靠谐波含量以及它的分布和幅度有关，一般地说，高频率是基频的谐音或称基频的泛音，高传真系统正是基于将这些谐音能够在传输、记录和重放的过程中，不附加任何其它的谐波成份，如实地反映出来，这样的音质是纯真的。

如果信号的高频在传输过程中失真了、损耗了，那就必然在重放时影响音质的传真度，使声音缺乏亮度和层次。

一般说来，声源中偶次谐波在听觉上是协和的，它能够增加声音的色彩，并认为好听；奇次谐波在听觉上是不协和的，并容易感到刺耳不好听。

扬声器(喇叭)生产中的问题分析及改善措施扬声器音低，灵敏度低:原因1：音圈局部短路，但仍有磁力产生作用。

可能是局部烧焦短路和绝缘漆脱落部分短路。

预防措施：a：生产前要检查好音圈有无短路。

b:让在它额定的功率内工作，以免大功率烧坏音圈。

c：检查音圈直流阻抗是否偏差过大。

原因2：音圈定位太高,太低。

预防措施:a：音圈定位时音圈的卷面高度中心要与华司高度中心在同一平面.b:扬声器上的顺性材料没有了弹性，音圈下沉，音圈只有小许的卷面在磁隙里，需更换新的顺性材料。

原因3：磁铁磁性能差，如磁等级小,磁没有充饱和等.预防措施：a:选用磁性能较好的磁铁。

b：注意充磁电压要达到扬声器喇叭充磁所需电压。

c：充磁时要注意充磁间隔时间，等充磁电压恢复后再进行充磁。

d：充磁要让磁铁充饱和。

原因4：振动材料。

预防措施:a：检查振膜的质量、厚度、材质一致，以免影响扬声器高频上限、低频下限、频率特性、灵敏度等。

b：注意顺性元件的软硬度，让扬声器的频宽一致。

扬声器有异音：原因1：中心胶部位脱胶，由于工作温度高，功率过大、生产工艺等。

预防措施：a:根据扬声器的额定功率采用合适它的中心胶。

b：对扬声器进行各种实验或听音时让它工作于额定功率、特定的频宽内。

c:双组份的中心胶要按规定的比例让它进行充分混合，要在胶水可操作时间内放入振膜.d:在拨音规前检查中心胶是否完全干透，以免忙目拨规使音圈偏移和破坏中心胶固化结构。

e：检查中心胶有无断胶、胶水是否足够.原因2:音圈变性，温度过高膨胀变形.预防措施：a：生产前要检验好音圈骨架有无变形。

b:注意音圈表面的贴纸有无起泡、粘得是否牢固、表面有无卷起,以免贴纸受热膨胀而和华司产生磨擦产生异音。

c:选用耐高温的音圈骨架。

d:套音规时要先检查音规上有无胶水.原因3：音圈散线。

预防措施：a：生产前检查好音圈有无散线，绕线是否紧凑、跳线。

b:让在额定功率范围内工作。

c：音圈线的自贴力不够，不能耐高温，好的音圈自贴音圈线应在额定的高温下粘得更紧。

第15卷第4期2004年12月广西工学院学报Vol115No14JOURNALOFGUANGXIUNIVERSITYOFTECHNOLOGY Dec12004文章编号100426410(2004)0420062203扬声器的自滤波特性与D类功放失真的改善刘长学(盐城工学院电气工程系,江苏盐城224003)摘要:应用动圈式扬声器的电-力-声类比等效线路对动圈式扬声器的频率特性进行了初步的研究,提出了利用扬声器的自滤波性能改善因D类功放移相网络引起信号相位失真的方法。

同时,采用比较、反馈的方法对音频信号的谐波加以抑制,使得数字功放的总体失真指数下降。

关键词:扬声器;低通滤波;失真中图分类号:TN72211文献标识码:A1概述,、超低音的功率放大电路中已广泛使用。

以往数“失真度”这一参数上与传统的模拟功率放大器(尤其是A类)差距甚大[1]。

,越来越多的专用芯片被开发出来,直接或间接地应用到音频功率放大领域中来,各项技术指标大大改善,使得数字功率放大器成了新一代功率放大器的主流产品而倍受关注。

一般来说,无论哪一类功率放大器,其输出必须是模拟信号,而对数字功放而言,其H桥输出的是PWM信号,因此先要将调制在载波上的模拟音频信号取出来,才能驱动扬声器发声。

这个工作是通过一个LC低通滤波器完成的。

但LC低通网络是一个移相网络,当复合音频信号通过这个网络时,各个频率信号的相移不同,这就导致音频信号产生相位失真。

另外,调制过程中也会产生信号的非线性失真。

减小失真成了进一步提高数字功放性能的重要课题。

2扬声器单元的自滤波特性目前,音响设备中使用的扬声器单元,绝大多数是动圈式扬声器。

不管是高音单元、中音单元还是低音单元,它们具有类似的结构、相同的电声换能原理以及对信号源所呈现的性质。

其中扬声器单元本身所具有的自滤波性质更是三者所共有的。

下面以低音单元为例阐明其这种特性。

由于低音的波长远大于扬声器振动系统的尺寸,所以它的特性可用一个集中线路来模拟,这个方法称为收稿日期:2004205226作者简介:刘长学(19642),男,江苏建湖人,盐城工学院电气工程系讲师。