智慧喇叭是一款精巧、好用的裝置,可以播報天氣預報、訂購餐點或播放喜歡的歌曲。隨著消費者找到更多可以使用虛擬助理的地方,並將這些裝置放置到更多的空間中,同時,裝置的尺寸也正在不斷地縮小讓其外表不那麼顯眼。

可惜的是,喇叭的尺寸和輸出功率之間有著直接的關係。隨著智慧喇叭的系統尺寸下降,喇叭的尺寸也在縮小。而當喇叭縮小時,喇叭可產生的聲壓級也將降低,因為喇叭無法再處理那麼高的功率。雖然較小的也喇叭意味著更安靜的系統,但可能因此影響了清晰度,相對地也會降低終端使用者的滿意度,由於他們可能無法聽到房間內智慧喇叭的回應。

EDNT180820_TI_NP21P1

智慧喇叭可以在房間裡聽到你的聲音,但你能聽到它的嗎?

即便是價格適當合理,還是會購買到體積較小、性能較差的喇叭。換句話說,尺寸更小、更具吸引力、成本更低等這些消費者對智慧喇叭的需求,會間接地導致降低聲音輸出和音質的後果。

那麼有什麼選項可用於增加較小喇叭的輸出功率?

到目前為止,連續型功率設計方法將音訊放大器與喇叭的性能相結合。這種方法提供了足夠的功率來創造低頻和高頻,又不會損壞喇叭。然而,當喇叭尺寸縮小時,這也是聲音變小的原因。 因為喇叭愈小,聲音愈小。連續型功率設計陷阱的一個解決方案是使用喇叭保護放大器。這個方法可以在不改變工業設計、喇叭尺寸或成本的情況下提高音量和音質。

EDNT180820_TI_NP21P2

喇叭保護放大器提供較小體積的喇叭具有更大的音量

為什麼要煩惱喇叭呢?不像許多消費類電子產品,智慧喇叭是為了擷取音訊和播放聲音目的而製造。音訊播放系統中最重要的部分不是放大器,而是喇叭。喇叭保護放大器透過即時修改電子訊號,進而提升喇叭的性能。音響是一種可將電力轉換為磁力產生運動的機器,進而使喇叭振膜快速來回移動以產生聲音。

喇叭以低頻震動空氣,並以高頻散熱,但若兩者過多也會造成損壞。低頻率所產生的問題就是過度偏移,這時喇叭的音圈向前或向後移動太遠的話,便會損壞本身或喇叭的振膜。而當電力轉換成高速運動時,高頻率則會產生過多熱量導致喇叭損壞。太多的熱量會造成各種損壞:喇叭中的接合劑會融化,進而導致結構失效。同時,音圈中的磁鐵可能會消磁,音圈也可能會過熱而變形。

為了在不損壞喇叭的情況下提高性能,喇叭保護放大器除了採用複雜的訊號分析外,還可以使用喇叭模型,瞬間提供高達喇叭額定值5倍的峰值功率。這些演算法使峰值功率可用於喇叭,從而使輸出增加9dB至12dB,這比具有相同喇叭的傳統放大器的音量要大2至3倍左右。請參見圖3,其中顯示了典型智慧喇叭頻率響應方面的改進。欲進一步瞭解喇叭保護演算法的工作原理,請閱讀智慧放大器調諧指南。

EDNT180820_TI_NP21P3

喇叭保護放大器使傳統放大器的響度加倍

借助模型和訊號分析,這些演算法還能補償喇叭在一般和更高輸出下的頻率反應問題,提高音質和清晰度。喇叭保護放大器是一種經過驗證的技術,且廣泛應用於數百萬的智慧型手機、恆溫器和筆記型電腦中。