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從上方查看揚(yáng)聲器芯片，顯示執(zhí)行器的其他隱藏排列。來源：Fraunhofer IPMS

我們希望現(xiàn)代技術(shù)在不損失質(zhì)量的情況下能使揚(yáng)聲器變得更小、更節(jié)能，而實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)需要技術(shù)創(chuàng)新。幾年來，弗勞恩霍夫光子微系統(tǒng)研究所（Fraunhofer Institute for Photonic Microsystems）IPMS一直在研究一種用于微型揚(yáng)聲器的新型節(jié)能致動(dòng)器系統(tǒng)。現(xiàn)在展示的原型超出了預(yù)期：在實(shí)際測(cè)試中，高音量和出色的音質(zhì)滿足了高能效。

由Fraunhofer IPMS單片集成執(zhí)行器和傳感器系統(tǒng)業(yè)務(wù)部經(jīng)理Bert Kaiser博士領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)多年來一直在研究用于無線微型揚(yáng)聲器的獨(dú)特執(zhí)行器系統(tǒng)。弗勞恩霍夫研究所將三個(gè)電極以共同的可移動(dòng)配置排列在光束上，首次展示了一種對(duì)稱彎曲傳感器，該傳感器體現(xiàn)了推挽原理并在低電壓下工作。

去年，第一種建模方法已經(jīng)在《微系統(tǒng)與納米工程》（Microsystems & Nanoengineering）雜志上發(fā)表。新論文現(xiàn)在顯示了第一個(gè)原型的測(cè)試結(jié)果，這些結(jié)果證實(shí)了理論方法的預(yù)測(cè)。

Bert Kaiser報(bào)告說：“通過在MEMS微型揚(yáng)聲器中實(shí)施我們的新型推挽式執(zhí)行器，我們特別證明了應(yīng)用的可行性。首款平衡微型揚(yáng)聲器在超過9個(gè)倍頻程（10 Hz至6.3 kHz）的寬頻率范圍內(nèi)表現(xiàn)出出色的音頻再現(xiàn)，失真因子小于1.2%。”

“因此，我們預(yù)計(jì)這種電極配置將刺激創(chuàng)新靜電致動(dòng)器的發(fā)展，并有廣泛的應(yīng)用。在這種情況下，同樣重要的是要提到硅制造技術(shù)與互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體技術(shù)兼容。”Bert Kaiser補(bǔ)充道。

Fraunhofer IPMS微型揚(yáng)聲器還承諾大幅降低功耗和峰值電流消耗。“使用現(xiàn)代入耳式設(shè)備的微型電池（通常為60 mAh），大部分電池預(yù)算都保留用于語音識(shí)別和無線連接等智能功能。”Kaiser解釋說。

這會(huì)將音頻播放系統(tǒng)的可用功率限制為一個(gè)小的個(gè)位數(shù)毫瓦數(shù)。“微型揚(yáng)聲器必須超越這一目標(biāo)，才能與傳統(tǒng)的電動(dòng)或平衡電樞揚(yáng)聲器競(jìng)爭(zhēng)。”業(yè)務(wù)部門經(jīng)理說。

創(chuàng)新的揚(yáng)聲器概念基于Fraunhofer IPMS的NED技術(shù)。來源：Fraunhofer IPMS

Fraunhofer IPMS微型揚(yáng)聲器中相對(duì)較低的信號(hào)電壓和低致動(dòng)器電容的組合使微型揚(yáng)聲器可以由連接到小型鋰聚合物或鋅空氣電池的小型高效致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)。揚(yáng)聲器芯片的總電容遠(yuǎn)小于1 nF。相比之下，壓電系統(tǒng)的電容值超過20 nF甚至150 nF。

“我們對(duì)該系統(tǒng)的進(jìn)一步研究還將側(cè)重于技術(shù)開發(fā)，以減少盡可能小的間隙距離，同時(shí)提高空間利用率。”Bert Kaiser總結(jié)道。