一、授話器的工作原理
授話器是一種將電能轉換成聲能的裝置。用于助聽器的授話器采用的是動圈式結構。它的工作原理是電流流過授話器內部線圈產生磁力,帶動膜片振動而發聲。電流通過圍繞金屬體的線圈把金屬體轉換成磁體。當電流改變方向時,金屬電樞,被兩個永久的磁體交替地吸引和排斥。電樞很薄可以被彎曲,所以電樞中彎曲臂的終端可以在磁體中自由地移動。電樞的自由終端與振動膜通過驅動針相連,這樣振動膜也可以前后振動,就產生了聲音。這種傳感器看上去簡單,但這樣做可以獲得一個寬的頻率響應,能量消耗少,泄露磁場少,在主要技術上幾乎不占空間。這種結構,一旦電樞離它所觸及的磁體太遠,授話器會因輸出過大或產生削峰。在授話器中使用大的振動膜就可以獲得大的輸出,但會增加授話器的尺寸,或者使磁體分得更開,這就要消耗更多的電流。
二、授話器的頻率響應
授話器的品質、長度、直徑的變化都會影響共振頻率。增加聲管的長度、減小聲管的直徑,會使授話器的頻響移向低頻。因此,授話器頻響特性的曲線的測量必須規定聲管的長度、直徑等測試方法。
1) 耳背式助聽器授話器的頻率響應 大約在1KHz、3KHz、5KHz出現3個共振峰。這些共振峰主要是由于傳聲管引起的,包括在助聽器中的短管、耳鉤、以及與耳膜相連的靈活的管道。這些管道的總長度有70多毫米。
2) 耳內式、耳道式、深耳道式助聽器授話器的頻率響應 耳內式、耳道式、深耳道式助聽器授話器的頻率響應只有兩個共振峰,一個在2.2kHz~3kHz,一個在5kHz。授話器在2.5kHz~3kHz有共振峰是很理想的,它可以彌補由于助聽器插入耳道后改變耳道的殘余容積所產生的高頻損失。助聽器不同的共振頻率可以通過使用不同型號的授話器來完成。
授話器與合適的傳聲管和阻尼耦合,可以獲得整齊的、到8kHz或更寬的頻率響應,獲得很好的音質。但是由于耳道式、深耳道式授話器的體積很小,目前耳道式、深耳道式授話器較難實現200Hz~8kHz的平坦的輸出響應。
3) 授話器頻率響應與助聽器頻率響應的關系 由于目前助聽器的放大器、麥克風的頻率響應寬度均能滿足200Hz~8KHz的要求,因而助聽器的頻率響應寬度主要取決于授話器的頻率響應寬度。
三、授話器的種類
目前,助聽器所用授話器可分為4類:
1. A類授話器(甲類授話器) 它一般使用A類放大器,放大器在芯片上,有兩個焊點。A類授話器的電聲轉換效率較低,最大為50%。A類授話器的優點是失真小、體積小。缺點是耗電大(因為靜態工作電流較大)、聲功率小。
2. 零偏置授話器 由于普通A類授話器一方面需要直流電流偏置,在空載時偏置電流引起的損耗大,費電;另一方面,授話器阻抗值是隨頻率變化的,例如標稱200&#8486的授話器,在某些頻率下阻抗可能低至50Ω,這樣負載電流過大,就很難保證放大器隨時處于純A類工作狀態的設計目標,而有可能進入B類工作狀態。
授話器也有共振頻率,電共振、機械共振、聲共振都會影響授話器的共振頻率。如授話器聲管的材零偏置授話器是靠電壓輸出驅動,靜態時不需要直流電流偏置,因而省電;再者,將純A類放大器的固定電流偏置改為隨信號大小和負載阻抗變動而自動調節的自適應偏置,使輸出功率管始終處于導通狀態,實現了揚聲器阻抗大幅度降低時,繼續保持成比例增長的、超乎尋常的A類輸出功率,同時還有效改善了純A類電路效率低下的問題。零偏置授話器的另一個顯著特點是低頻豐富,適用性廣。
由于零偏置授話器的上述優點,廣泛應用于全數字助聽器和部分非線性可編程助聽器。
3. B類授話器(乙類授話器)使用乙類推挽放大器,放大器在芯片上。靜態工作電流小。有三個焊點,其中兩個為信號輸入端,一個為電源正極。
B類授話器相當于兩個A類授話器,B類授話器的電聲轉換效率較A類授話器大,最大為79%,比同型號A類授話器增高6dB,廣泛應用于大功率助聽器。該類授話器的缺點是在信號過零點處易產生交越失真,且體積較大。優點是功率大。
4.D類授話器 D類授話器在助聽器上的使用是在20世紀80年代,與A類、B類授話器不同的是D類授話器在授話器內部有一個D類放大器——數字模擬轉換器。D類授話器用脈寬調制技術用100kHz的高頻載波信號將模擬信號進行幅度調制轉換為數字信號后,傳至授話器的線圈。由于線圈平整了電流,同時振動膜不可能產生這么快的振動,授話器不能對這個高頻起響應,而只能將脈寬信息(也就是聲信號)解調出來,驅動膜片發聲。D類授話器有三個焊點,電源正負極及信號輸入端。D類授話器的電聲轉換功率最大可達到100%。
D類授話器的優點在于:靜態電流較小,總耗電量較小,失真較小,頻響范圍寬而平坦。主要缺點在于:由于授話器內部有放大器,易受靜電損傷及熱損傷,同時抗震性能不及A、B類。目前D類授話器使用壽命要明顯短于A、B類授話器。
四、授話器特性的分類
同類授話器電聲特性的分類一般按1kHz靈敏度大小、高頻部分阻尼的程度、高頻峰值的頻率位置來分。
五、授話器使用中應注意的問題
授話器是產生助聽器諧波失真的主要元件,它一般對助聽器噪聲影響較小。隨著輸出聲壓級的增大,失真也隨之增大。由于授話器的機械結構精細、輕巧,因而受到沖擊后,輕則壽命縮短,重則立即損壞,因此應盡量避免授話器受到沖擊。
另外,對于耳內式尤其是耳道式、深耳道式助聽器,由于授話器出聲孔深入外耳道,易受耵聹及耳道分泌物的影響而損壞。所以要使用助聽器防耵聹裝置。
在清洗助聽器表面時,要防止清洗劑如酒精進入授話器內部損壞振膜。