多層壓電陶瓷將開創一個圈瓷耳機的新時代

2020-11-25 電子發燒友

多層壓電陶瓷將開創一個圈瓷耳機的新時代

bosugroup_com 發表於 2020-11-18 15:30:54

多層壓電陶瓷系列：開創圈瓷耳機新時代

隨著科技的進步和多媒體技術的發展，人們對音頻和視頻的質量要求也不斷提高，目前世面上的音響、耳機等產品都難以完美的還原聲音，主要表現為低頻下潛不夠深，聲音不夠渾厚；或者高音上不去，聲音破音甚至刺耳，極大地影響了人們的聽覺體驗。為此了解決此問題，各大廠商紛紛投入研究，並產生了一些具有代表性的形式：

動圈式耳機

類似於普通的音箱，60%以上耳機都屬此類，處於永磁場中的線圈與振膜相連，線圈在信號電流驅動下帶動振膜發聲。一般說來，動圈式耳機的綜合性能好，可以較好地還原音樂。得益于振膜特殊的阻尼特性曲線，其聲音在低頻上較豐厚。動圈耳機的高頻表現是弱點，這是因為振膜具有一定的慣性，對高頻音頻信號的頻率響應較差。又由於驅動電壓必須大於一定值，才能驅動振膜發聲，動圈耳機對於一些小幅度的音頻信號可能不作相應，因此靈敏度也低，瞬態相應差。

動鐵式耳機

動鐵式耳機原理是由電磁鐵引發電磁場變化，並帶動繞在電磁鐵中央的鐵片振動而發出聲音。由於鐵片往往處於磁場中心，沒有磁場力作用於它，因此只需輕微的電信號就能使動鐵單元發出聲音。因此，動鐵式耳機都具備優秀的解析力，瞬態相對迅速。

由於技術上的限制，其體積不能太大，所以僅局限於體積小巧的入耳式耳機中使用。動鐵單元的缺點是頻響範圍窄，所以動鐵耳機需要多個動鐵單元分別負責不同頻率的響應。再加上分頻設備，隔音膜等元件，其體積又將較大，造成佩戴者的不適，運動時耳機也容易脫落。此外，由於其內部結構精密，生產成本較高，受衝擊時易摔壞。

靜電式耳機

相對於主流的動圈式、靜電式耳機，靜電式耳機屬於較為小眾的種類，振膜由高直流電壓極化，並處於由兩塊固定的金屬板形成的靜電場中，在電場力的驅動下帶動振膜發聲。由於靜電耳機需要將音頻信號轉化為數百伏的電壓信號，因此必須使用特殊的放大器才能驅動。靜電耳機的振膜非常輕薄，可帶來速度更快、瞬態響應更好與表現更細膩的聲音，再加上振膜是固定在平行固定極板之間，受到的電場是完全均勻的，可實現線性驅動，不會帶來分割問題，三頻均衡性高。由於靜電耳機需要專門的放大設備才能驅動，因此價格偏高，並且不便隨身攜帶，一般是固定地點使用。

此外，還有圈鐵耳機，即動圈與動鐵共同使用的耳機。因為與動圈相比，動鐵解析不足；與動鐵相比，動圈低頻、氛圍不足等，所以兩者結合，分別負責各自頻段可以實現取長補短的目的。但是實際使用時會出現在兩者頻段銜接處不自然，且會造成耳機體積較大，造成佩戴者的不適，容易脫落。到此，人們發現各種方案都有其不足，動圈高音上不去，動鐵體積大且易損壞，靜電式需要專門驅動，造價高。

我們不禁想知道：有沒有一種寬頻帶，小體積，易驅動的耳機方案呢？答案是肯定的。動圈單元+壓電陶瓷單元的耳機（簡稱「圈瓷耳機」）的出現，以上問題都迎刃而解了。

壓電陶瓷單元利用的是交變電壓驅動壓電元件附帶底層金屬基片振動發聲。目前，深耕聲學元件多年的Bestar（漢得利（常州）電子股份有限公司）經過多年研究，推出的耳機專用的高音補償單元：多層壓電陶瓷系列BPR10H0.3-5。該多層壓電陶瓷系列專門用作耳機的高音補償單元，產品核心部件為多層壓電陶瓷片，結構簡單，驅動電壓低，容易驅動；擁有更輕薄體積的同時也具有高保真度，使之可以在入耳式耳機內使用。通過與動圈式揚聲器結合，可以彌補揚聲器在高頻上的不足，使聲音更有層次感。

據了解，該多層壓電陶瓷採用的陶瓷片尺寸為Ø9×0.3mm，直接與金屬片裝配而成，結構簡單，可在基本不改變原有耳機尺寸的情況下直接安裝。核心部件採用了多層陶瓷片增加產品推動力，在同等體積下大大提升產品聲壓，同時採用了圓形陶瓷片結構，將產品的頻帶範圍拉寬，將產品的音質拉升到一個新的臺階，具有寬頻頻帶、音質好，體積小、聲壓高等特點，滿足入耳式耳機的使用需求。

特點如下：

1、聲音頻帶寬，採用圓形的陶瓷片結構，可將頻帶拉寬，給佩戴者帶來更好的音質體驗。

2、體積小，採用多層壓電陶瓷，薄如蟬翼，減少對耳機內空間的佔用。

3、聲壓高，多層陶瓷與金屬板組裝，有效地增加了產品推動力，易於驅動，在同樣電壓下，大大提高了產品聲壓。

4、安裝方便，可通過接線端子安裝，免除焊接步驟，節約人工時間及成本。

5、開發周期短，產品可靠性等多項試驗已通過，可直接在現有產品上改造升級，縮短開發周期，提高產品市場競爭力。

6、環保安全，產品滿足RoHS標準，在安全使用年限內對人體無害。

壓電陶瓷單元是交變電壓驅動壓電元件附帶底層金屬基片振動發聲，所以從響應速度上來說，壓電單元是動鐵和動圈單元無法比擬的。動圈和動鐵單元的換能步驟是：電流在磁場的作用下轉換成振動，過程中損失的能量較多，而壓電單元是直接驅動，所以相對來說能量損失很小，能耗也很小。動圈單元和壓電單元組合時，由動圈單元負責低頻和中頻，壓電單元對動圈在中高頻的不足進行補償。這原理聽起來和圈鐵單元有些類似，但實踐證明圈瓷單元相對與圈鐵單元在高頻補償這一方面還是很大的優勢：動圈和動鐵多單元需要分頻器，分出中低和高音，再由對應單元輸出，在中間銜接的位置過渡較硬。而圈瓷單元不需要分頻器，相對銜接更自然，同時也減小體積，節約成本。因此將是未來耳機的趨勢。

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