各類(lèi)傳聲器的優(yōu)缺點(diǎn)

　　1. 瞬態(tài)響應(yīng)

　　由于電容傳聲器的振膜質(zhì)量較小并且阻尼較高，因此對(duì)于變化速度較快的聲源來(lái)說(shuō)它們的響應(yīng)速度比動(dòng)圈傳聲器更快(瞬態(tài))。使用性能出色的電容傳聲器時(shí)，我們可以聽(tīng)到敲擊镲片時(shí)的“砰”聲或者彈奏吉他和弦時(shí)撥弦的聲音。電容傳聲器能夠提供清晰、細(xì)節(jié)豐富的聲音，使得它們非常適合用于镲片、軍鼓、原聲樂(lè)器和人聲錄音等用途。

　　通常來(lái)說(shuō)，動(dòng)圈傳聲器的瞬態(tài)響應(yīng)弱于電容傳聲器。因此，動(dòng)圈傳聲器可以用于需要對(duì)細(xì)節(jié)過(guò)于豐富的聲音進(jìn)行“軟化”的應(yīng)用場(chǎng)合。

　　2.頻率響應(yīng)

　　由于換能器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相對(duì)來(lái)說(shuō)較為簡(jiǎn)單，電容傳聲器通常來(lái)說(shuō)能夠提供更為平滑的頻率響應(yīng)特性。同樣，由于結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，帶式傳聲器的無(wú)峰值頻響特性使其廣受贊譽(yù)。此外，帶式傳聲器的金屬箔片振膜被設(shè)計(jì)為波紋型以降低破損的幾率。

　　與之相反，除了一些品質(zhì)非常出色的動(dòng)圈傳聲器之外，一般來(lái)說(shuō)動(dòng)圈傳聲器的頻響特性沒(méi)有電容傳聲器或帶式傳聲器那么平坦。動(dòng)圈傳聲器的換能器結(jié)構(gòu)中包含一個(gè)可與振膜活塞機(jī)構(gòu)脫離的線圈，或者說(shuō)可以前后運(yùn)動(dòng)的線圈。這個(gè)結(jié)構(gòu)特性使得動(dòng)圈傳聲器的頻率響應(yīng)特性存在峰值的限制。此外，由于線圈在聲學(xué)上將振膜機(jī)構(gòu)分割為兩個(gè)聲腔，從而與磁隙慣量產(chǎn)生共振并導(dǎo)致頻率響應(yīng)異常。電容傳聲器和帶式傳聲器的振膜同樣為可分離結(jié)構(gòu)，但通常來(lái)說(shuō)對(duì)頻率響應(yīng)的影響程度較低。

　　由于振膜質(zhì)量較小，因此電容傳聲器通常能夠提供比帶式或動(dòng)圈傳聲器更出色的高頻響應(yīng)特性。盡管帶式傳聲器的振膜質(zhì)量也較小，但由于振膜前端和后端之間的聲學(xué)相位干涉作用會(huì)導(dǎo)致在高頻區(qū)域形成抵消。這是由于高頻部分的波長(zhǎng)很短，在帶式振膜兩側(cè)的信號(hào)有可能會(huì)形成極性相反，因此會(huì)產(chǎn)生聲學(xué)抵消現(xiàn)象。由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原因，這個(gè)問(wèn)題在電容或動(dòng)圈傳聲器當(dāng)中并不會(huì)出現(xiàn)。在振膜后方的高頻能量或被傳聲器外殼衰減(全指向傳聲器)，或被聲學(xué)相位偏移網(wǎng)絡(luò)消除(單一指向傳聲器)。

　　動(dòng)圈傳聲器的高頻響應(yīng)特性可以通過(guò)設(shè)置在振膜前方的Helmholz諧振器實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展。Helmholz諧振器是擁有1個(gè)或多個(gè)聲波入口的小尺寸氣室，在高頻部分產(chǎn)生的諧振能夠改善動(dòng)圈傳聲器的高頻響應(yīng)表現(xiàn)。但是，這個(gè)設(shè)計(jì)仍然有一定的局限性，在高于諧振器共振點(diǎn)的頻段會(huì)出現(xiàn)衰減以及更高程度的相位偏移。Helmholz諧振器也經(jīng)常應(yīng)用于電容傳聲器設(shè)計(jì)當(dāng)中，但通常來(lái)說(shuō)所需的高頻能量提升會(huì)小于動(dòng)圈傳聲器。

　　3. 靈敏度

　　一般來(lái)說(shuō)，電容傳聲器的靈敏度最高，其次是動(dòng)圈傳聲器，而帶式傳聲器的靈敏度最低。以下是這三種類(lèi)型傳聲器較為典型的開(kāi)路靈敏度參數(shù)：

　　電容傳聲器

　　-65 dBV(5.6 mV/Pa)

　　動(dòng)圈傳聲器

　　-75 dBV(1.8 mV/Pa)

　　帶式傳聲器

　　-80 dBV(1 mV/Pa)

　　電容傳聲器的靈敏度高于動(dòng)圈傳聲器的原因是，電容傳聲器的換能器設(shè)計(jì)效率更高，并且內(nèi)置了相應(yīng)的前置放大器使其能夠獲得更高的增益。電容傳聲器的輸出電壓可通過(guò)一下公式計(jì)算得出：

　　V = 通過(guò)電容器的電壓;

　　△V = 電壓變量或輸出信號(hào)電壓;

　　C  = 振膜和背面電極之間的電容量，單位為法拉;

　　△C  = 由于振膜移動(dòng)使電容的兩極距離減少或增加，由此產(chǎn)生的電容量變化。

　　電壓越高，靈敏度越高。但是過(guò)高的電壓會(huì)導(dǎo)致振膜由于靜電斥力的原因被吸附在背面電極上，阻礙振膜的震動(dòng)。

　　電容量變化越大，電壓變化越大(也就是說(shuō)，輸出信號(hào)電壓越大)。振膜的面積越大或振膜與背面電極之間的距離越小，電容量的變化越大。不幸的是，大尺寸振膜由于衍射等因素影響，容易在偏軸方向產(chǎn)生聲染色;而降低振膜與背面電極之間的距離非常困難并且造價(jià)昂貴，需要在組裝過(guò)程中非常小心的避免微塵顆粒進(jìn)入振膜和背面電極之間的空腔。因此，傳聲器制造廠商必須找尋一個(gè)適當(dāng)?shù)恼壑越鉀Q方案。

　　為了獲取足夠的靈敏度，動(dòng)圈傳聲器同樣需要從設(shè)計(jì)上尋找一個(gè)這種解決方案。動(dòng)圈傳聲器的輸出電壓公式如下：

　　e = 輸出電壓(感應(yīng)電動(dòng)勢(shì))

　　B = 磁通密度，單位為特斯拉

　　l = 導(dǎo)體長(zhǎng)度，單位為米

　　v  = 運(yùn)動(dòng)速度，單位為米/秒

　　磁通密度越高，線圈的匝數(shù)越多，輸出電壓越高。但是尺寸過(guò)大的磁體可能會(huì)在聲學(xué)上影響頻率響應(yīng)特性，同時(shí)也會(huì)增加傳聲器的尺寸和重量。同樣，線圈的匝數(shù)過(guò)多會(huì)增加動(dòng)圈機(jī)構(gòu)的質(zhì)量，導(dǎo)致傳聲器對(duì)高頻響應(yīng)的劣化。如果通過(guò)縮小磁隙來(lái)獲取更高的磁通密度的話，很難確保線圈不會(huì)與磁極產(chǎn)生摩擦。值得一提的是，例如釤鈷磁鐵等新型磁體材料能夠以較小的體積產(chǎn)生較高的磁通密度。

　　帶式傳聲器的靈敏度低于動(dòng)圈傳聲器的原因是，帶式傳聲器只有1個(gè)低阻抗導(dǎo)體(帶狀金屬箔片)來(lái)產(chǎn)生電信號(hào)，需要大尺寸磁體和升壓器來(lái)提升輸出電壓。此外，帶狀金屬箔片依靠振膜正反兩側(cè)的壓差(壓力階差)驅(qū)動(dòng)，這種壓差對(duì)于雙指向性的帶式傳聲器設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)甚至小于單一指向設(shè)計(jì)的動(dòng)圈傳聲器。

　　4.尺寸

　　與動(dòng)圈傳聲器相比，電容傳聲器的體積可以小很多。動(dòng)圈傳聲器需要一定體積的磁體和音圈才能夠提供足夠的輸出電壓，但即使振膜面積小于1cm2的電容傳聲器也能夠提供足夠的輸出電壓。

　　5.最大聲壓級(jí)

　　一個(gè)設(shè)計(jì)良好的動(dòng)圈傳聲器可以承受非常大的聲壓而不會(huì)在輸出端產(chǎn)生過(guò)多的失真。即使是非常高的聲壓也只會(huì)使振膜產(chǎn)生輕微的震動(dòng)。但是電容傳聲器所使用的電器元件很容易由于換能器產(chǎn)生的電信號(hào)導(dǎo)致過(guò)載。如果在換能器和電器元件之間插入衰減器來(lái)避免過(guò)載的話(譬如，用來(lái)增加最大聲壓級(jí)承受能力)，那么信噪比也會(huì)相應(yīng)下降。如果傳聲器電器元件的動(dòng)態(tài)余量采用最大化設(shè)計(jì)時(shí)，通常來(lái)說(shuō)需要付出的代價(jià)就是消耗更多的電流和更高的本底噪聲。換能器制造商必須對(duì)所有這些影響因素進(jìn)行綜合考慮，并根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求來(lái)決定適合的設(shè)計(jì)方案。

　　本底噪聲–由于沒(méi)有需要外部供電的元器件，動(dòng)圈傳聲器的本底噪聲與電容傳聲器相比非常低。動(dòng)圈傳聲器產(chǎn)生的開(kāi)路噪聲電壓可通過(guò)一下公式計(jì)算：

　　E = 噪聲信號(hào)電壓，單位為伏特;

　　k  = 波茲曼常數(shù)(1.38 x 10-23 J/K);

　　R = 傳聲器的內(nèi)阻，單位為歐姆;

　　T  = 溫度，單位為開(kāi)爾文;

　　ΔF  = 頻率帶寬，單位為赫茲。

　　傳聲器輸出阻抗(在一個(gè)特定頻率的電阻，于傳聲器連接終端測(cè)量所得)越高，它的本底噪聲越大。本底噪聲可通過(guò)以下等式計(jì)算：

　　Vn = 噪聲信號(hào)電壓，單位為dBV;

　　S  = 傳聲器靈敏度，單位為dBV/μbar。

　　舉例：

　　如果一個(gè)噪聲信號(hào)電壓為-133 dBV、靈敏度為-75 dBV/μbar的傳聲器，其本底噪聲為16 dB SPL。這項(xiàng)數(shù)值是根據(jù)無(wú)計(jì)權(quán)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行計(jì)算的。如需要A計(jì)權(quán)參數(shù)則需要通過(guò)模擬人耳頻響曲線的計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測(cè)量(在低于1 kHz以下的頻率進(jìn)行滾降處理)。根據(jù)A計(jì)權(quán)測(cè)量結(jié)果計(jì)算所的數(shù)值相對(duì)來(lái)說(shuō)更接近人耳的聽(tīng)感。

　　一支本底噪聲極低的電容傳聲器指標(biāo)為14 dBA。如果一支電容傳聲器的本底噪聲指標(biāo)低于20 dBA的話，通常被認(rèn)為是非常出色;如低于30 dBA，通常被認(rèn)為是性能良好的電容傳聲器。

　　6.供電系統(tǒng)需求

　　電容傳聲器需要外接電源供應(yīng)系統(tǒng)才能夠工作，譬如電池或外置的幻像電源系統(tǒng)?；孟耠娫词峭ㄟ^(guò)傳聲器連接器的pin 2和pin 3來(lái)傳輸?shù)?2 –48 V直流電。傳聲器使用相同的兩條導(dǎo)線接受幻像供電和發(fā)送音頻信號(hào)。很多調(diào)音臺(tái)都支持通過(guò)它們的信號(hào)輸入接口為傳聲器提供幻像電源，用戶只需要將傳聲器與調(diào)音臺(tái)的輸入端口連接就可以獲取幻像電源。

　　與之相反，動(dòng)圈傳聲器不需要任何供電系統(tǒng)就可以工作，因此可靠性更加高。

　　7.兼顧與耐用

　　一只設(shè)計(jì)良好的動(dòng)圈傳聲器通常來(lái)說(shuō)都非常耐用，并且可以在一定程度的惡劣使用條件下保持性能完好。一些現(xiàn)代的電容傳聲器也具備相同的耐用性，盡管它們復(fù)雜的電氣組件可能看起來(lái)很脆弱。反之，帶式振膜則非常脆弱，大風(fēng)或惡劣的使用習(xí)慣都有可能導(dǎo)致振膜變形。

　　高溫和高濕度都有可能導(dǎo)致駐極體損壞，但對(duì)動(dòng)圈換能器來(lái)說(shuō)則影響不大。過(guò)高的濕度會(huì)導(dǎo)致電容傳聲器的振膜與背面電極之間的狹小空間充滿水汽，從而導(dǎo)致?lián)Q能器失效。對(duì)于動(dòng)圈換能器來(lái)說(shuō)，線圈和磁體之間的空隙較大，因此在高濕度環(huán)境下受到的影響較小。