音频培训-何鹏飞

研发中心何鹏飞音频知识培训提纲AGENDA一、MIC，REC/SPK单体知识介绍二、音频质量的评价三、常见音频问题及解决方法MIC单体知识驻极体MIC工作原理：如上图，MIC内部由一片单面涂有金属的振动膜与一个带有若干小孔贴有驻极体薄膜的金属电极（称为背极）构成。驻极体是一种能长久保持电极化状态的电介质，分布有自由电荷。R是FET(MIC的阻抗变换器或前置放大器)的输入电阻。背极板和振动膜共同组成一个平行板电容；由平行板电容器公式：C=ε·S/4πkd①；C=Q/V②得知，当一个电容器充有Q量的电荷，那么电容器两个极板（背极板和振膜）会形成一定的电压，振膜将在声压的作用下产生位移，产生Δd的变化，这样就会产生ΔC的变化，由于充电电荷又是固定不变的，电容量的改变使电容器的输出产生了相应的交变电场ΔV，交变电场作用于R就形成了与声波信号对应的电信号，从而将声音信号转变为电信号。MIC电路分析风险的特性FET场效应管是一个电压控制元件，漏极的输出电流受源极与栅极电压的控制。由于电容器的两个极是接到FET的S极和G极的，因此相当于FET的S极与G极之间加了一个Δv的变化量，FET的漏极电流I就产生一个ΔI的变化量，因此这个电流的变化量就在电阻RL上产生一个ΔV的变化量，这个电压的变化量就可以通过耦合电容C0输出给下一级电路，这个电压的变化量是由声压引起的，因此整个传声器就完成了一个声电的转换过程。MIC的主要技术参数灵敏度在1KHz的频率下，0.1Pa规定声压从话筒正面0°主轴上输入时，话筒的输出端开路输出电压，单位为10mV/Pa。灵敏度与输出阻抗有关。有时以分贝表示，并规定10V/Pa为0dB，因话筒输出一般为毫伏级，所以，其灵敏度的分贝值始终为负值。手机常用MIC的灵敏度如下：

焊线MIC为-42dB+/-3;插针的为-40dB+/-3;SMTMIC为-42dB+/-2频率响应

话筒0°主轴上灵敏度随频率而变化的特性。要求有合适的频响范围，且该范围内的特性曲线要尽量平滑，以改善音质和抑制声反馈。频响特性通常用通频带范围内的灵敏度相差的分贝数来表示。通频带范围愈宽，相差的分贝数愈少，表示话筒的频响特性愈好，也就是话筒的频率失真小。指向性

MIC对于不同方向来的声音灵敏度会有所不同，这称为话筒的方向性。方向性用传声器正面0°方向和背面180°方向上的灵敏度的差值来表示。用指向性可以把MIC分为全向型和单向型，手机常用的为全向型MIC。信噪比

S/N即信噪比，是MIC的灵敏度与在相同条件下传声器本身的噪声之比，详见产品手册，噪声主要是FET本身的噪声。手机MIC一般要求S/N>58DBREC&SPK单体知识Speaker结构剖面图原理；音圈被馈入信号电压后，产生电流，音圈切割磁力线，产生作用力带动振膜一起运动，从而牵扯连纸盆振动，再通过空气介质，将声波传送出去。REC,SPK的主要技术参数扬声器性能是电学、力学、声学、磁学等物理参数共同作用的结果，由鼓纸、弹波、音圈、磁路等关键零部件的性能共同确定，其中一些参数相互制约相互影响，因而必须综合考虑和设计。额定阻抗

扬声器额定阻抗也称标称阻抗值，即扬声器在共振峰后所呈现的最小阻抗，有4Ω、6Ω、8Ω、16Ω和32Ω等几种。

额定阻抗通常为扬声器音圈直流电阻的1.1倍左右,常用的手机听筒阻抗为32Ω，喇叭为8Ω。功率

扬声器的功率分为额定功率、最小功率、最大功率，单位均为W。

额定功率也称标称功率，是指扬声器长时间正常连续工作而无明显失真的输入平均电功率。

常用的听筒额定功率在10mW~30mW之间，喇叭的额定功率在0.5W~1.5W之间。

最小功率也称起步功率，是指扬声器能被推动工作的基准电功率值。

最大功率也称最大承载功率，是指扬声器短时间工作时所能承受的最大输入功率。

谐振频率（F0）低频谐振频率是指扬声器阻抗曲线第一个极大值对应的频率。

谐振频率是决定扬声器低频特性的重要参数，该值越低，扬声器重放低音的质感和力度也越好。

手机产品所用的喇叭，F0一般在400HZ~1KHZ之间，F0越低，越能体现低频效果。REC,SPK的主要技术参数续频率响应

扬声器的频率特性是指当输入扬声器的信号电压恒定不变时，扬声器有参考轴上的输出声压随输入信号的频率变化而变化的规律。扬声器的频响曲线是具有许多峰谷点的不规则连续曲线，将扬声器的谐振频率作为低频不限频率，而将频响曲线高频端的交点作为高频上限频率。低频下限与高频上限之间的频率范围。称为扬声器的有效频率范围。音频质量的评价声音是由振动产生的。所谓的声音频率，就是发声源的振动频率。频率的单位是赫兹，也就是1秒内振动的次数。大自然及人类可能制造出的声音，从1赫兹，到几十万赫兹，范围跨度极大，但并不是所有的声波振动，都是人耳能听到的。

人耳的可闻音域范围，是20赫兹到20000赫兹。20赫兹以下的声波，称为“次声波”，能量很强烈时，身体可以感觉到（比如地震的时候），但耳朵是听不到的。高于20000赫兹的称为“超声波”，人耳也听不到，但很多动物，如狗，蝙蝠，可以听到。不同频率给人耳的听觉20Hz～60Hz频率：这段频率影响音色的空间感，这是因为乐音的基音大多在这段频率以上。这段频率是房间或厅堂的谐振频率。如果这段频率表现的充分，会使人产生一种置身于大厅之中的感受；如果这段频率缺乏，音色会变得空虚；而如果这段频率过强，会产生一种嗡嗡的低频共振的声音，严重地影响了语音的清晰度和可懂度60Hz～100Hz：这段频率影响声音的混厚感，是低音的基音区。如果这段频率很丰满，音色会显得厚实、混厚感强。如果这段频率不足，音色会变得无力；而如果这段频率过强，音色会出现低频共振声，有轰鸣声的感觉。不同频率给人耳的听觉100Hz～150Hz频率：这段频率影响音色的丰满度。如果这段频率成分增强，就会产生一种房间共鸣的空间感、混厚感；如果这段频率成分缺少，音色会变得单薄、苍白；如果这段频率成分过强，音色将会显得浑浊，语音的清晰度变差。150Hz～300Hz频率：这段频率影响声音的力度，尤其是男声声音的力度。这段频率是男声声音的低频基音频率，同时也是乐音中和弦的根音频率。如果这段频率成分缺乏，音色会显得发软、发飘，语音则会变得软绵绵；如果这段频率成分过强，声音会变得生硬而不自然，且没有特色。300Hz～500Hz频率：这段频率是语音的主要音区频率。这段频率的幅度丰满，语音有力度。如果这段频率幅度不足，声音会显得空洞、不坚实；如果这段频率幅度过强，音色会变得单调，相对来说低频成分少了，高频成分也少了，语音会变成像电话中声音的音色一样，显得很单调。500Hz～1KHz频率：这段频率是人声的基音频率区域，是一个重要的频率范围。如果这段频率丰满，人声的轮廓明朗，整体感好；如果这段频率幅度不足，语音会产生一种收缩感；如果这段频率过强，语音就会产生一种向前凸出的感觉，使语音产生一种提前进人人耳的听觉感受。800Hz频率：这个频率幅度影响音色的力度。如果这个频率丰满，音色会显得强劲有力；如果这个频率不足，音色将会显得松弛，也就是800Hz以下的成分特性表现突出了，低频成分就明显；而如果这个频率过多了，则会产生喉音感。人人都有一个喉腔，人人都有一定的喉音，如果音色中的喉音成分过多了，则会失掉语音的个性、失掉音色美感。因此，音响师把这个频率称为"危险频率"不同频率给人耳的听觉1K～2KHz频率：这段频率范围通透感明显，顺畅感强。如果这段频率缺乏，音色则松散且音色脱节；如果这段频率过强，音色则有跳跃感。

2K～3KHz频率：这段频率是影响声音明亮度最敏感的频段，如果这段频率成分丰富，则音色的明亮度会增强，如果这段频率幅度不足，则音色将会变得朦朦胧胧；而如果这段频率成分过强，音色就会显得呆板、发硬、不自然.4KHz频率：这个频率的穿透力很强。人耳耳腔的谐振频率是1K～4KHz所以人耳对这个频率也是非常敏感的。如果空虚频率成分过少，听觉能力会变差，语音显得模糊不清了。如果这个频率成分过强了，则会产生咳声的感觉，例如当收音机接收电台频率不正时，播音员常发出的咳音声。4K~8KHz频率这段频率最影响语音的清晰度、明亮度、如果这频率成分缺少，音色则变得平平淡淡；如果这段频率成分过多，音色则变得尖锐，人声可能出现齿音。这段频率通常通过压限器来美化。8～12kHz是音乐的高音区，对音响的高频表现感觉最为敏感。适当突出（5dB以下）对音响的的层次和色彩有较大帮助，也会让人感到高音丰富。但是，太多的话会增加背景噪声，例如：系统（声卡、音源）的噪声会被明显地表现出来，同时也会让人感到声音发尖、发毛。如果这段缺乏的话，声音将缺乏感染力和活力。12kHz以上这段频率能够影响整体的色彩感，所谓小提琴的“松香味”就是由此段频率决定的，这段频率过于黯淡会导致乐器失去个性，过多则会产生毛刺感，在后期处理的时候，往往会通过激励器来美化这段频率语音客观评价标准•发送频率响应：Sendingfrequencyresponse(SFR)•发送响度评定值：Sendingloudnessrating(SLR)•接收频率响应：Receivingfrequencyresponse(RFR)•接收响度评定值：Receivingloudnessrating(RLR)•侧音掩蔽评定值：Sidetonemaskingrating(STMR)•电话声耦合损耗：Echoloss(EL)•稳定性储备：Stabilitymargin•发送失真：Sendingdistortion•接受失真：Receivingdistortion•静态发送噪音：Sendingidlenoise•静态接收噪音：ReceivingidlenoiseCTA送检主要测试项以上红色字体标识的项目为CTTL（中国泰尔实验室）必测项！通话的客观检测标准CTA重点检测项及合格标准*注:由于测试系统本身存在0.5dB的误差,所有测试项目的余量最好在1.5dB以上.接收响度评定值(RLR)——测试方法接收响度是指由电话网络PSTN(PublicSwitchingTelephoneNetwork)端送入一–16dBm0，频率从200HZ到4000HZ的电信号（在GSM测试此项目时则通过GSMAudioAnalyzer上产生此电信号）。此电信号经由电声转换后传到话机的受话器后发出的音压，通过人工耳所测到的声压值。此声压值是相对94dBSPL为0dB参考的量。CTA测试RFR模版接收灵敏度/频率响应(RFR)当RFR测试曲线在如图红色上下限范围之内则为PASS！实际测试效果较好的RFR曲线在实际的通话感受中，CTA的曲线效果并不好，声音偏尖锐。为了提高通话效果，一般都需要重新调整音频参数。在听筒单体不错的情况下，很多机型采用M型的音频曲线。M型RFR举例从以上几条曲线可以看出，大部分都会在500HZ附近和2-3K附近有一个凸起。主要是因为500HZ左右是语音的主要频率区域，欠缺会导致声音欠缺，不坚实。2-3K是影响声音明亮度最敏感的频段，所以不易衰减，此处丰富则声音明亮，清晰。欠缺会导致模糊不清。常见的音频问题TDD电流音产生原因：TDDnoise(TimeDivisionDistortionorTimeDivisionDuplex),所造成的原因为GSM手机射频发射模块端的功率放大每1/216.8（4.615ms）个发射讯号产生,在该讯号中包含在900MHz/1800MHz等讯号以及PA的包络线(我们所听到的”滴滴“声就是发射时产生的的包络线杂音,因为人的耳朵的听觉频率范围为20Hz~20KHz,217Hz正好是落在通话语音的频率范围内，很容易影响通话质量。产生途径：A:RF天线辐射耦合干扰RF信号耦合到一些较长的走线（音频部分）或离天线较近的线路或者器件上，在经过非线性电路（在手机上主要是芯片）后RF脉冲的包络被检波出来，形成音频干扰信号。所以在高频滤波电容的运用上就是要在RF信号进入芯片之前将其滤除或衰减，一旦被检波成音频信号就无法用滤波的方法消除.B:电源或其他RF信号传导干扰GSM是收发双工的，也就是只要处于通信状态，发射帧是连续发送的。PA在每次发射时对电池都会有一个burst大电流的需求,使的VBAT电源有周期性地被拉低，电源电路就会把这个噪声串到整个电路板上。此种干扰很难滤除,因为217Hz的频率实在是太低啦,又恰好与receiver的音频重叠在一起.无法从频率上分开信号与干扰.对于TDD的防护措施对于手机TDD，设计阶段常用保护措施和注意点：a.Rec，Mic差分走线要并行等长走，四周用地保护好，减少表层走线；b.走线，引线等尽量远离高功率处，Rf模块处等；另音频走线越短，被干扰的可能性也就越小。c.Avdd音频模拟电源要干净；d.Mic的偏置电源、地要保护好；e.音频滤波电容等的接地要保证充分接到主地；有问题时可尝试不同的容值来滤除不同频率的干扰；f.音频如果经过Fpc等，要保证Fpc上下屏蔽完整，不引入干扰；g.禁止音频滤波器件完全暴露在天线净空区域。（这样导致音频器件的地不能充分导到主地，且离天线太近）h.如果主板有空间，可以在输入和输出端各预留一两组滤波电容。g.选用PSRR较高的音频PA，尽量采用差分输入方式，放在屏蔽框内部。回音、啸叫产生原因：手机A与座机B建立通话，B说话结束后马上听到自己的声音，说明手机A产生了回音。手机上receiver与MIC之间通过空间环境反射,内部空气振动或外壳振动产生回环出现自激啸叫。啸叫是回音的极端情况。解决方法：

1：结构做密闭结构上密封不好是产生回音、啸叫最直接，最关键的原因。在设计初期，就应该保证麦克腔体密闭