关于微型扬声器阻抗曲线的一些探讨费艳锋（生辉电器制品有限公司 广东顺德 528309）摘要文章通过对微型扬声器的阻抗曲线测试分析，说明微型扬声器在测试电压加大的条件下微型扬声器所特有的现象，对此特有现象做了初步分析。
并对通常条件下微型扬声器阻抗曲线测试时的电压怎样选择和怎样测试做了说明。
关键词微型扬声器阻抗曲线额定阻抗共振频率Some Discussing about the Impedance Curve of MicroLoudspeakerFEI Yan-feng(Sangfai Electrical Manufacture Limited Shunde Guangdong 528309)Abstract: By the analysis of impedance curve of the micro loudspeaker, we explain the proper measure phenomenon of micro loudspeaker with large signal voltage. and then offer the method how to select the measure voltage and to operate the measurement of the micro loudspeakerKey words: Micro loudspeaker Impedance Curve Rated Impedance Resonant Frequency前言：微型扬声器特性参数中有额定阻抗和共振频率这两项，此两项参数是微型扬声器的基本重要参数，通常从阻抗频率特性曲线（阻抗曲线图1）上读取。
读取方法为：额定阻抗可以阻抗曲线上紧跟在第一个极大值后面的极小值对应的阻抗为扬声器额定阻抗（图1中的“Min”对应纵坐标阻抗数值）；共振频率是在扬声器单元的阻抗模值随频率递增变化的曲线上，出现第一个阻抗极大值时的频率（即谐振峰的最高点“Max”对应横坐标频率数值 图1）。
一个正确测量得到的阻抗曲线才能得到比较精确的额定阻抗值和共振频率，从而对后续的许多电声设计给出方向。
图1 阻抗曲线的额定阻抗和共振频率读取示意图关于锥形扬声器分析讨论很多技术人员做了许多，在微型动圈扬声器上似乎并不多，下文将通过对微型扬声器阻抗曲线的探讨，使关于微型扬声器阻抗曲线能进行更深入的讨论。
1．测量电压变化对阻抗曲线的影响测量电压变化对阻抗曲线的影响，在锥型扬声器上早就有其自己的见解（见图2）图2 锥形扬声器电压变化对应劲度变化曲线图2中电压箭头方向对应着测量电压依次变大。
可以看见在大测量电压下，Kms(劲度)曲线的谷点是变小的，也即Cms（力顺）会变大，因此我们测量到的锥形扬声器共振频率普遍会随电压增大而降低一些。
（具体原理分析本文不做讨论）微型扬声器是否跟锥形扬声器的阻抗测试是否产生的现象一样？用某款微型扬声器A在阳光1600电声测试仪上进行阻抗曲线测试。
微型扬声器A的规格参数为额定阻抗8Ω，额定功率0.5W 、振动膜片0.025mmPEN 、音圈线径 0.055mm。
测试微型扬声器A阻抗测试电压变化对应共振频率和阻抗值数据及对应阻抗曲线如下：测试功率/电压 共振频率（F0） 阻抗值0．1W/0.89V 626Hz 8.5Ω(2kHz)0．2W/1.26V 637Hz 8.7Ω(2kHz)0．4W/1.79V 650Hz 8.9Ω(2kHz)0．5W/2.00V 651Hz 9.4Ω(2kHz)0．8W/2.53V 657Hz 9.9Ω(2kHz)图3 测试电压（功率）变化下阻抗曲线由上面的数据和阻抗曲线图可以看到微型扬声器A在测试电压加大的条件下，共振频率（F0）和阻抗的数值都随之变大，共振频率升高的现象跟锥形扬声器的测试结论完全相反！（阻抗曲线变化如图3）测试电压加大微型扬声器共振频率变高，详细的分析第3节进行论述。
测试电压加大微型扬声器阻抗读取数值变大，从理论分析上看：输入给扬声器的电压加大必然使音圈的温度上升，音圈线的直流电阻是随温度升高而阻值变高的。
从温度计实际“间接测量与音圈结合处膜片温度”也得以验证，测试电压加大音圈产生的温度上升，从而得到阻抗随测试电压的加大而增加。
在温度计测试音圈温度时得到一个有趣的数据（不详细列出数据），即整个音圈的温度上升在音圈所处的平面上也是不均匀的，在音圈的出线部位温度的升高明显比同平面音圈其他部位温升高。
2． 阻抗曲线的测试电压正确选取从前面的数据看阻抗曲线测试时的电压（功率）选取对微型扬声器的阻抗测量有很大的影响，正确的测量电压才能得到比较精确的测量数值。
怎样得到比较正确的阻抗测试电压，是阻抗测试最重要的一个环节。
对于微型扬声器测试电压的选取我们可以从GB 9396-96《扬声器主要性能测试方法》上到以下公式[1]计算：eN P 10W W ≤≤时） （公式 1）eN P < 1W 时） （公式 2）Pe N 额定噪声功率，WPeo 1 W 电功率Z 额定阻抗，ΩU 阻抗测试电压，V如额定阻抗8Ω，额定功率0.5W 的微型扬声器其测试阻抗曲线的电压按公式2计算得到的阻抗测试电压为0.89V。
对应前面的某款微型扬声器A 测试数据，在此电压下测量阻抗曲线，此时从阻抗曲线上读取的额定阻抗和共振频率与后续功率加大一倍的条件下测试对比额定阻抗和共振频率变化不大。
但测试功率达到额定功率或超过时，明显额定阻抗的数值已经达到20%的误差。
而通过公式2计算得到测试电压0.89V 测到的阻抗曲线是合适且合理的。
在标注的功率不一样时，主要是测试信号的不一样对应的功率不一样，在测试电压的计算上会有一定范围的误差，即微型扬声器的功率标注会给阻抗曲线测试电压的精确计算带来偏差。
目前微型扬声器功率标注和实验条件的混乱，已经是行业内头疼的问题。
在微型扬声器的阻抗测试电压的计算上，特别应该注意的是公式1、2不能用于工作在压力场中的微型扬声器，如耳机扬声器和受话器的阻抗曲线的测量电压，耳机扬声器和受话器测试阻抗都是用1mW 的功率电压测试。
3． 阻抗曲线测试电压与共振频率的改变是否有必然关系从上面一款微型扬声器A 的测试数据上看似乎测试电压和共振频率的改变有着必然的联系：阻抗测试电压加大共振频率和额定阻抗也加大的现象。
从上面的分析阻抗数值时已经明确测试电压的加大，带来音圈的温度的升高。
一个扬声器的共振频率只与质量和顺性有关系[2]。
手机微型扬声器B:额定阻抗4Ω，额定功率0.8W 0.038mmPEN 音圈直径12.3mm 线径 0.09mm。
阻抗测试电压变化对应共振频率和阻抗值数据如下：测试功率/电压 共振频率（F0） 阻抗值0．1W/0.62V 610Hz 4.2Ω(2kHz)0．2W/0.89V 607Hz 4.2Ω(2kHz)0．4W/1.26V 607Hz 4.4Ω(2kHz)0．8W/1.79V 608Hz 4.6Ω(2kHz)图4 微型扬声器B测试电压（功率）改变阻抗曲线从测试数据上来看，微型扬声器B测试电压的变化对阻抗值和共振频率的影响不大，实际测量加大电压后微型扬声器B温度变化也变化不大。
微型扬声器B音圈线线径、音圈直径都被加大。
温度上升明显没有细音圈线径、小音圈直径的温度上升明显，从阻抗曲线上看小幅的温升只能带来阻抗值的小幅度升高。
从共振频率的计算公式上看，共振频率只跟振动的质量和顺性有关系[2]，所以共振频率的改变只能是振动质量和顺性的变化。
从阻抗测试的过程中看，表面的现象是测试电压到音圈温升，由音圈温升去改变其它。
由音圈温升与电阻关系公式[3]（公式3）计算得到：当电阻增加1欧姆其音圈温度可以上升到50多度，当电阻增加1.5欧姆时其音圈温度可以上升到约70度。
膜片（微型扬声器常用的振动膜片为塑料/树脂薄膜）在温度变化下其应力等是变化的，应力的变化影响到膜片的顺性，导致顺性降低，共振频率上升。
微型扬声器在阻抗曲线测试时共振频率的变化条件是：音圈的温升温度和振动膜片内应力变化二者共同作用的结果。
音圈的温升温度高低：一是外部输入的测试电压，二是音圈自己本身的发热能力的大小；振动膜片内应力变化：一是外界温度的高低，二是振动膜片本身受温度的改变内应力变化的大小。
R L=Re[1+0.00394(T2-T1)] （公式3）R L 音圈温升后电阻Re 音圈温升前电阻T1 音圈起始温度（℃）T2音圈温升温度（℃）备注：公式中0.00394为铜线的导体阻抗温度转换系数，铝线的导体阻抗温度转换系数为：0.00407至此就可以解释微型扬声器A在阻抗曲线测试时共振频率明显随测试电压改变，（见图3实测曲线）而微型扬声器B的共振频率随测试电压变化不明显。
(见图4实测曲线)微型扬声器A的共振频率随测试电压的改变主要是由于输入电压加大导致音圈温升，温升导致膜片的应力的变化，膜片应力的变化影响到膜片的顺性，顺性的改变影响到共振频率；而微型扬声器B的音圈温升低、膜片厚，测试电压加大共振频率并无大的变化。
测试电压加大与微型扬声器的共振频率的改变有联系，但无必然联系。
4．阻抗曲线能表达的其他电声现象阻抗曲线不仅能直观的给出微型扬声器的两个重要的基本参数：额定阻抗和共振频率，还能反应微型扬声器背部气孔的阻尼状况、谐波失真等。
图5微型扬声器背部阻尼的变化反映在阻抗曲线谐振峰的高低。
从电声参数看，当微型扬声器背部阻尼材料的变化引起阻抗曲线谐振峰的变化其实就是改变了此微型扬声器C的Qts(总品质因数)，同时频响曲线也有对应的改变。
（图 6 微型扬声器C阻抗曲线变化对应频响曲线的变化）。
图5 微型扬声器C背部阻尼改变对阻抗曲线的影响图6 微型扬声器C阻抗曲线变化对应频响曲线的变化在实际测试运用中发现，当阻抗曲线某些频段出现异常的“抖动”（图7 5kHz处），往往也对应了微型扬声器频响或失真曲线出现异常的“抖动”。
图7 微型扬声器B“异常抖动”阻抗曲线图8 微型扬声器B失真改善后阻抗曲线图 9 微型扬声器B阻抗曲线“异常抖动”点对应的失真曲线改善前、后变化 在实际测试中阻抗曲线一些异常的“抖动”往往是不被很多设计者在意和注重的，图9是微型扬声器B改善失真前后阻抗曲线变化和总谐波失真曲线前后对比。
从前后的对比可以看到阻抗曲线的“异常抖动”能反应出微型扬声器失真曲线对应频段的“异常抖动”（5kHz频段阻抗曲线“异常抖动”与对应频点的总谐波失真）。
（如图7、8、9） 用有限元分析软件ANSYS对微型扬声器B的失真改善前、后膜片振动模态的模拟得到阻抗曲线的“抖动”对应了振动膜片不同的振动状况。
（如图10、图11）图10微型扬声器B阻抗曲线“异常抖动”点对应膜片振动模态图11微型扬声器B阻抗曲线“无异常抖动”点对应膜片振动模态虽然有时阻抗曲线的“异常抖动”不一定能反应到大部分的微型扬声器频率响曲线上（即阻抗曲线 “异常抖动”有时也会影响到频响曲线的异常“掉谷”，大多数情况下表现为失真曲线的“异常抖动”），但是阻抗曲线的“异常抖动”在微型扬声器开发设计和生产时需加以严正考虑。