智慧喇叭其實不必那麼小

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（圖1）。

圖1.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（圖2）。

圖2.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。

圖3.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。查看TI的智慧放大器喇叭保護放大器，瞭解它們如何幫您解決智慧喇叭的問題。