雅兰仕工程师谈小音箱电子技术

Q2：在衡量一款音箱产品的时候，除了音质之外，动态范围也是一个重要指标。同样受物理定律限制，小箱体和小尺寸扬声器注定无法还原大动态效果。面对这种情况，小体积的笔记本电脑音箱在设计时应该如何去考虑呢？

郭：我们平时所听的节目中包含了各种音频信息——语音、歌曲、音乐。声音的动态范围即声音从弱变到强的范围，也与频率有关。动态范围大的频率区间是1000～6000Hz，动态范围的计量单位是分贝(dB)。在自然界中，每种物体或乐器的发音都有其动态范围，因此要高保真地重放这些声音就必须要求设备的动态范围足够大。一般语言的动态范围为20～40dB，歌曲与音乐的动态范围为40～60dB，交响乐的动态范围为70～120dB。普通多媒体音箱的动态范围好能大于60dB，而高保真音响的动态范围则要求大于90dB。

人的听感动态范围从大响度到小响度范围可达100万:1(即10^6倍)，听感的动态范围达120dB。理论上音频放大器的动态范围必须大于其播放节目源的动态范围，但事实上音箱扩声系统声音重放的动态范围由于受电子设备的限制，远比人耳的动态范围小。因此高动态范围一直是高级音响的目标。

然而以交响乐为例，其70～120dB动态量对小体积音箱中每声道只有3W多一点的功率放大器来说几乎是镜中花水中月。所以动态压缩扩展技术在这里就显得特别的重要了。动态压缩扩展的原理是当需要压缩时将信号的两端向中间挤压(小信号放大、大信号缩小)，在任意幅度间同比例变化(单位时间内)，相对提高了小信号的幅度。

自适应动态压缩扩展电路

扩展的原理则相同，只是方向相反而已。实际上我们可要根据实际的系统性能，并通过大量的听音试验来控制压缩或者扩展量来获得好的效果。动态压缩扩展还可以在播放来自不同途径、不同格式、采用不同压缩软件、经不同压缩比例压缩的信号电平相差很大的信号时，能保证一定的音量，即起到音量自动控制的作用。

Q3：受箱体容积限制，小体积音箱的功率通常较小。我们看到雅兰仕推出的笔记本电脑音箱几乎都采用USB供电设计，根据USB规范来看，USB接口只能提供500mA/5V的供电能力，这对于音箱来说够用吗？

郭：USB规范定义，USB接口可提供500mA/5V的供电能力。假设音箱放大器效率为100％时输出功率为1.25W×2，但由于存在功率损耗的因素，实际上是不能达到输出功率要求的。目前市面上某些USB笔记本电脑音箱，为了提高输出功率用4Ω甚至2Ω的负载，远远超出了USB供电能力范围，很容易导致笔记本电脑不能正常工作，或者是频繁死机。

智能化USB电源管理

雅兰仕的笔记本电脑音箱，在设计时把遵循USB规范列在首位，引入了智能化USB电源管理系统，无论在何种输出功率下，向USB端口获取的电流绝不会超出500mA。打破USB音响的功率限制，也使得产品的大音频输出功率可达10W×2。这一智能化系统采用了特殊设计，在箱体中加入了一块镍氢电池。一般音乐和语言节目下平均功率只有大功率的1/5到1/10。

在放音过程中，有很多时候总耗能小于USB理论输出功率(即耗电电流小于500mA)，此时部分电能将被储存在雅兰仕音箱中的镍氢电池中，如果放音过程瞬间耗电电流大于500mA，则超出部分由之前储存下来的电能补充。而如果耗电电流小于500mA，那么剩余的电量就会被储存在电池中以备下次使用。所以，在合理考虑USB能量与储存电能的设计下，我们的产品才能满足功率方面的需求。