第三节 受话器

一、受话器的工作原理

受话器是一种将电能转换成声能的装置。经济型助听器一般采用动圈式结构的受话器，它的工作原理是电流流过受话器内部线圈产生磁力，带动膜片振动而发声。中高端助听器一般采用动铁式结构的受话器，它的工作原理与动圈式受话器不同，是通过一个结构精密的连接棒传导到一个微型振膜的中心点，从而产生振动并发声。动铁式受话器的优点是隔音和防漏音效果好，灵敏度高，失真小，频率响应曲线更稳定，体积更小。

图2-19显示了带阻尼的动铁式受话器剖面。电流通过围绕金属体的线圈把金属体转换成磁体，当电流改变方向时，金属电枢被两个永久的磁体交替地吸引和排斥。电枢很薄，可以被弯曲，所以电枢中弯曲臂的终端可以在磁体中自由地移动。电枢的自由终端与振膜通过驱动针相连，这样振膜也可以前后振动产生声音。这种传感器虽然结构简单，但可以获得更宽的频率响应，耗能少，磁场逸散少，空间占比小。

这种结构，一旦电枢离它所触及的磁体太远，受话器就会因输出过大而产生削峰。在受话器中使用大的振膜就可以获得大的输出，但会增加受话器的尺寸，或者使磁体分得更开，这要求更多的电流提供给受话器。

二、受话器的频率响应

因为电共振、机械共振、声共振会影响受话器的共振频率，所以受话器声管的材质、长度、直径都会对受话器的频率响应有影响，其中，增加声管的长度，减小声管的直径，会使受话器的频率响应移向低频。因此，受话器频率响应特性曲线的测量必须规定声管的长度、直径等。

(一)耳背式助听器受话器的频率响应

如图2-20所示，耳背式助听器受话器的频率响应大约在1kHz、3kHz、5kHz出现三个共振峰，这些共振峰主要是由传声管引起的，包括在助听器中的短管、耳钩和与耳模相连的灵活的管道，这些管道的总长度有40~70mm。

(二)耳道式助听器受话器的频率响应

如图2-20所示耳道式助听器受话器的频率响应只有两个共振峰，一个在2.2~3kHz，一个在5kHz。受话器在2.5~3kHz有共振峰是很理想的，它可以弥补由于助听器插入耳道后改变耳道的残余容积所产生的高频损失。助听器不同的共振频率可以通过使用不同型号的受话器来调整。

受话器与合适的传声管和阻尼耦合，可以获得整齐的、频率响应到8kHz或更宽的频响，获得很好的音质。

由于目前助听器的放大器、麦克风的频率响应宽度均能满足200Hz~8kHz的要求，因而助听器的频率响应宽度主要取决于受话器的频率响应宽度。

如图2-21所示受话器的频率响应特性受传声管长度的影响。由于耳背式助听器受话器需要通过耳钩、传声管、耳模把声音传到使用者的耳道，距离长，材质也不同，频率响应特性与耳内式助听器相差很大。

三、受话器的种类

目前，助听器所用受话器可分为四类。

(一)A类受话器(甲类受话器)

A类受话器一般使用A类放大器，放大器在芯片上有两个焊点。A类受话器的电声转换效率较低，最大为50%。A类受话器的优点是失真少、体积小，缺点是耗电大(因为静态工作电流较大)、声功率小。A类受话器的工作原理如图2-22所示。

(二)零偏置受话器

由于普通A类受话器一方面需要直流电流偏置，在空载时偏置电流引起的耗电量大；另一方面，受话器阻抗值是随频率变化的，例如标称200Ω的受话器，在某些频率下阻抗可能低至50Ω，这样负载电流过大，就很难实现放大器随时处于纯A类工作状态的设计目标，而有可能进入B类工作状态(见下文)。

零偏置受话器是靠电压输出驱动的，静态时不需要直流电流偏置，因而省电；再者，将纯A类放大器的固定电流偏置改为随信号大小和负载阻抗变动而自动调节的自适应偏置，使输出功率管始终处于导通状态，实现了受话器阻抗大幅度降低时继续保持成比例增长的、超乎寻常的A类输出功率，同时还有效改善了纯A类受话器电路效率低下的问题。零偏置受话器的另一个显著特点是低频丰富，适用性广。

由于零偏置受话器的上述优点，它被广泛应用于全数字助听器和部分非线性可编程助听器。

(三)B类受话器(乙类受话器)

B类受话器使用乙类推挽放大器，放大器在芯片上。B类受话器的静态工作电流小，有三个焊点，其中两个为信号输入端，一个为电源正极。B类受话器的工作原理如图2-22所示。

B类受话器相当于两个A类受话器，B类受话器的电声转换效率较A类受话器大，最大为79%，增益比同型号A类受话器高6dB，广泛应用于大功率助听器。该类受话器的缺点是在信号过零点处易产生交越失真，且体积较大；优点是功率大。

(四)D类受话器

D类受话器在助听器上的使用时间是在20世纪80年代，与A类、B类受话器不同的是D类受话器在内部有一个D类放大器——数/模转换器。D类受话器采用脉宽调制技术，用100kHz的高频载波信号将模拟信号进行幅度调制转换为数字信号后，传至受话器的线圈。由于线圈平整了电流，同时振膜不可能产生这么快的振动，受话器不能对这个高频起响应，而只能将脉宽信息(也就是声信号)解调出来，驱动膜片发声。D类受话器有三个焊点，即电源正负极及信号输入端。D类受话器的电声转换效率最大可达到100%。

D类受话器的优点在于静态电流较小，总耗电量较小，失真较小，频率响应范围宽而平坦；主要缺点在于：由于受话器内部有放大器，易受静电损伤及热损伤，同时抗震性能不及A、B类受话器。目前，D类受话器使用寿命要明显短于A、B类受话器。

随着数字放大器的普及，D类受话器已基本退出了助听器市场。

四、受话器特性的分类

受话器电声特性的分类一般按1kHz灵敏度大小、高频部分阻尼的程度、高频峰值的频率位置来分。图2-23为高频阻尼型受话器的频率响应。

五、受话器使用中应注意的问题

受话器是产生助听器谐波失真的主要元件，它一般对助听器噪声影响较小。

随着输出声压级的增大，失真程度也随之增大。由于受话器的机械结构精细、轻巧，因而受到冲击后，轻则寿命缩短，重则损坏，因此应尽可能避免受话器受到冲击。

另外，对于耳内式尤其是耳道式、深耳道式助听器，由于受话器出声孔深入外耳道，所以易受耵聍及中耳炎分泌物的影响而被损坏。耵聍对受话器的破坏主要是堵塞出声孔，耵聍进入振膜会产生失真，而油性耵聍中的酸性物质对振膜及线圈中的漆皮线有腐蚀性。中耳炎分泌物具有腐蚀性，极易损坏振膜及线圈。在实际使用中，个别用户助听器的受话器平均寿命不到2个月，正是由上述原因导致的。由于耳内式助听器堵塞了外耳道，加大了外耳道的湿度，有可能加重中耳炎的程度。因而，除了使用耵聍挡板外，还需要求助听器用户保持耳道清洁。严重的油性耳道及化脓性中耳炎患者选配耳道式或深耳道式助听器时应非常慎重。

六、关于受话器的频宽

受话器的频宽越窄，助听器越不容易产生声反馈啸叫，所以很多助听器会特意地限制受话器的输出频宽，常见的有效输出频宽为0.2~5.2kHz。但是，近年来随着助听器数字技术以及临床研究的深入，更多的助听器厂家开始强调“超级频宽”的应用。国际上的研究资料显示，一些听力损失者更喜欢频率补偿宽的助听器。卡尔森(Karlsen)、弗林(Flynn)和埃内罗特(Ener-oth)等听力学家比较了高频补偿达6kHz和8kHz的助听器用户，同一佩戴者在佩戴高频补偿范围不同的助听器后，在辅音识别能力和聆听自然程度上出现了明显的差别。实验证明，高频补偿越宽的助听器用户对辅音的分辨率更高，所以他们认为助听器高频补偿达8kHz的助听器用户言语理解能力更强，助听器的音质更自然。然而，如何做到助听器频响范围足够宽的同时助听器又没有声反馈，这是助听器需要解决的难题之一。

七、双受话器

双受话器是把两个A类零偏置受话器相对合在一起，共用一个外壳，与一个出声口连接，如图2-24所示。这种结构可以抵消单个受话器的横向振动及电磁辐射，提高了声输出。双受话器具有高输出、低振动、低磁辐射、低失真的优点，近几年来得以快速发展。表2-1中比较了受话器生产商楼氏公司的GR系列双受话器和类似尺寸的ED系列单受话器的性能。从表2-1中可以看出，两者之间尺寸接近；相同失真条件下GR系列双受话器输出更高；上下方向、横向、纵向振动强度，GR系列双受话器远小于ED系列单受话器，因而噪声更小，且不容易引起声反馈；上下方向、横向、纵向电磁辐射强度，GR系列双受话器远小于ED系列单受话器，因而对其他设备如无线通信设备干扰小。