مكبر الصوت

This article needs additional citations for verification. Please help improve this article by adding citations to reliable sources. Unsourced material may be challenged and removed. Find sources: "Loudspeaker" – news · newspapers · books · scholar · JSTOR (April 2024) (Learn how and when to remove this message)

مكبر الصوت (يُشار إليه عادةً باسم مكبر الصوت أو، بشكل أكثر اكتمالاً، نظام مكبر الصوت ) هو مزيج من محرك مكبر صوت واحد أو أكثر ، وغطاء ، وتوصيلات كهربائية (ربما تشمل شبكة تقاطع ). محرك مكبر الصوت هو محول كهربائي صوتي ^{[1] : 597} يحول إشارة صوتية كهربائية إلى صوت مماثل . ^[2]

يمكن النظر إلى المحرك كمحرك خطي متصل بغشاء يربط حركة هذا المحرك بحركة الهواء، أي الصوت. يتم تضخيم إشارة صوتية، عادةً من ميكروفون أو تسجيل أو بث إذاعي، إلكترونيًا إلى مستوى طاقة قادر على تشغيل هذا المحرك من أجل إعادة إنتاج الصوت المقابل للإشارة الإلكترونية الأصلية غير المضخمة. وبالتالي فإن هذه هي الوظيفة المعاكسة للميكروفون ؛ في الواقع، فإن محرك مكبر الصوت الديناميكي ، وهو النوع الأكثر شيوعًا، هو محرك خطي بنفس التكوين الأساسي للميكروفون الديناميكي الذي يستخدم مثل هذا المحرك في الاتجاه المعاكس، كمولد .

تم اختراع مكبر الصوت الديناميكي في عام 1925 بواسطة إدوارد دبليو كيلوج وتشيستر دبليو رايس . عندما يمر التيار الكهربائي من إشارة صوتية عبر ملفها الصوتي - وهو ملف من الأسلاك قادر على التحرك محوريًا في فجوة أسطوانية تحتوي على مجال مغناطيسي مركّز ينتجه مغناطيس دائم - يُجبر الملف على التحرك بسرعة ذهابًا وإيابًا بسبب قانون فاراداي للحث ؛ هذا يرتبط بحجاب حاجز أو مخروط مكبر صوت (حيث يكون عادةً مخروطي الشكل من أجل المتانة) على اتصال بالهواء، وبالتالي إنشاء موجات صوتية . بالإضافة إلى مكبرات الصوت الديناميكية، هناك العديد من التقنيات الأخرى الممكنة لإنشاء صوت من إشارة كهربائية، بعضها قيد الاستخدام التجاري.

لكي ينتج مكبر الصوت صوتًا بكفاءة، وخاصة عند الترددات المنخفضة، يجب أن يكون محرك مكبر الصوت مُحيِّرًا حتى لا يلغي الصوت المنبعث من مؤخرته الصوت (المقصود) من الأمام؛ ويتخذ هذا عمومًا شكل حاوية مكبر صوت أو خزانة مكبر صوت ، وهو صندوق مستطيل الشكل غالبًا مصنوع من الخشب، ولكن في بعض الأحيان يكون من المعدن أو البلاستيك. يلعب تصميم الحاوية دورًا صوتيًا مهمًا وبالتالي تحديد جودة الصوت الناتجة. تتضمن معظم أنظمة مكبرات الصوت عالية الدقة (الصورة على اليمين) نوعين أو أكثر من محركات مكبر الصوت، كل منها متخصص في جزء واحد من نطاق التردد المسموع . تسمى المحركات الأصغر القادرة على إعادة إنتاج أعلى ترددات الصوت مكبرات الصوت عالية التردد ، وتسمى تلك الخاصة بالترددات المتوسطة محركات متوسطة المدى وتلك الخاصة بالترددات المنخفضة مكبرات الصوت منخفضة التردد . في بعض الأحيان يتم تعزيز إعادة إنتاج أدنى الترددات (20–~50  هرتز ) بما يسمى مكبر الصوت الفرعي غالبًا في حاوية (كبيرة) خاصة به. في نظام مكبرات الصوت ثنائي الاتجاه أو ثلاثي الاتجاه (نظام مكبرات الصوت الذي يغطي نطاقين أو ثلاثة نطاقات تردد مختلفة)، توجد كمية صغيرة من الإلكترونيات السلبية تسمى شبكة التقاطع والتي تساعد في توجيه مكونات الإشارة الإلكترونية إلى مكبرات الصوت الأكثر قدرة على إعادة إنتاج تلك الترددات. في نظام مكبرات الصوت المزودة بالطاقة ، يتم دمج مكبر الصوت الذي يغذي مكبرات الصوت في العلبة نفسها؛ وقد أصبحت هذه الأجهزة شائعة بشكل متزايد خاصة كمكبرات صوت للكمبيوتر.

توجد مكبرات صوت أصغر حجمًا في أجهزة مثل أجهزة الراديو والتلفزيون ومشغلات الصوت المحمولة وأجهزة الكمبيوتر الشخصية ( مكبرات صوت الكمبيوتر ) وسماعات الرأس وسماعات الأذن . تُستخدم أنظمة مكبرات الصوت الأكبر حجمًا والأكثر صوتًا في أنظمة الصوت المنزلية ( أجهزة الاستريو ) والأدوات الموسيقية الإلكترونية وتعزيز الصوت في المسارح وقاعات الحفلات الموسيقية وفي أنظمة العناوين العامة .

قد يشير مصطلح مكبر الصوت إلى محولات فردية (المعروفة أيضًا باسم المحركات ) أو إلى أنظمة مكبرات صوت كاملة تتكون من حاوية ومحرك واحد أو أكثر.

لإعادة إنتاج نطاق واسع من الترددات بشكل مناسب ودقيق مع تغطية متساوية، تستخدم معظم أنظمة مكبرات الصوت أكثر من محرك واحد، وخاصة لمستوى ضغط الصوت الأعلى (SPL) أو الدقة القصوى. تُستخدم محركات فردية لإعادة إنتاج نطاقات تردد مختلفة. تسمى المحركات مكبرات الصوت الفرعية (للترددات المنخفضة جدًا)؛ ومكبرات الصوت (الترددات المنخفضة)؛ ومكبرات الصوت متوسطة المدى (الترددات المتوسطة)؛ ومكبرات الصوت عالية التردد (الترددات العالية)؛ وأحيانًا مكبرات الصوت عالية التردد الفائقة ، لأعلى الترددات المسموعة وما بعدها. تختلف مصطلحات محركات مكبرات الصوت المختلفة، اعتمادًا على التطبيق. في الأنظمة ثنائية الاتجاه، لا يوجد محرك متوسط ​​المدى، لذلك يتم تقسيم مهمة إعادة إنتاج أصوات النطاق المتوسط ​​بين مكبر الصوت منخفض التردد ومكبر الصوت عالي التردد. عند استخدام محركات متعددة في نظام ما، تقوم شبكة مرشح، تسمى كروس أوفر صوتي ، بفصل الإشارة الواردة إلى نطاقات تردد مختلفة وتوجيهها إلى المحرك المناسب. يُوصَف نظام مكبر الصوت الذي يحتوي على نطاقات تردد منفصلة بأنه مكبرات صوت ذات n اتجاه : سيحتوي النظام ثنائي الاتجاه على مكبر صوت منخفض التردد ومكبر صوت عالي التردد؛ يستخدم النظام ثلاثي الاتجاهات مكبر صوت منخفض التردد ومكبر صوت متوسط ​​التردد ومكبر صوت عالي التردد. يُطلق على مكبرات الصوت من النوع الموضح في الصورة مصطلح ديناميكي (اختصارًا لـ Electrodynamic) لتمييزها عن الأنواع الأخرى بما في ذلك مكبرات الصوت الحديدية المتحركة ومكبرات الصوت التي تستخدم أنظمة كهربائية ضغطية أو كهروستاتيكية .

قام يوهان فيليب رايس بتثبيت مكبر صوت كهربائي في هاتفه عام 1861؛ كان قادرًا على إعادة إنتاج نغمات واضحة، ولكن المراجعات اللاحقة يمكن أن تنتج أيضًا كلامًا مكتومًا . ^{[3] حصل} ألكسندر جراهام بيل على براءة اختراع لأول مكبر صوت كهربائي (نوع من الحديد المتحرك قادر على إعادة إنتاج كلام مفهوم) كجزء من هاتفه في عام 1876، والذي أعقبه في عام 1877 نسخة محسنة من إرنست سيمنز . خلال هذا الوقت، حصل توماس إديسون على براءة اختراع بريطانية لنظام يستخدم الهواء المضغوط كآلية تضخيم لأجهزة الفونوغراف الأسطوانية المبكرة الخاصة به، لكنه استقر في النهاية على البوق المعدني المألوف الذي يتم تشغيله بواسطة غشاء متصل بالقلم. في عام 1898، حصل هوراس شورت على براءة اختراع لتصميم مكبر صوت يعمل بالهواء المضغوط؛ ثم باع الحقوق إلى تشارلز بارسونز ، الذي حصل على العديد من براءات الاختراع البريطانية الإضافية قبل عام 1910. أنتجت بعض الشركات، بما في ذلك شركة فيكتور توكينج ماشين وباثي ، مشغلات أسطوانات باستخدام مكبرات صوت تعمل بالهواء المضغوط. إن تصميمات الهواء المضغوط محدودة بشكل كبير بسبب جودة الصوت الرديئة وعدم قدرتها على إعادة إنتاج الصوت بمستوى صوت منخفض. تم استخدام متغيرات التصميم لتطبيقات الخطاب العام ، ومؤخرًا، تم استخدام متغيرات أخرى لاختبار مقاومة معدات الفضاء لمستويات الصوت والاهتزاز العالية جدًا التي ينتجها إطلاق الصواريخ. ^[4]

اخترع أوليفر لودج أول مكبر صوت تجريبي بملف متحرك (يُسمى أيضًا ديناميكيًا ) في عام 1898. ^[5] تم تصنيع أول مكبرات صوت عملية بملف متحرك بواسطة المهندس الدنماركي بيتر إل. جينسن وإدوين بريدهام في عام 1915، في نابا، كاليفورنيا . ^[6] مثل مكبرات الصوت السابقة، استخدمت هذه الأبواق لتضخيم الصوت الناتج عن غشاء صغير. حُرم جينسن من براءات الاختراع. نظرًا لعدم نجاحهم في بيع منتجهم لشركات الهاتف، قاموا في عام 1915 بتغيير سوقهم المستهدف إلى أجهزة الراديو وأنظمة العناوين العامة ، وأطلقوا على منتجهم اسم ماجنافوكس . كان جينسن، لسنوات بعد اختراع مكبر الصوت، مالكًا جزئيًا لشركة ماجنافوكس. ^[7]

تم تسجيل مبدأ الملف المتحرك المستخدم بشكل شائع اليوم في مكبرات الصوت ببراءة اختراع في عام 1925 بواسطة إدوارد دبليو كيلوج وتشيستر دبليو رايس . والفرق الرئيسي بين المحاولات السابقة وبراءة الاختراع التي حصل عليها رايس وكيلوج هو تعديل المعلمات الميكانيكية لتوفير استجابة تردد مسطحة إلى حد معقول . ^[8]

استخدمت مكبرات الصوت الأولى هذه المغناطيسات الكهربائية ، وذلك لأن المغناطيسات الدائمة الكبيرة والقوية لم تكن متوفرة عمومًا بسعر معقول. تم تنشيط ملف المغناطيس الكهربائي، والذي يُسمى ملف المجال، بواسطة تيار يمر عبر زوج ثانٍ من التوصيلات بالسائق. عادةً ما كان هذا الملف يؤدي دورًا مزدوجًا، حيث يعمل أيضًا كملف خانق، لتصفية مصدر الطاقة للمكبر الذي تم توصيل مكبر الصوت به. ^[9] تم تخفيف تموج التيار المتردد في التيار من خلال عمل المرور عبر ملف الاختناق. ومع ذلك، كانت ترددات خط التيار المتردد تميل إلى تعديل الإشارة الصوتية المتجهة إلى ملف الصوت وإضافتها إلى الطنين المسموع. في عام 1930، قدم جينسن أول مكبر صوت تجاري ثابت المغناطيس؛ ومع ذلك، كانت المغناطيسات الحديدية الكبيرة والثقيلة في ذلك الوقت غير عملية وظلت مكبرات الصوت ذات الملف الميداني هي السائدة حتى توفر مغناطيسات ألنيكو خفيفة الوزن على نطاق واسع بعد الحرب العالمية الثانية.

في ثلاثينيات القرن العشرين، بدأ مصنعو مكبرات الصوت في الجمع بين اثنين وثلاثة مكبرات صوت أو مجموعات من مكبرات الصوت، كل منها مُحسَّن لنطاق تردد مختلف من أجل تحسين استجابة التردد وزيادة مستوى ضغط الصوت. ^[10] في عام 1937، تم تقديم أول نظام مكبر صوت قياسي لصناعة الأفلام، "نظام Shearer Horn للمسارح"، ^[11] وهو نظام ثنائي الاتجاه، بواسطة شركة Metro-Goldwyn-Mayer . استخدم أربعة مكبرات صوت منخفضة التردد مقاس 15 بوصة، وشبكة تقاطع مضبوطة على 375 هرتز، وبوق واحد متعدد الخلايا مع مكبرين ضغط يوفران الترددات العالية. لعب جون كينيث هيلارد وجيمس بولوغ لانسينج ودوجلاس شيرر أدوارًا في إنشاء النظام. في معرض نيويورك العالمي لعام 1939 ، تم تركيب نظام مخاطبة عامة ثنائي الاتجاه كبير جدًا على برج في فلاشينج ميدوز . تم تصميم مكبرات الصوت الثمانية منخفضة التردد مقاس 27 بوصة بواسطة رودي بوزاك في دوره كمهندس رئيسي لشركة سينوداغراف. من المحتمل أن تكون مكبرات الصوت عالية التردد من صنع ويسترن إلكتريك . ^[12]

قدمت شركة Altec Lansing طراز 604 ، والذي أصبح أشهر مكبر صوت متحد المحور دوبلكس ، في عام 1943. وقد تضمن هذا الطراز بوقًا عالي التردد يرسل الصوت عبر ثقب في قطعة القطب في مكبر صوت مقاس 15 بوصة لأداء قريب من نقطة المصدر. ^[13] تم بيع نظام مكبر الصوت "صوت المسرح" من شركة Altec لأول مرة في عام 1945، حيث قدم تماسكًا ووضوحًا أفضل عند مستويات الإخراج العالية اللازمة في دور السينما. ^[14] بدأت أكاديمية فنون وعلوم الصور المتحركة على الفور في اختبار خصائصه الصوتية؛ حيث جعلته معيارًا لصناعة دور السينما في عام 1955. ^[15]

في عام 1954، طور إدغار فيلشور مبدأ التعليق الصوتي لتصميم مكبرات الصوت. وقد سمح هذا باستجابة أفضل للباس مقارنة بما كان يمكن الحصول عليه سابقًا من مكبرات الصوت المثبتة في خزانات أكبر. ^[16] وقد شكل هو وشريكه هنري كلوس شركة Acoustic Research لتصنيع وتسويق أنظمة مكبرات الصوت باستخدام هذا المبدأ. ^[17] وفي وقت لاحق، أدت التطورات المستمرة في تصميم العلبة والمواد إلى تحسينات كبيرة في الصوت. ^[18]

إن التحسينات الأكثر بروزًا حتى الآن في برامج التشغيل الديناميكية الحديثة ومكبرات الصوت التي تستخدمها هي تحسينات في مواد المخروط، وإدخال مواد لاصقة ذات درجات حرارة أعلى، وتحسين مواد المغناطيس الدائم ، وتحسين تقنيات القياس، والتصميم بمساعدة الكمبيوتر ، وتحليل العناصر المحدودة. عند الترددات المنخفضة، تم استخدام نظرية الشبكة الكهربائية للمعلمات Thiele/Small لتحسين تآزر برنامج تشغيل الجهير والعلبة منذ أوائل السبعينيات. ^[19]

يتضمن تصميم نظام مكبر الصوت تصورات ذاتية للجرس وجودة الصوت والقياسات والتجارب. ^{[23] [24] [25]} يتم تعديل التصميم لتحسين الأداء باستخدام مزيج من النظرية المغناطيسية والصوتية والميكانيكية والكهربائية وعلوم المواد ، ويتم تتبعه بقياسات عالية الدقة وملاحظات المستمعين ذوي الخبرة. بعض المشكلات التي يجب على مصممي مكبر الصوت والسائق مواجهتها هي التشويه، والفصوص الصوتية ، وتأثيرات الطور، والاستجابة خارج المحور، وتحف التقاطع. يمكن للمصممين استخدام غرفة خالية من الصدى لضمان إمكانية قياس مكبر الصوت بشكل مستقل عن تأثيرات الغرفة، أو أي من التقنيات الإلكترونية العديدة التي تحل إلى حد ما محل مثل هذه الغرف. يتجنب بعض المطورين الغرف الخالية من الصدى لصالح إعدادات الغرفة القياسية المحددة التي تهدف إلى محاكاة ظروف الاستماع في الحياة الواقعية.

توفر مكبرات الصوت الكهروديناميكية الفردية أفضل أداء لها ضمن نطاق تردد محدود. وعادة ما يتم دمج مكبرات الصوت المتعددة (مثل مكبرات الصوت الفرعية ومكبرات الصوت منخفضة التردد ومكبرات الصوت متوسطة المدى ومكبرات الصوت عالية التردد) في نظام مكبر صوت كامل لتوفير أداء يتجاوز هذا القيد. وأكثر أنظمة إشعاع الصوت استخدامًا هي مكبرات الصوت المخروطية والقبة والبوقية.

إن مكبر الصوت ذو النطاق الكامل أو الواسع هو مكبر صوت مصمم للاستخدام بمفرده لإعادة إنتاج قناة صوتية دون مساعدة من مكبرات صوت أخرى، وبالتالي يجب أن يغطي نطاق التردد الصوتي المطلوب للتطبيق. هذه مكبرات الصوت صغيرة، وعادة ما يتراوح قطرها بين 3 إلى 8 بوصات (7.6 إلى 20.3 سم) للسماح باستجابة تردد عالية معقولة، ومصممة بعناية لإعطاء خرج منخفض التشويه عند الترددات المنخفضة، على الرغم من انخفاض مستوى الإخراج الأقصى. توجد مكبرات الصوت ذات النطاق الكامل، على سبيل المثال، في أنظمة العناوين العامة، وأجهزة التلفزيون، وأجهزة الراديو الصغيرة، وأجهزة الاتصال الداخلي، وبعض مكبرات صوت الكمبيوتر .

في أنظمة مكبرات الصوت عالية الدقة ، يمكن أن يؤدي استخدام مكبرات الصوت واسعة النطاق إلى تجنب التفاعلات غير المرغوب فيها بين مكبرات الصوت المتعددة الناجمة عن موقع مكبر الصوت غير المتزامن أو مشكلات شبكة التقاطع، ولكن قد يحد أيضًا من استجابة التردد وقدرات الإخراج (خاصة عند الترددات المنخفضة). قد تتطلب أنظمة مكبرات الصوت عالية الدقة المبنية بمكبرات صوت واسعة النطاق حاويات كبيرة ومعقدة أو باهظة الثمن للوصول إلى الأداء الأمثل.

غالبًا ما تستخدم مكبرات الصوت ذات النطاق الكامل مخروطًا إضافيًا يسمى whizzer : وهو مخروط صغير وخفيف متصل بالمفصل بين الملف الصوتي والمخروط الأساسي. يعمل مخروط whizzer على توسيع استجابة التردد العالي للمكبر ويوسع اتجاهه للتردد العالي، والذي لولا ذلك لكان ضيقًا للغاية بسبب فشل مادة المخروط ذات القطر الخارجي في مواكبة الملف الصوتي المركزي عند الترددات الأعلى. يتم تصنيع المخروط الرئيسي في تصميم whizzer بحيث ينثني أكثر في القطر الخارجي منه في المنتصف. والنتيجة هي أن المخروط الرئيسي يوفر ترددات منخفضة ويساهم مخروط whizzer في معظم الترددات الأعلى. نظرًا لأن مخروط whizzer أصغر من الحجاب الحاجز الرئيسي، فإن تشتت الإخراج عند الترددات العالية يتحسن نسبيًا مقارنة بغشاء واحد أكبر مكافئ.

تُستخدم مكبرات الصوت ذات النطاق المحدود أيضًا بمفردها، وعادةً ما توجد في أجهزة الكمبيوتر والألعاب وأجهزة الراديو ذات الساعة . وتكون هذه مكبرات الصوت أقل تعقيدًا وأقل تكلفة من مكبرات الصوت ذات النطاق الواسع، وقد تكون معرضة للخطر بشكل كبير بحيث لا تتناسب مع مواقع التركيب الصغيرة للغاية. وفي هذه التطبيقات، تكون جودة الصوت ذات أولوية منخفضة.

مكبر الصوت الفرعي هو محرك مكبر صوت يستخدم فقط للجزء الأدنى من طيف الصوت: عادةً أقل من 200 هرتز لأنظمة المستهلك، ^[26] أقل من 100 هرتز للصوت الحي الاحترافي، ^[27] وأقل من 80 هرتز في أنظمة THX المعتمدة. ^[28] نظرًا لأن النطاق المقصود للترددات محدود، فإن تصميم نظام مكبر الصوت الفرعي يكون عادةً أبسط في كثير من النواحي مقارنة بمكبرات الصوت التقليدية، وغالبًا ما يتكون من محرك واحد محاط بغلاف مناسب. نظرًا لأن الصوت في نطاق التردد هذا يمكن أن ينحني بسهولة حول الزوايا عن طريق الانعراج ، فلا يتعين على فتحة مكبر الصوت مواجهة الجمهور، ويمكن تركيب مكبرات الصوت الفرعية في الجزء السفلي من الغلاف، مواجهة للأرضية. يتم تخفيف ذلك من خلال قيود السمع البشري عند الترددات المنخفضة؛ لا يمكن تحديد مكان مثل هذه الأصوات في الفضاء، بسبب أطوالها الموجية الكبيرة مقارنة بالترددات الأعلى التي تنتج تأثيرات تفاضلية في الأذنين بسبب التظليل الذي يحدثه الرأس، والحيود حوله، وكلاهما نعتمد عليهما للحصول على أدلة تحديد الموقع.

لإعادة إنتاج نغمات الجهير المنخفضة بدقة، يجب أن تكون أنظمة مكبرات الصوت الفرعية مبنية بشكل متين ومدعمة بشكل صحيح لتجنب الأصوات غير المرغوب فيها من اهتزازات الخزانة. ونتيجة لذلك، تكون مكبرات الصوت الفرعية الجيدة ثقيلة جدًا عادةً. تتضمن العديد من أنظمة مكبرات الصوت الفرعية مكبرات طاقة مدمجة ومرشحات إلكترونية دون الصوتية ، مع عناصر تحكم إضافية ذات صلة بإعادة إنتاج التردد المنخفض (على سبيل المثال مقبض كروس أوفر ومفتاح طور). تُعرف هذه المتغيرات باسم مكبرات الصوت الفرعية النشطة أو المزودة بالطاقة . ^[29] على النقيض من ذلك، تتطلب مكبرات الصوت الفرعية السلبية تضخيمًا خارجيًا.

في التركيبات النموذجية، تكون مكبرات الصوت الفرعية منفصلة فعليًا عن بقية خزائن مكبرات الصوت. وبسبب تأخير الانتشار والموضع، قد يكون خرجها خارج الطور مع بقية الصوت. وبالتالي، غالبًا ما يكون لمضخم الطاقة الخاص بمكبر الصوت الفرعي تعديل تأخير الطور والذي يمكن استخدامه لتحسين أداء النظام ككل. تُستخدم مكبرات الصوت الفرعية على نطاق واسع في أنظمة تعزيز الصوت للحفلات الموسيقية الكبيرة والأماكن متوسطة الحجم. غالبًا ما يتم بناء خزائن مكبر الصوت الفرعي بمنفذ انعكاس الجهير ، وهي ميزة تصميمية تعمل إذا تم تصميمها بشكل صحيح على تحسين أداء الجهير وزيادة الكفاءة.

مكبر الصوت هو مكبر صوت يعمل على إعادة إنتاج الترددات المنخفضة. يعمل مكبر الصوت مع خصائص حاوية مكبر الصوت لإنتاج ترددات منخفضة مناسبة. تستخدم بعض أنظمة مكبرات الصوت مكبر صوت لأقل الترددات، وفي بعض الأحيان يكون ذلك كافياً لعدم الحاجة إلى مكبر صوت منخفض التردد. بالإضافة إلى ذلك، تستخدم بعض مكبرات الصوت مكبر الصوت للتعامل مع الترددات المتوسطة، مما يؤدي إلى التخلص من مكبر الصوت متوسط ​​المدى.

مكبر الصوت متوسط ​​المدى هو محرك مكبر صوت يعيد إنتاج نطاق من الترددات يتراوح عمومًا بين 1-6 كيلوهرتز، أو ما يُعرف بالترددات المتوسطة (بين مكبر الصوت منخفض التردد ومكبر الصوت عالي التردد). يمكن صنع أغشية محرك المدى المتوسط ​​من الورق أو المواد المركبة ويمكن أن تكون محركات إشعاع مباشرة (مثل مكبرات الصوت منخفضة التردد الأصغر حجمًا) أو يمكن أن تكون محركات ضغط (مثل بعض تصميمات مكبر الصوت عالي التردد). إذا كان محرك المدى المتوسط ​​عبارة عن مشع مباشر، فيمكن تركيبه على الحاجز الأمامي لغلاف مكبر الصوت، أو إذا كان محرك ضغط، يتم تركيبه عند حلق البوق لزيادة مستوى الإخراج والتحكم في نمط الإشعاع.

مكبر الصوت عالي التردد هو محرك عالي التردد يعيد إنتاج أعلى الترددات في نظام مكبر الصوت. تتمثل إحدى المشكلات الرئيسية في تصميم مكبر الصوت عالي التردد في تحقيق تغطية صوتية زاوية واسعة (استجابة خارج المحور)، حيث يميل الصوت عالي التردد إلى ترك مكبر الصوت في حزم ضيقة. تُستخدم مكبرات الصوت عالية التردد ذات القبة الناعمة على نطاق واسع في أنظمة الاستريو المنزلية، كما أن محركات الضغط المحملة بالبوق شائعة في تعزيز الصوت الاحترافي. اكتسبت مكبرات الصوت عالية التردد الشريطية شعبية حيث تمت زيادة قوة خرج بعض التصميمات إلى مستويات مفيدة لتعزيز الصوت الاحترافي، ونمط خرجها واسع في المستوى الأفقي، وهو نمط له تطبيقات ملائمة في صوت الحفلات الموسيقية. ^[30]

مكبر الصوت المحوري هو مكبر صوت به مكبران مركزيان أو أكثر. تم إنتاج مكبرات الصوت المحورية بواسطة Altec و Tannoy و Pioneer و KEF وSEAS وB&C Speakers وBMS و Cabasse و Genelec . ^[31]

يُستخدم جهاز الكروس أوفر في أنظمة مكبرات الصوت متعددة السائقين ، وهو عبارة عن مجموعة من المرشحات التي تفصل إشارة الإدخال إلى نطاقات تردد مختلفة وفقًا لمتطلبات كل سائق. وبالتالي، تتلقى السائقين الطاقة فقط في نطاق التردد الصوتي الذي صُمموا من أجله، وبالتالي تقليل التشوهات في السائقين والتداخل بينهم. يمكن أن تكون أجهزة الكروس أوفر سلبية أو نشطة .

التقاطع السلبي هو دائرة إلكترونية تستخدم مزيجًا من مقاومات ومحثات ومكثفات واحدة أو أكثر . يتم دمج هذه المكونات لتشكيل شبكة مرشح وغالبًا ما يتم وضعها بين مكبر الصوت ذي النطاق الترددي الكامل ومشغلات مكبر الصوت لتقسيم إشارة مكبر الصوت إلى نطاقات التردد اللازمة قبل توصيلها إلى المشغلات الفردية. لا تحتاج دوائر التقاطع السلبي إلى طاقة خارجية تتجاوز إشارة الصوت نفسها، ولكن لها بعض العيوب: فقد تتطلب محاثات ومكثفات أكبر بسبب متطلبات التعامل مع الطاقة. على عكس التقاطع النشط الذي يتضمن مكبرًا مدمجًا، فإن التقاطع السلبي له توهين متأصل داخل نطاق التمرير ، مما يؤدي عادةً إلى انخفاض عامل التخميد قبل ملف الصوت. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

التقاطع النشط هو دائرة ترشيح إلكترونية تقسم الإشارة إلى نطاقات تردد فردية قبل تضخيم الطاقة، وبالتالي تتطلب مكبر طاقة واحدًا على الأقل لكل نطاق. ^{[ بحاجة لمصدر ]} يمكن أيضًا استخدام الترشيح السلبي بهذه الطريقة قبل تضخيم الطاقة، لكنه حل غير شائع، كونه أقل مرونة من الترشيح النشط. تُعرف أي تقنية تستخدم ترشيح التقاطع متبوعًا بالتضخيم باسم التضخيم الثنائي، والتضخيم الثلاثي، والتضخيم الرباعي، وما إلى ذلك، اعتمادًا على الحد الأدنى لعدد قنوات التضخيم. ^[32]

تستخدم بعض تصميمات مكبرات الصوت مزيجًا من الترشيح المتبادل السلبي والنشط، مثل التقاطع السلبي بين برامج التشغيل ذات التردد المتوسط ​​والعالي والتقاطع النشط لبرامج التشغيل ذات التردد المنخفض. ^{[33] [34]}

يتم تركيب أجهزة التقاطع السلبية عادة داخل صناديق مكبرات الصوت وهي أكثر أنواع أجهزة التقاطع شيوعًا للاستخدام المنزلي والمنخفض الطاقة. في أنظمة الصوت في السيارة، قد تكون أجهزة التقاطع السلبية في صندوق منفصل، وهو أمر ضروري لاستيعاب حجم المكونات المستخدمة. قد تكون أجهزة التقاطع السلبية بسيطة للتصفية ذات الترتيب المنخفض، أو معقدة للسماح بمنحدرات شديدة مثل 18 أو 24 ديسيبل لكل أوكتاف. يمكن أيضًا تصميم أجهزة التقاطع السلبية للتعويض عن الخصائص غير المرغوب فيها لرنين السائق أو البوق أو العلبة، وقد يكون من الصعب تنفيذها بسبب تفاعل المكونات. أجهزة التقاطع السلبية، مثل وحدات السائق التي تغذيها، لها حدود للتعامل مع الطاقة، ولديها خسائر في الإدخال ، وتغير الحمل الذي يراه مكبر الصوت. التغييرات هي مسائل تثير قلق الكثيرين في عالم الصوتيات عالية الدقة. ^{[ بحاجة لمصدر ]} عندما تكون هناك حاجة إلى مستويات خرج عالية، فقد تكون أجهزة التقاطع النشطة هي المفضلة. قد تكون عمليات التقاطع النشطة عبارة عن دوائر بسيطة تحاكي استجابة شبكة سلبية أو قد تكون أكثر تعقيدًا، مما يسمح بإجراء تعديلات صوتية مكثفة. قد تتضمن بعض عمليات التقاطع النشطة، عادةً أنظمة إدارة مكبرات الصوت الرقمية، إلكترونيات وضوابط لمحاذاة دقيقة للمرحلة والوقت بين نطاقات التردد، والمعادلة، وضغط النطاق الديناميكي والحد منه . ^{[ بحاجة لمصدر ]}

تتكون أغلب أنظمة مكبرات الصوت من مكبرات صوت مثبتة في حاوية أو خزانة. ويتلخص دور الحاوية في منع الموجات الصوتية الصادرة من الجزء الخلفي من مكبر الصوت من التداخل بشكل مدمر مع الموجات الصوتية الصادرة من الأمام. وتكون الموجات الصوتية الصادرة من الخلف غير متوافقة مع الموجات الصوتية الصادرة من الأمام بمقدار 180 درجة، وبالتالي فإنها تتسبب عادةً في إلغاءات تؤدي إلى تدهور مستوى وجودة الصوت بشكل كبير عند الترددات المنخفضة.

أبسط طريقة لتثبيت السائق هي لوحة مسطحة ( حاجز ) مع تثبيت السائقين في فتحات بها. ومع ذلك، في هذا النهج، يتم إلغاء ترددات الصوت ذات الطول الموجي الأطول من أبعاد الحاجز لأن الإشعاع المضاد للطور من الجزء الخلفي للمخروط يتداخل مع الإشعاع من الأمام. مع لوحة كبيرة بشكل لا نهائي، يمكن منع هذا التداخل تمامًا. يمكن لصندوق محكم الإغلاق كبير بما فيه الكفاية أن يقترب من هذا السلوك. ^{[35] [36]}

نظرًا لأن الألواح ذات الأبعاد اللانهائية مستحيلة، فإن معظم الحاويات تعمل عن طريق احتواء الإشعاع الخلفي من الحجاب الحاجز المتحرك. تعمل الحاوية المغلقة على منع انتقال الصوت المنبعث من الجزء الخلفي من مكبر الصوت عن طريق حصر الصوت في صندوق صلب ومحكم الغلق. تشمل التقنيات المستخدمة لتقليل انتقال الصوت عبر جدران الخزانة جدران خزانة أكثر سمكًا، ودعامات داخلية ومواد جدران ضائعة.

ومع ذلك، فإن العلبة الصلبة تعكس الصوت داخليًا، والذي يمكن بعد ذلك نقله مرة أخرى عبر غشاء مكبر الصوت - مما يؤدي مرة أخرى إلى تدهور جودة الصوت. يمكن تقليل ذلك عن طريق الامتصاص الداخلي باستخدام مواد ماصة مثل صوف الزجاج أو الصوف أو حشو الألياف الاصطناعية، داخل العلبة. يمكن أيضًا تصميم الشكل الداخلي للعلبة لتقليل ذلك عن طريق عكس الأصوات بعيدًا عن غشاء مكبر الصوت، حيث يمكن بعد ذلك امتصاصها.

تعمل أنواع أخرى من العلبة على تغيير إشعاع الصوت الخلفي بحيث يمكن إضافته بشكل بناء إلى الناتج من مقدمة المخروط. غالبًا ما تُستخدم التصميمات التي تفعل ذلك (بما في ذلك انعكاس الجهير ، والمبرد السلبي ، وخط النقل ، وما إلى ذلك) لتمديد استجابة التردد المنخفض الفعّالة وزيادة خرج التردد المنخفض للسائق.

ولجعل الانتقال بين السائقين سلسًا قدر الإمكان، حاول مصممو النظام محاذاة السائقين زمنيًا عن طريق تحريك موقع أو أكثر من مواقع تثبيت السائقين للأمام أو للخلف بحيث يكون المركز الصوتي لكل سائق في نفس المستوى الرأسي. وقد يتضمن هذا أيضًا إمالة السائق للخلف، أو توفير تركيب حاوية منفصلة لكل سائق، أو استخدام تقنيات إلكترونية لتحقيق نفس التأثير. وقد أسفرت هذه المحاولات عن بعض تصميمات الخزانة غير العادية.

يمكن أن يتسبب مخطط تركيب مكبر الصوت (بما في ذلك الخزانات) أيضًا في حدوث حيود، مما يؤدي إلى حدوث ذروات وانخفاضات في استجابة التردد. وعادةً ما تكون المشكلة أعظم عند الترددات الأعلى، حيث تكون الأطوال الموجية مماثلة لأبعاد الخزانة أو أصغر منها.

مكبرات الصوت ذات البوق هي أقدم أشكال أنظمة مكبرات الصوت. يعود استخدام الأبواق كمكبرات صوت لتضخيم الصوت إلى القرن السابع عشر على الأقل، ^[37] واستُخدمت الأبواق في الجرامفونات الميكانيكية منذ عام 1877. تستخدم مكبرات الصوت ذات البوق موجهًا مشكّلًا أمام أو خلف السائق لزيادة اتجاه مكبر الصوت وتحويل حالة القطر الصغير والضغط العالي عند سطح مخروط السائق إلى حالة القطر الكبير والضغط المنخفض عند فوهة البوق. يؤدي هذا إلى تحسين التوافق الصوتي - الكهربائي / الميكانيكي بين السائق والهواء المحيط، مما يزيد من الكفاءة، ويركز الصوت على منطقة أضيق.

يجب اختيار حجم الحلق والفم وطول البوق، بالإضافة إلى معدل توسيع المنطقة على طوله بعناية لتتناسب مع السائق لتوفير وظيفة التحويل هذه بشكل صحيح على مدى مجموعة من الترددات. ^[أ] يحدد طول ومساحة الفم المقطعية المطلوبة لإنشاء بوق جهير أو فرعي بوقًا يبلغ طوله عدة أقدام. يمكن للأبواق المطوية تقليل الحجم الإجمالي، لكنها تجبر المصممين على تقديم تنازلات وقبول زيادة التكلفة ومضاعفات البناء. لا تطوي بعض تصميمات الأبواق بوق التردد المنخفض فحسب، بل تستخدم الجدران في زاوية الغرفة كامتداد لفم البوق. في أواخر الأربعينيات من القرن العشرين، لم تكن الأبواق التي تشغل أفواهها مساحة كبيرة من جدار الغرفة غير معروفة بين عشاق أجهزة الصوت عالي الدقة. أصبحت التركيبات بحجم الغرفة أقل قبولًا عندما كانت هناك حاجة إلى اثنين أو أكثر.

يمكن أن تصل حساسية مكبر الصوت المزود ببوق إلى 110 ديسيبل عند 2.83 فولت (1 وات عند 8 أوم) على مسافة متر واحد. وهذا يمثل زيادة مائة ضعف في الناتج مقارنة بمكبر صوت مصنف بحساسية 90 ديسيبل وهو أمر لا يقدر بثمن في التطبيقات التي تتطلب مستويات صوت عالية أو تكون طاقة مكبر الصوت محدودة.

مكبر الصوت ذو خط النقل هو تصميم لغطاء مكبر الصوت يستخدم خط نقل صوتي داخل الخزانة، مقارنة بالتصميمات البسيطة القائمة على الغطاء. فبدلاً من الارتداد في غطاء مخفف بسيط إلى حد ما، يتم توجيه الصوت من الجزء الخلفي لمكبر الصوت الجهير إلى مسار مخفف طويل (مطوي عمومًا) داخل غطاء مكبر الصوت، مما يسمح بتحكم أكبر واستخدام فعال لطاقة مكبر الصوت.

تستخدم معظم مكبرات الصوت المنزلية عالية الدقة نقطتي توصيل للتوصيل بمصدر الإشارة (على سبيل المثال، بمكبر الصوت أو جهاز الاستقبال ). لقبول توصيل الأسلاك، قد يحتوي غلاف مكبر الصوت على أعمدة ربط أو مشابك زنبركية أو مقبس تثبيت على اللوحة. إذا لم يتم توصيل الأسلاك الخاصة بزوج من مكبرات الصوت فيما يتعلق بالقطبية الكهربائية المناسبة ، ^[ب] يُقال إن مكبرات الصوت خارج الطور أو بشكل أكثر دقة خارج القطبية . ^{[38] [39]} في حالة وجود إشارات متطابقة، تكون الحركة في مخروط مكبر الصوت خارج القطبية في الاتجاه المعاكس للآخرين. يتسبب هذا عادةً في إلغاء المواد أحادية الصوت في التسجيل الاستريو، وتقليل مستواها، وجعل تحديد موقعها أكثر صعوبة، وكل ذلك بسبب التداخل المدمر للموجات الصوتية. يكون تأثير الإلغاء أكثر وضوحًا عند الترددات التي يتم فيها فصل مكبرات الصوت بمقدار ربع طول موجي أو أقل؛ وتتأثر الترددات المنخفضة أكثر من غيرها. لا يؤدي هذا النوع من خطأ التوصيل الخاطئ إلى إتلاف مكبرات الصوت، ولكنه ليس مثاليًا للاستماع. ^{[40] [41]}

مع نظام تعزيز الصوت ونظام PA ومكبرات الصوت للأجهزة ، تُستخدم عادةً الكابلات وبعض أنواع المقابس أو الموصلات. غالبًا ما تستخدم خزائن أنظمة الصوت ومكبرات الصوت للأجهزة منخفضة ومتوسطة السعر مقابس مقاس 1/4 بوصة . غالبًا ما تستخدم خزائن أنظمة الصوت ومكبرات الصوت للأجهزة عالية السعر والأعلى طاقة موصلات Speakon . تعتبر موصلات Speakon أكثر أمانًا لمكبرات الصوت عالية القدرة، لأن الموصل مصمم بحيث لا يستطيع المستخدمون من البشر لمس الموصلات.

مكبرات الصوت اللاسلكية تشبه مكبرات الصوت السلكية ، لكنها تتلقى إشارات صوتية باستخدام موجات التردد اللاسلكي (RF) بدلاً من كبلات الصوت. يوجد مكبر صوت مدمج في خزانة مكبر الصوت لأن موجات التردد اللاسلكي وحدها لا تكفي لتشغيل مكبر الصوت. لا تزال مكبرات الصوت اللاسلكية بحاجة إلى الطاقة، لذا تتطلب منفذ طاقة تيار متردد قريب، أو بطاريات مدمجة. يتم التخلص فقط من السلك الخاص بالصوت.

تتضمن مواصفات السماعات بشكل عام ما يلي:

• نوع مكبر الصوت أو السائق (وحدات فردية فقط) - نطاق كامل ، أو مكبر صوت منخفض التردد، أو مكبر صوت عالي التردد، أو نطاق متوسط .
• حجم السائقين الفرديين. بالنسبة لسائقي المخروط، يكون الحجم المذكور عمومًا هو القطر الخارجي للسلة. ^[42] ومع ذلك، قد يكون أيضًا أقل شيوعًا قطر محيط المخروط، أو قياس القمة إلى القمة، أو المسافة من مركز فتحة التركيب إلى مقابلها. يمكن أيضًا تحديد قطر الملف الصوتي. إذا كان مكبر الصوت مزودًا بسائق بوق ضغط، فيمكن تحديد قطر حلق البوق.
• القدرة المقدرة  – القدرة ، والقدرة القصوى التي يمكن لمكبر الصوت التعامل معها. قد يتلف مكبر الصوت عند أقل من قدرته المقدرة بكثير إذا تم تشغيله بعد حدوده الميكانيكية عند ترددات أقل. ^{[ بحاجة لمصدر ]} في بعض الولايات القضائية، يكون للتعامل مع القدرة معنى قانونيًا يسمح بالمقارنة بين مكبرات الصوت قيد النظر. في أماكن أخرى، يمكن أن يكون تنوع المعاني لقدرة التعامل مع القدرة مربكًا للغاية.
• المقاومة  - عادة 4 Ω (أوم)، 8 Ω، إلخ. ^[43]
• نوع الحاجز أو العلبة (الأنظمة المغلقة فقط) - مغلق، عاكس جهير، وما إلى ذلك.
• عدد السائقين (أنظمة مكبرات الصوت الكاملة فقط) - ثنائي الاتجاه، وثلاثي الاتجاه، وما إلى ذلك.
• فئة مكبر الصوت: ^[44]
  • الفئة 1: الحد الأقصى لمستوى الصوت 110-119 ديسيبل، وهو نوع مكبر الصوت المستخدم لإعادة إنتاج صوت شخص يتحدث في مساحة صغيرة أو للموسيقى في الخلفية ؛ يستخدم بشكل أساسي كمكبرات صوت تعبئة لمكبرات الصوت من الفئة 2 أو الفئة 3؛ عادةً مكبرات صوت صغيرة مقاس 4 أو 5 بوصات ومكبرات صوت عالية التردد على شكل قبة
  • الفئة 2: الحد الأقصى لمستوى الصوت 120-129 ديسيبل، وهو نوع من مكبرات الصوت متوسطة القدرة المستخدمة في التعزيز في المساحات الصغيرة إلى المتوسطة أو كمكبرات صوت تعبئة لمكبرات الصوت من الفئة 3 أو الفئة 4؛ عادةً مكبرات صوت بقطر من 5 إلى 8 بوصات ومكبرات صوت عالية التردد على شكل قبة
  • الفئة 3: الحد الأقصى لمستوى الصوت 130-139 ديسيبل، مكبرات صوت عالية القدرة تستخدم في الأنظمة الرئيسية في المساحات الصغيرة والمتوسطة؛ تستخدم أيضًا كمكبرات صوت تعبئة لمكبرات الصوت من الفئة 4؛ مكبرات صوت بقطر 6.5 بوصة إلى 12 بوصة ومكبرات صوت ضغط 2 بوصة أو 3 بوصات للترددات العالية
  • الفئة 4: الحد الأقصى لمستوى الصوت 140 ديسيبل وأعلى، ومكبرات صوت عالية الطاقة للغاية تُستخدم كمكبرات صوت رئيسية في المساحات المتوسطة إلى الكبيرة (أو لمكبرات الصوت الإضافية لهذه المساحات المتوسطة إلى الكبيرة)؛ ومكبرات صوت بقطر 10 إلى 15 بوصة ومكبرات صوت ضغط بقطر 3 بوصات

واختياريا:

• ترددات التقاطع ( في أنظمة متعددة السائقين فقط) - حدود التردد الاسمية للتقسيم بين السائقين.
• استجابة التردد  - الناتج المقاس أو المحدد عبر نطاق محدد من الترددات لمستوى إدخال ثابت متغير عبر تلك الترددات. ويشمل أحيانًا حدًا للتباين، مثل "± 2.5 ديسيبل".
• معلمات Thiele/Small (المحركات الفردية فقط) - تتضمن F _s للسائق(تردد الرنين)، Q _{ts (} Q للسائق؛ أكثر أو أقل، عامل التخميد الخاص به عند تردد الرنين)، V _as (حجم الامتثال للهواء المكافئ للسائق)، إلخ.
• الحساسية  – مستوى ضغط الصوت الناتج عن مكبر صوت في بيئة غير صدى، والذي يتم تحديده غالبًا بالديسيبل وقياسه على مسافة متر واحد مع إدخال 1 وات (2.83 فولت جذر متوسط ​​التربيع في 8 أوم)، عادةً عند تردد واحد أو أكثر محدد. غالبًا ما يستخدم المصنعون هذا التصنيف في المواد التسويقية.
• الحد الأقصى لمستوى ضغط الصوت  – أعلى خرج يمكن لمكبر الصوت التعامل معه، دون حدوث أي تلف أو تجاوز مستوى تشويه معين. غالبًا ما يستخدم المصنعون هذا التصنيف في المواد التسويقية – عادةً دون الإشارة إلى نطاق التردد أو مستوى التشويه.

لإنتاج الصوت، يتم تشغيل مكبر الصوت بواسطة تيار كهربائي معدل (ينتج بواسطة مكبر للصوت) يمر عبر ملف مكبر الصوت والذي يقوم بعد ذلك (من خلال المحاثة ) بإنشاء مجال مغناطيسي حول الملف. وبالتالي يتم تحويل تغيرات التيار الكهربائي التي تمر عبر مكبر الصوت إلى مجال مغناطيسي متغير، والذي يتفاعل مع المجال المغناطيسي للسائق ويحرك غشاء مكبر الصوت، مما يجبر السائق على إنتاج حركة هوائية مماثلة للإشارة الأصلية من مكبر الصوت.

الحمل الذي يقدمه السائق لمكبر الصوت يتكون من معاوقة كهربائية معقدة - مزيج من المقاومة والمفاعلة السعوية والحثية ، والتي تجمع بين خصائص السائق وحركته الميكانيكية وتأثيرات مكونات التقاطع (إن وجدت في مسار الإشارة بين مكبر الصوت والسائق)، وتأثيرات التحميل الهوائي على السائق كما تم تعديله بواسطة العلبة وبيئتها. يتم إعطاء مواصفات خرج معظم مكبرات الصوت عند طاقة محددة في حمل مقاوم مثالي ؛ ومع ذلك، لا يحتوي مكبر الصوت على معاوقة ثابتة عبر نطاق تردده. بدلاً من ذلك، يكون الملف الصوتي حثيًا، والسائق له رنينات ميكانيكية، ويغير العلبة الخصائص الكهربائية والميكانيكية للسائق، ويساهم التقاطع السلبي بين السائقين والمكبر في اختلافاته الخاصة. والنتيجة هي معاوقة الحمل التي تختلف على نطاق واسع مع التردد، وعادةً ما تكون هناك علاقة طور متغيرة بين الجهد والتيار أيضًا، وتتغير أيضًا مع التردد. يمكن لبعض مكبرات الصوت التعامل مع التباين بشكل أفضل من غيرها.

أمثلة على قياس مكبر الصوت النموذجي هي: خصائص السعة والطور مقابل التردد؛ استجابة النبضة في ظل ظروف واحدة أو أكثر (مثل الموجات المربعة، وانفجارات الموجة الجيبية، وما إلى ذلك)؛ الاتجاهية مقابل التردد (مثل أفقيًا، ورأسيًا، وكرويًا، وما إلى ذلك)؛ التشوه التوافقي والتداخلي مقابل خرج مستوى ضغط الصوت (SPL)، باستخدام أي من إشارات الاختبار العديدة؛ الطاقة المخزنة (أي الرنين) عند ترددات مختلفة؛ المعاوقة مقابل التردد؛ وأداء الإشارة الصغيرة مقابل أداء الإشارة الكبيرة. تتطلب معظم هذه القياسات معدات متطورة ومكلفة غالبًا لإجرائها. ^{[ بحاجة لمصدر ]} يتم قياس مستوى ضغط الصوت (SPL) الذي ينتجه مكبر الصوت بالديسيبل ( dB _spl ).

تُعرَّف كفاءة مكبر الصوت بأنها ناتج الطاقة الصوتية مقسومًا على مدخل الطاقة الكهربائية. معظم مكبرات الصوت عبارة عن محولات غير فعّالة؛ حيث يتم تحويل حوالي 1% فقط من الطاقة الكهربائية التي يرسلها مكبر الصوت إلى مكبر صوت منزلي نموذجي إلى طاقة صوتية. ويتم تحويل الباقي إلى حرارة، غالبًا في ملف الصوت وتجميع المغناطيس. والسبب الرئيسي وراء ذلك هو صعوبة تحقيق مطابقة المعاوقة المناسبة بين المعاوقة الصوتية لوحدة المحرك والهواء الذي تشعه. ^[ج] تختلف كفاءة برامج تشغيل مكبر الصوت مع التردد أيضًا. على سبيل المثال، ينخفض ​​خرج برنامج تشغيل مكبر الصوت مع انخفاض تردد الإدخال بسبب ضعف مطابقة المعاوقة بشكل متزايد بين الهواء والمحرك.

تُسمى تصنيفات السائق المستندة إلى مستوى ضغط الصوت لمدخل معين تصنيفات الحساسية وهي تشبه نظريًا الكفاءة. تُعرف الحساسية عادةً بأنها مستوى ضغط الصوت بالديسيبل عند مدخل كهربائي بقوة 1 وات، يقاس عند متر واحد، ^[د] غالبًا عند تردد واحد. غالبًا ما يكون الجهد المستخدم 2.83 فولت _{جذر متوسط ​​مربع ،} ^{مما ينتج عنه 1 وات في} معاوقة مكبر صوت اسمية 8 أوم. تُقتبس القياسات المأخوذة بهذا المرجع بالديسيبل عند 2.83 فولت عند متر واحد ^.

يتم قياس خرج ضغط الصوت عند (أو مقياسه رياضيًا ليكون معادلاً للقياس المأخوذ عند) متر واحد من مكبر الصوت وعلى المحور (أمامه مباشرة)، بشرط أن يشع مكبر الصوت إلى مساحة كبيرة بلا حدود ومثبت على حاجز لا نهائي . من الواضح إذن أن الحساسية لا ترتبط بدقة بالكفاءة، حيث تعتمد أيضًا على اتجاهية السائق الذي يتم اختباره والبيئة الصوتية أمام مكبر الصوت الفعلي. على سبيل المثال، ينتج بوق المشجعة المزيد من خرج الصوت في الاتجاه الذي يشير إليه من خلال تركيز الموجات الصوتية من المشجعة في اتجاه واحد، وبالتالي تركيزها . يعمل البوق أيضًا على تحسين مطابقة المعاوقة بين الصوت والهواء، مما ينتج عنه المزيد من الطاقة الصوتية لقوة مكبر صوت معينة. في بعض الحالات، تتيح مطابقة المعاوقة المحسنة (عبر تصميم العلبة الدقيق) لمكبر الصوت إنتاج المزيد من الطاقة الصوتية.

تبلغ حساسية مكبرات الصوت المنزلية النموذجية حوالي 85 إلى 95 ديسيبل لكل 1 وات على مسافة 1 متر - وهي كفاءة تتراوح بين 0.5 و4%. تبلغ حساسية مكبرات الصوت المعززة للصوت والموجهة للجمهور حوالي 95 إلى 102 ديسيبل لكل 1 وات على مسافة 1 متر - وهي كفاءة تتراوح بين 4 و10%. تبلغ حساسية مكبرات الصوت المخصصة للحفلات الموسيقية الصاخبة والملاعب الرياضية والمكالمات الهاتفية البحرية وما إلى ذلك بشكل عام 103 إلى 110 ديسيبل لكل 1 وات على مسافة 1 متر - وهي كفاءة تتراوح بين 10 و ^{20 % .}

نظرًا لأن الحساسية والتعامل مع الطاقة هما من الخصائص المستقلة إلى حد كبير، فلا يمكن بالضرورة تشغيل مكبر صوت ذي تصنيف أقصى أعلى للطاقة إلى مستويات أعلى من مكبر صوت ذي تصنيف أقل. في المثال التالي، افترض (للتبسيط) أن مكبرات الصوت التي تتم مقارنتها لها نفس المعاوقة الكهربائية، ويتم تشغيلها بنفس التردد داخل نطاقي التمرير الخاصين بكل من المكبرين، وأن ضغط الطاقة والتشويه غير مهمين. ينتج مكبر صوت أكثر حساسية بمقدار 3 ديسيبل من مكبر صوت آخر ضعف طاقة الصوت (أعلى بمقدار 3 ديسيبل) لنفس مدخل الطاقة الكهربائية. وبالتالي، فإن مكبر صوت بقوة 100 وات (أ) مصنف عند 92 ديسيبل لـ 1 وات عند 1 متر حساسية يخرج ضعف الطاقة الصوتية التي يخرجها مكبر صوت بقوة 200 وات (ب) مصنف عند 89 ديسيبل لـ 1 وات عند 1 متر عندما يتم تشغيل كليهما بقوة كهربائية تبلغ 100 وات. في هذا المثال، عند التشغيل بقوة 100 وات، ينتج مكبر الصوت أ نفس مستوى الصوت، أو مستوى الصوت الذي ينتجه مكبر الصوت ب مع مدخل 200 وات. وبالتالي، فإن زيادة حساسية مكبر الصوت بمقدار 3 ديسيبل تعني أنه يحتاج إلى نصف طاقة مكبر الصوت لتحقيق مستوى صوت معين. وهذا يعني مكبر صوت أصغر وأقل تعقيدًا - وغالبًا ما يؤدي إلى انخفاض التكلفة الإجمالية للنظام.

من غير الممكن عادةً الجمع بين الكفاءة العالية (خاصةً عند الترددات المنخفضة) وحجم العلبة الصغير والاستجابة الكافية للترددات المنخفضة. يمكن للمرء، في الغالب، اختيار اثنين فقط من المعلمات الثلاثة عند تصميم نظام مكبرات الصوت. لذلك، على سبيل المثال، إذا كان الأداء الممتد للترددات المنخفضة وحجم الصندوق الصغير مهمين، فيجب على المرء قبول الكفاءة المنخفضة. تسمى هذه القاعدة الأساسية أحيانًا قانون هوفمان الحديدي (بعد JA Hofmann ، H في KLH ). ^{[45] [46]}

إن تفاعل نظام مكبر الصوت مع بيئته معقد وخارج سيطرة مصمم مكبر الصوت إلى حد كبير. تقدم معظم غرف الاستماع بيئة عاكسة بدرجة أكبر أو أقل، اعتمادًا على الحجم والشكل والحجم والمفروشات. وهذا يعني أن الصوت الذي يصل إلى أذني المستمع لا يتكون فقط من صوت مباشر من نظام مكبر الصوت، بل يتكون أيضًا من نفس الصوت المتأخر بالانتقال من وإلى (وتعديله بواسطة) سطح أو أكثر. تتسبب موجات الصوت المنعكسة هذه، عند إضافتها إلى الصوت المباشر، في الإلغاء والإضافة عند ترددات متنوعة (على سبيل المثال من أوضاع الغرفة الرنانة )، وبالتالي تغيير جرس الصوت وطبيعته في أذني المستمع. إن الدماغ البشري حساس للاختلافات الصغيرة في الصوت المنعكس، وهذا جزء من السبب وراء اختلاف صوت نظام مكبر الصوت في مواضع استماع مختلفة أو في غرف مختلفة.

إن عاملاً هاماً في الصوت الصادر عن نظام مكبرات الصوت هو مقدار الامتصاص والانتشار الموجود في البيئة. إن التصفيق باليدين في غرفة فارغة نموذجية، بدون ستائر أو سجاد، ينتج صدى سريع ومتذبذب بسبب نقص الامتصاص والارتداد (أي الأصداء المتكررة) من الجدران العاكسة المسطحة والأرضية والسقف. إن إضافة الأثاث ذي الأسطح الصلبة والستائر الجدارية والأرفف وحتى ديكورات السقف الجصية الباروكية تغير الأصداء، في المقام الأول بسبب الانتشار الناتج عن الأجسام العاكسة ذات الأشكال والأسطح التي لها أحجام في ترتيب أطوال الموجات الصوتية. وهذا يكسر إلى حد ما الانعكاسات البسيطة التي تسببها الأسطح المسطحة العارية، وينشر الطاقة المنعكسة للموجة الساقطة على زاوية أكبر عند الانعكاس.

في غرفة استماع مستطيلة نموذجية، تتسبب الأسطح الصلبة الموازية للجدران والأرضية والسقف في حدوث عقد رنين صوتي أولية في كل من الأبعاد الثلاثة: اليسار واليمين والأعلى والأسفل والأمام والخلف. ^[47] علاوة على ذلك، هناك أوضاع رنين أكثر تعقيدًا تتضمن ثلاثة وأربعة وخمسة وحتى جميع الأسطح الحدودية الستة التي تتحد لإنشاء موجات ثابتة . وهذا ما يسمى استجابة تداخل حدود مكبر الصوت (SBIR). ^[48] تثير الترددات المنخفضة هذه الأوضاع أكثر من غيرها، حيث لا تتأثر الأطوال الموجية الطويلة كثيرًا بتركيبات الأثاث أو وضعها. يعد تباعد الأوضاع أمرًا بالغ الأهمية، خاصة في الغرف الصغيرة والمتوسطة الحجم مثل استوديوهات التسجيل والمسارح المنزلية واستوديوهات البث. يؤثر قرب مكبرات الصوت من حدود الغرفة على مدى قوة إثارة الرنين بالإضافة إلى التأثير على القوة النسبية عند كل تردد. يعد موقع المستمع أمرًا بالغ الأهمية أيضًا، حيث يمكن أن يكون للموضع بالقرب من الحدود تأثير كبير على التوازن المتصور للترددات. يرجع ذلك إلى أن أنماط الموجات الدائمة يمكن سماعها بسهولة أكبر في هذه المواقع وعلى ترددات أقل، أقل من تردد شرودر - عادة حوالي 200-300 هرتز، اعتمادًا على حجم الغرفة. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

لقد طور علماء الصوتيات، في دراستهم لإشعاع مصادر الصوت، بعض المفاهيم المهمة لفهم كيفية إدراك مكبرات الصوت. إن أبسط مصدر إشعاع ممكن هو مصدر نقطي، يُطلق عليه أحيانًا اسم المصدر البسيط. المصدر النقطي المثالي هو نقطة صغيرة للغاية تشع الصوت. قد يكون من الأسهل تخيل كرة نابضة صغيرة، يزداد قطرها ويتناقص بشكل موحد، ترسل موجات صوتية في جميع الاتجاهات بالتساوي، بغض النظر عن التردد.

يمكن اعتبار أي جسم يشع صوتًا، بما في ذلك نظام مكبر الصوت، مكونًا من مجموعات من هذه المصادر النقطية البسيطة. لا يكون نمط الإشعاع لمجموعة من المصادر النقطية هو نفسه بالنسبة لمصدر واحد، ولكنه يعتمد على المسافة والتوجيه بين المصادر، والموضع النسبي لها الذي يسمع منه المستمع المجموعة، وتردد الصوت المعني. باستخدام الهندسة وحساب التفاضل والتكامل، يمكن حل بعض المجموعات البسيطة من المصادر بسهولة؛ بينما لا يمكن حل البعض الآخر.

تتكون إحدى التركيبات البسيطة من مصدرين بسيطين يفصل بينهما مسافة ويهتزان خارج الطور، حيث يتمدد أحد الكرات المصغرة بينما ينكمش الآخر. يُعرف الزوج باسم الثنائي القطب، أو ثنائي القطب، وإشعاع هذا المزيج مشابه لإشعاع مكبر صوت ديناميكي صغير جدًا يعمل بدون حاجز. اتجاهية ثنائي القطب هي شكل رقم 8 مع أقصى خرج على طول متجه يربط بين المصدرين والحد الأدنى على الجانبين عندما تكون نقطة المراقبة متساوية البعد عن المصدرين، حيث يلغي مجموع الموجات الموجبة والسالبة بعضها البعض. في حين أن معظم السائقين ثنائيي القطب، اعتمادًا على العلبة التي يتم توصيلهم بها، فقد يشعون كأقطاب أحادية أو ثنائية القطب (أو ثنائية القطب). إذا تم تركيبه على حاجز محدود، وتم السماح لهذه الموجات الخارجة عن الطور بالتفاعل، فإن ذلك ينتج عنه قمم ثنائية القطب ونقاط فارغة في استجابة التردد. عندما يتم امتصاص الإشعاع الخلفي أو حبسه في صندوق، يصبح الحجاب الحاجز مشعًا أحادي القطب. مكبرات الصوت ثنائية القطب، المصنوعة عن طريق تركيب أحاديات القطب في نفس الطور (كلاهما يتحرك للخارج أو للداخل في انسجام تام) على جانبي الصندوق، هي طريقة للتعامل مع أنماط الإشعاع متعدد الاتجاهات.

في الحياة الواقعية، تكون المحركات الفردية أشكالًا ثلاثية الأبعاد معقدة مثل المخاريط والقباب، ويتم وضعها على حاجز لأسباب مختلفة. عادةً ما يكون التعبير الرياضي لاتجاهية الشكل المعقد، بناءً على مجموعات النمذجة لمصادر النقاط، غير ممكن، ولكن في المجال البعيد، تكون اتجاهية مكبر الصوت ذي الحجاب الحاجز الدائري قريبة من اتجاه مكبس دائري مسطح، لذلك يمكن استخدامه كتبسيط توضيحي للمناقشة. كمثال بسيط للفيزياء الرياضية المعنية، ضع في اعتبارك ما يلي: صيغة اتجاهية المجال البعيد لمكبس دائري مسطح في حاجز لا نهائي هي حيث ، هو الضغط على المحور، هو نصف قطر المكبس، هو الطول الموجي (أي ) هي الزاوية خارج المحور و هي دالة بيسل من النوع الأول. ${\displaystyle p(\theta )={\frac {p_{0}J_{1}(k_{a}\sin \theta )}{k_{a}\sin \theta }}}$${\displaystyle k_{a}={\frac {2\pi a}{\lambda }}}$${\displaystyle p_{0}}$${\displaystyle a}$${\displaystyle \lambda }$${\displaystyle \lambda ={\frac {c}{f}}={\frac {\text{speed of sound}}{\text{frequency}}}}$${\displaystyle \theta }$${\displaystyle J_{1}}$

يشع المصدر المستوي الصوت بشكل موحد لأطوال موجية منخفضة التردد أطول من أبعاد المصدر المستوي، ومع زيادة التردد، يتركز الصوت من هذا المصدر في زاوية أضيق بشكل متزايد. وكلما كان المحرك أصغر، زاد التردد حيث يحدث هذا التضييق في الاتجاهية. حتى إذا لم يكن الحجاب الحاجز دائريًا تمامًا، يحدث هذا التأثير بحيث تكون المصادر الأكبر أكثر توجيهًا. تقترب العديد من تصميمات مكبرات الصوت من هذا السلوك. معظمها عبارة عن تصميمات كهروستاتيكية أو مغناطيسية مستوية.

تستخدم العديد من الشركات المصنعة ترتيبات مختلفة لتركيب السائق لإنشاء نوع معين من مجال الصوت في المساحة التي صُممت من أجلها. قد تكون أنماط الإشعاع الناتجة تهدف إلى محاكاة الطريقة التي يتم بها إنتاج الصوت عن كثب بواسطة الآلات الحقيقية، أو ببساطة إنشاء توزيع طاقة متحكم فيه من إشارة الإدخال (يُطلق على بعض الشركات المصنعة التي تستخدم هذا النهج اسم الشاشات ، لأنها مفيدة في التحقق من الإشارة المسجلة للتو في الاستوديو). ومن الأمثلة على الأول نظام زاوية الغرفة مع العديد من السائقين الصغار على سطح كرة 1/8. تم تسجيل براءة اختراع تصميم نظام من هذا النوع وإنتاجه تجاريًا بواسطة البروفيسور أمار بوس - 2201. وقد أكدت نماذج بوس اللاحقة عمدًا على إنتاج كل من الصوت المباشر والمنعكس بواسطة مكبر الصوت نفسه، بغض النظر عن بيئته. التصميمات مثيرة للجدل في دوائر الدقة العالية ، لكنها أثبتت نجاحها تجاريًا. تتبع العديد من تصميمات الشركات المصنعة الأخرى مبادئ مماثلة.

إن التوجيه قضية مهمة لأنها تؤثر على توازن تردد الصوت الذي يسمعه المستمع، كما تؤثر على تفاعل نظام مكبر الصوت مع الغرفة ومحتوياتها. إن مكبر الصوت التوجيهي للغاية (يُطلق عليه أحيانًا "الشعاعي") (أي على محور عمودي على وجه مكبر الصوت) قد يؤدي إلى وجود مجال صدى يفتقر إلى الترددات العالية، مما يعطي الانطباع بأن مكبر الصوت يعاني من نقص في الترددات العالية على الرغم من أنه يقاس جيدًا على المحور (على سبيل المثال مسطح عبر نطاق التردد بالكامل). إن مكبرات الصوت ذات التوجيه العريض للغاية أو المتزايد بسرعة عند الترددات العالية، يمكن أن تعطي الانطباع بأن هناك الكثير من الترددات العالية (إذا كان المستمع على المحور) أو القليل جدًا (إذا كان المستمع خارج المحور). وهذا جزء من السبب في أن قياس استجابة التردد على المحور ليس توصيفًا كاملاً لصوت مكبر صوت معين.

في حين تظل مكبرات الصوت المخروطية الديناميكية الخيار الأكثر شيوعًا، إلا أن هناك العديد من تقنيات مكبرات الصوت الأخرى. ^{[1] : 705–714}

كان التصميم الأصلي لمكبر الصوت عبارة عن حديد متحرك. وعلى عكس التصميم الديناميكي الأحدث (الملف المتحرك)، يستخدم مكبر الصوت ذو الحديد المتحرك ملفًا ثابتًا لاهتزاز قطعة معدنية ممغنطة (تسمى الحديد أو القصب أو المحرك). ويكون المعدن إما متصلًا بالحجاب الحاجز أو يكون هو الحجاب الحاجز نفسه. ظهر هذا التصميم في الأصل في الهاتف المبكر.

إن محركات الحديد المتحركة غير فعالة ولا يمكنها إنتاج سوى نطاق صغير من الصوت. وهي تتطلب مغناطيسات وملفات كبيرة لزيادة القوة. ^[50]

تستخدم محركات المحرك المتوازنة (نوع من محركات الحديد المتحركة) محركًا يتحرك مثل المراجيح أو لوح الغوص. نظرًا لأنها غير مخففة، فهي عالية الكفاءة، لكنها تنتج أيضًا رنينات قوية. لا تزال تستخدم اليوم في سماعات الأذن وأجهزة السمع عالية الجودة، حيث يكون الحجم الصغير والكفاءة العالية مهمين. ^[51]

تُستخدم مكبرات الصوت الكهرضغطية بشكل متكرر كأجهزة إنذار في الساعات والأجهزة الإلكترونية الأخرى، وتُستخدم أحيانًا كمكبرات صوت عالية التردد في أنظمة مكبرات الصوت الأقل تكلفة، مثل مكبرات الصوت في أجهزة الكمبيوتر وأجهزة الراديو المحمولة. تتمتع مكبرات الصوت الكهرضغطية بالعديد من المزايا مقارنة بمكبرات الصوت التقليدية: فهي مقاومة للحمل الزائد الذي من شأنه أن يدمر عادةً معظم مكبرات الصوت عالية التردد، ويمكن استخدامها بدون كروس أوفر بسبب خصائصها الكهربائية. هناك أيضًا عيوب: يمكن لبعض مكبرات الصوت أن تتذبذب عند تشغيل الأحمال السعوية مثل معظم مكبرات الصوت الكهرضغطية، مما يؤدي إلى تشويه أو تلف مكبر الصوت. بالإضافة إلى ذلك، فإن استجابتها للتردد، في معظم الحالات، أقل من استجابة التقنيات الأخرى. وهذا هو السبب في أنها تُستخدم عمومًا في التطبيقات ذات التردد الواحد (أجهزة الإنذار) أو التطبيقات غير الحرجة.

يمكن أن تحتوي مكبرات الصوت الكهرضغطية على خرج تردد عالي ممتد، وهذا مفيد في بعض الظروف المتخصصة؛ على سبيل المثال، تطبيقات السونار التي تستخدم فيها المتغيرات الكهرضغطية كأجهزة إخراج (توليد الصوت تحت الماء) وأجهزة إدخال (تعمل كمكونات استشعار للميكروفونات تحت الماء ). تتمتع بمزايا في هذه التطبيقات، ليس أقلها البناء البسيط والصلبة التي تقاوم مياه البحر بشكل أفضل من الجهاز الشريطي أو المخروطي.

في عام 2013، قدمت شركة Kyocera مكبرات صوت متوسطة الحجم رقيقة للغاية تعمل بالكهرباء الضغطية بسمك 1 مليمتر فقط ووزن 7 جرام لأجهزة التلفاز OLED مقاس 55 بوصة، وتأمل الشركة أن تُستخدم هذه السماعات أيضًا في أجهزة الكمبيوتر والأجهزة اللوحية. بالإضافة إلى الحجم المتوسط، هناك أيضًا أحجام كبيرة وصغيرة يمكنها جميعًا إنتاج نفس جودة الصوت والحجم نسبيًا في غضون 180 درجة. توفر مادة السماعات عالية الاستجابة وضوحًا أفضل من مكبرات الصوت التلفزيونية التقليدية. ^[52]

بدلاً من ملف صوتي يحرك مخروط مكبر الصوت، يستخدم مكبر الصوت المغناطيسي مجموعة من الشرائط المعدنية الملتصقة بغشاء فيلمي كبير. يتفاعل المجال المغناطيسي الناتج عن تيار الإشارة المتدفق عبر الشرائط مع مجال المغناطيسات الشريطية الدائمة المثبتة خلفها. تعمل القوة الناتجة على تحريك الغشاء وبالتالي الهواء أمامه. عادةً ما تكون هذه التصميمات أقل كفاءة من مكبرات الصوت التقليدية ذات الملف المتحرك.

تم استخدام المحولات المغناطيسية الانقباضية، القائمة على المغناطيسية الانقباضية ، بشكل أساسي كمشعات لموجات صوتية فوق صوتية للسونار ، ولكن استخدامها انتشر أيضًا في أنظمة مكبرات الصوت الصوتية. تتمتع محركات مكبرات الصوت المغناطيسية الانقباضية ببعض المزايا الخاصة: يمكنها توفير قوة أكبر (مع انحرافات أصغر) من التقنيات الأخرى؛ يمكن أن تتجنب الانحرافات المنخفضة التشوهات الناتجة عن الانحرافات الكبيرة كما هو الحال في التصميمات الأخرى؛ ملف المغناطيسية ثابت وبالتالي يسهل تبريده؛ إنها قوية لأن التعليق الدقيق وملفات الصوت غير مطلوبة. تم إنتاج وحدات مكبرات الصوت المغناطيسية الانقباضية بواسطة Fostex ^{[53] [54] [55]} و FeONIC ^{[56] [57] [58] [59]} كما تم إنتاج محركات مكبر الصوت الفرعي. ^[60]

تستخدم مكبرات الصوت الكهروستاتيكية مجالاً كهربائياً عالي الجهد (بدلاً من المجال المغناطيسي) لتشغيل غشاء رقيق مشحون بشكل ثابت. ولأنها تعمل على سطح الغشاء بالكامل بدلاً من ملف صوتي صغير، فإنها توفر عادةً حركة أكثر خطية وأقل تشويهاً من المحركات الديناميكية. كما أن لديها نمط تشتت ضيق نسبيًا يمكن أن يؤدي إلى تحديد دقيق لمجال الصوت. ومع ذلك، فإن منطقة الاستماع المثالية الخاصة بها صغيرة وهي ليست مكبرات صوت فعالة للغاية. ولديها عيب يتمثل في أن انحراف الحجاب الحاجز محدود بشدة بسبب القيود العملية للبناء - فكلما ابتعدت موضع الدوارات، كلما كان لابد من ارتفاع الجهد لتحقيق كفاءة مقبولة. وهذا يزيد من ميل الأقواس الكهربائية فضلاً عن زيادة جذب مكبر الصوت لجزيئات الغبار. ويظل القوس الكهربائي مشكلة محتملة مع التقنيات الحالية، وخاصة عندما يُسمح للألواح بجمع الغبار أو الأوساخ ويتم تشغيلها بمستويات إشارة عالية.

إن المواد الكهروستاتيكية عبارة عن مشعات ثنائية القطب بطبيعتها وبسبب الغشاء المرن الرقيق فهي أقل ملاءمة للاستخدام في الحاويات لتقليل إلغاء الترددات المنخفضة كما هو الحال مع مكبرات الصوت المخروطية الشائعة. وبسبب هذا والقدرة المنخفضة على الانحراف، فإن مكبرات الصوت الكهروستاتيكية ذات النطاق الكامل كبيرة بطبيعتها، ويتدفق الجهير بتردد يتوافق مع ربع الطول الموجي لأضيق أبعاد اللوحة. لتقليل حجم المنتجات التجارية، يتم استخدامها أحيانًا كمشغل عالي التردد مع مشغل ديناميكي تقليدي يتعامل مع ترددات الجهير بشكل فعال.

يتم تشغيل الكهرباء الساكنة عادةً من خلال محول رفع الجهد الذي يضاعف تقلبات الجهد التي ينتجها مكبر الطاقة. يضاعف هذا المحول أيضًا الحمل السعوي المتأصل في المحولات الكهروستاتيكية، مما يعني أن المقاومة الفعالة المقدمة لمكبرات الطاقة تختلف على نطاق واسع حسب التردد. قد يقدم مكبر الصوت الذي يبلغ 8 أوم اسميًا حملًا يبلغ 1 أوم عند ترددات أعلى، وهو أمر يمثل تحديًا لبعض تصميمات مكبرات الصوت.

يتكون مكبر الصوت الشريطي من شريط معدني رقيق معلق في مجال مغناطيسي. يتم تطبيق الإشارة الكهربائية على الشريط، الذي يتحرك معه لإنشاء الصوت. تتمثل ميزة مكبر الصوت الشريطي في أن الشريط له كتلة صغيرة جدًا ؛ وبالتالي، يمكنه التسارع بسرعة كبيرة، مما ينتج عنه استجابة جيدة جدًا للتردد العالي. غالبًا ما تكون مكبرات الصوت الشريطية هشة للغاية. تصدر معظم مكبرات الصوت الشريطية الصوت في نمط ثنائي القطب. يحتوي القليل منها على دعامات تحد من نمط الإشعاع ثنائي القطب. أعلى وأسفل نهايات الشريط المستطيل إلى حد ما، يوجد خرج مسموع أقل بسبب إلغاء الطور، لكن مقدار التوجيه الدقيق يعتمد على طول الشريط. تتطلب تصميمات الشريط عمومًا مغناطيسات قوية بشكل استثنائي، مما يجعل تصنيعها مكلفًا. تتمتع الشرائط بمقاومة منخفضة للغاية لا تستطيع معظم مكبرات الصوت تشغيلها مباشرة. نتيجة لذلك، يتم استخدام محول خفض التيار عادةً لزيادة التيار عبر الشريط. يرى مكبر الصوت حملًا يساوي مقاومة الشريط مضروبة في نسبة لفات المحول مربعة. يجب تصميم المحول بعناية بحيث لا تؤدي استجابته للتردد والخسائر الطفيلية إلى تدهور الصوت، مما يؤدي إلى زيادة التكلفة والتعقيد مقارنة بالتصاميم التقليدية.

تُوصف مكبرات الصوت المغناطيسية المستوية (التي تحتوي على موصلات مطبوعة أو مدمجة على غشاء مسطح) أحيانًا بأنها أشرطة، ولكنها ليست مكبرات صوت شريطية حقًا. يُستخدم مصطلح "مستوية" بشكل عام للمكبرات الصوتية ذات الأسطح المستوية المستطيلة تقريبًا والتي تشع بطريقة ثنائية القطب (أي أمامية وخلفية). تتكون مكبرات الصوت المغناطيسية المستوية من غشاء مرن مع ملف صوتي مطبوع أو مثبت عليه. يتفاعل التيار المتدفق عبر الملف مع المجال المغناطيسي للمغناطيسات الموضوعة بعناية على جانبي الحجاب الحاجز، مما يتسبب في اهتزاز الغشاء بشكل أكثر أو أقل انتظامًا ودون الكثير من الانحناء أو التجعد. تغطي القوة الدافعة نسبة كبيرة من سطح الغشاء وتقلل من مشاكل الرنين المتأصلة في الأغشية المسطحة التي تعمل بالملف.

تستخدم محولات الموجات المنحنية غشاءً مرنًا بشكل مقصود. تزداد صلابة المادة من المركز إلى الخارج. تشع الأطوال الموجية القصيرة في المقام الأول من المنطقة الداخلية، بينما تصل الموجات الأطول إلى حافة السماعة. لمنع الانعكاسات من الخارج إلى المركز مرة أخرى، يتم امتصاص الموجات الطويلة بواسطة المثبط المحيط. يمكن أن تغطي هذه المحولات نطاق تردد واسع (80 هرتز إلى 35000 هرتز) وقد تم الترويج لها على أنها قريبة من مصدر الصوت المثالي. ^[61] يتم اتخاذ هذا النهج غير الشائع من قبل عدد قليل جدًا من الشركات المصنعة، في ترتيبات مختلفة جدًا.

تستخدم مكبرات الصوت Ohm Walsh محركًا فريدًا صممه لينكولن والش ، الذي كان مهندس تطوير رادار في الحرب العالمية الثانية. أصبح مهتمًا بتصميم معدات الصوت وكان آخر مشروع له مكبر صوت فريد من نوعه أحادي الاتجاه باستخدام محرك واحد. كان المخروط متجهًا لأسفل في حاوية محكمة الغلق. بدلاً من التحرك ذهابًا وإيابًا كما تفعل مكبرات الصوت التقليدية، كان المخروط يتجعد ويخلق صوتًا بطريقة تُعرف في إلكترونيات التردد اللاسلكي باسم "خط النقل". أنشأ مكبر الصوت الجديد مجالًا صوتيًا أسطوانيًا. توفي لينكولن والش قبل طرح مكبر الصوت الخاص به للجمهور. أنتجت شركة Ohm Acoustics العديد من نماذج مكبرات الصوت باستخدام تصميم محرك والش منذ ذلك الحين. تنتج شركة German Physiks، وهي شركة معدات صوتية في ألمانيا، أيضًا مكبرات صوت باستخدام هذا النهج.

صممت شركة مانجر الألمانية وأنتجت محرك موجة منحنية يبدو للوهلة الأولى تقليديًا. في الواقع، تنحني اللوحة المستديرة المرفقة بملف الصوت بطريقة محكومة بعناية لإنتاج صوت كامل النطاق. ^[62] حصل جوزيف دبليو مانجر على ميدالية رودولف ديزل للتطورات والاختراعات غير العادية من قبل المعهد الألماني للاختراعات.

كانت هناك محاولات عديدة لتقليل حجم أنظمة مكبرات الصوت، أو بدلاً من ذلك لجعلها أقل وضوحًا. كانت إحدى هذه المحاولات تطوير ملفات محول المثيرات المثبتة على الألواح المسطحة لتكون بمثابة مصادر صوت، والتي تسمى بدقة محركات المثيرات/اللوحة. ^[63] يمكن بعد ذلك تصنيعها بلون محايد وتعليقها على الجدران حيث تكون أقل وضوحًا من العديد من مكبرات الصوت، أو يمكن طلائها عمدًا بأنماط، وفي هذه الحالة يمكن أن تعمل بشكل زخرفي. هناك مشكلتان مرتبطتان بتقنيات اللوحة المسطحة: أولاً، اللوحة المسطحة أكثر مرونة بالضرورة من الشكل المخروطي في نفس المادة، وبالتالي تتحرك كوحدة واحدة أقل، وثانيًا، يصعب التحكم في الرنينات في اللوحة، مما يؤدي إلى تشوهات كبيرة. تم إحراز بعض التقدم باستخدام مواد خفيفة الوزن وصلبة مثل البوليسترين ، وكان هناك العديد من أنظمة اللوحة المسطحة التي تم إنتاجها تجاريًا في السنوات الأخيرة. ^[64]

اخترع أوسكار هيل محول حركة الهواء في ستينيات القرن العشرين. وفي هذا النهج، يتم تثبيت غشاء مطوي في مجال مغناطيسي وإجباره على الإغلاق والفتح تحت سيطرة إشارة موسيقية. يتم دفع الهواء من بين الطيات وفقًا للإشارة المفروضة، مما يؤدي إلى توليد الصوت. تكون المحركات أقل هشاشة من الشرائط وأكثر كفاءة بشكل كبير (وقادرة على إنتاج مستويات خرج مطلقة أعلى) من تصميمات مكبرات الصوت الشريطية أو الكهروستاتيكية أو المغناطيسية المستوية. قامت شركة ESS، وهي شركة مصنعة في كاليفورنيا، بترخيص التصميم، وتوظيف هيل، وأنتجت مجموعة من أنظمة مكبرات الصوت باستخدام مكبرات الصوت الخاصة به خلال السبعينيات والثمانينيات. كما باعت شركة لافاييت راديو ، وهي سلسلة متاجر تجزئة أمريكية كبيرة، أنظمة مكبرات صوت تستخدم مثل هذه مكبرات الصوت لبعض الوقت. هناك العديد من الشركات المصنعة لهذه المحركات (اثنان على الأقل في ألمانيا - أحدهما ينتج مجموعة من مكبرات الصوت الاحترافية الراقية باستخدام مكبرات الصوت ومكبرات الصوت متوسطة المدى استنادًا إلى التكنولوجيا) ويتم استخدام المحركات بشكل متزايد في الصوت الاحترافي. تنتج شركة Martin Logan العديد من مكبرات الصوت AMT في الولايات المتحدة، وتقوم شركة GoldenEar Technologies بدمجها في خط مكبرات الصوت بالكامل.

في عام 2013، قدم فريق بحثي مكبر صوت شفاف يعمل بالتوصيل الأيوني ويحتوي على طبقتين من الجل الموصل الشفاف وطبقة من المطاط الشفاف بينهما لجعل الجهد العالي والتشغيل العالي يعملان على إعادة إنتاج جودة صوت جيدة. مكبر الصوت مناسب لمجالات الروبوتات والحوسبة المتنقلة والبصريات التكيفية. ^[65]

كانت مكبرات الصوت الرقمية موضوعًا للتجارب التي أجرتها مختبرات بيل منذ عشرينيات القرن العشرين. ^[66] التصميم بسيط؛ كل بت يتحكم في محرك، والذي يكون إما "مُشغَّلًا" بالكامل أو "مُطفأ". أدت المشاكل المتعلقة بهذا التصميم إلى دفع الشركات المصنعة إلى التخلي عنه باعتباره غير عملي في الوقت الحاضر. أولاً، بالنسبة لعدد معقول من البتات (المطلوبة لجودة إعادة إنتاج الصوت المناسبة )، يصبح الحجم المادي لنظام مكبر الصوت كبيرًا جدًا. ثانيًا، بسبب مشاكل التحويل التناظري إلى الرقمي المتأصلة ، فإن تأثير التعرج أمر لا مفر منه، بحيث ينعكس خرج الصوت بنفس السعة في مجال التردد، على الجانب الآخر من حد نيكويست (نصف تردد أخذ العينات)، مما يتسبب في مستوى مرتفع غير مقبول من الموجات فوق الصوتية لمرافقة الناتج المطلوب. لم يتم العثور على مخطط عملي للتعامل بشكل مناسب مع هذا.

تستخدم مكبرات الصوت ذات القوس البلازمي البلازما الكهربائية كعنصر إشعاعي. ونظرًا لأن البلازما لها كتلة ضئيلة، ولكنها مشحونة وبالتالي يمكن التلاعب بها بواسطة مجال كهربائي ، فإن النتيجة هي خرج خطي للغاية عند ترددات أعلى بكثير من النطاق المسموع. تميل مشاكل الصيانة والموثوقية لهذا النهج إلى جعله غير مناسب للاستخدام في السوق الشامل. في عام 1978، صمم آلان إي هيل من مختبر أسلحة القوات الجوية في ألبوكيرك، نيو مكسيكو، Plasmatronics Hill Type I، وهو مكبر صوت عالي التردد تم توليد البلازما فيه من غاز الهيليوم . ^[67] وقد تجنب هذا الأوزون وأكاسيد النيتروجين ^[68] الناتجة عن تحلل الهواء بواسطة الترددات الراديوية في جيل سابق من مكبرات الصوت عالية التردد البلازمية التي صنعتها شركة DuKane Corporation الرائدة، والتي أنتجت Ionovac (تم تسويقها باسم Ionofane في المملكة المتحدة) خلال الخمسينيات. ^[69]

هناك اختلاف أقل تكلفة في هذا الموضوع وهو استخدام شعلة للسائق، حيث تحتوي النيران على غازات مؤينة (مشحونة كهربائيًا). ^[70]

في عام 2008، أظهر باحثو جامعة تسينغهوا مكبر صوت حراري صوتي (أو ترموفون ) من غشاء رقيق من أنابيب الكربون النانوية ، ^[71] آلية عمله هي التأثير الحراري الصوتي. تُستخدم التيارات الكهربائية ذات التردد الصوتي لتسخين أنابيب الكربون النانوية بشكل دوري وبالتالي ينتج عنها توليد صوت في الهواء المحيط. مكبر الصوت الغشائي الرقيق من أنابيب الكربون النانوية شفاف وقابل للتمدد ومرن. في عام 2013، قدم باحثو جامعة تسينغهوا سماعة أذن حرارية صوتية من خيوط رقيقة من أنابيب الكربون النانوية وجهاز حراري صوتي مثبت على السطح. ^[72] كلاهما جهازان متكاملان تمامًا ومتوافقان مع تقنية أشباه الموصلات القائمة على السيليكون.

مكبر الصوت الدوار هو في الأساس مروحة ذات شفرات تغير درجة صوتها باستمرار، مما يسمح لها بدفع الهواء ذهابًا وإيابًا بسهولة. مكبرات الصوت الدوارة قادرة على إعادة إنتاج الترددات دون الصوتية بكفاءة ، والتي يصعب تحقيقها على مكبر صوت تقليدي ذي غشاء. غالبًا ما يتم استخدامها في دور السينما لإعادة إنشاء تأثيرات الجهير المدوي، مثل الانفجارات. ^{[73] [74]}

• تحويل الحساسية إلى كفاءة الطاقة كنسبة مئوية لمكبرات الصوت السلبية
• مقالة عن حساسية وكفاءة مكبرات الصوت