一直很好奇电脑和手机上的音频孔是如何让耳机和音响播放音乐的?这篇文章主要介绍电脑上设置音量大小与输出电压关系,以及为什么需要将驱动板才能让喇叭发声?
1.3.5mm音频口介绍
常用到的是3.5mm音频口,将音响或耳机连接到电脑手机上来播放音乐。通过接口的环分为3个或4个区域,分别为:左声道,右声道,接地,麦克风。

2. 音量和电压
如下的器件将电脑音频信号引出来,引出的线只接示波器测量电压,不接喇叭。

为了定量分析,在https://www.avtestr.com网站上设置让电脑输出一个频率为6000Hz的声音信号。

在电脑音量设置为100%时输出的波形如下:示波器红色通道0是左声道,绿色的通道1是右声道。

可以看到输出左右声道信号电压的频率也为6000Hz即6KHz,电压的峰峰值为1.55V(-0.775V~+0.775V)。设置其他音量时输出电压如下:
|-----------|---------|
| 电脑设置输出的音量 | 输出电压峰峰值 |
| 20% | 0.183V |
| 30% | 0.286V |
| 40% | 0.386V |
| 50% | 0.553V |
| 60% | 0.683V |
| 70% | 0.883V |
| 80% | 1.117V |
| 90% | 1.317V |
| 100% | 1.550V |
可以看到电脑设置音量越大,音频口对外输出的电压峰峰值也越大。
3. 音频驱动板作用
当不加音频驱动板,直接将3.5mm音频孔信号(左声道和GND)接到一个3W的喇叭两个引脚上,设置输出音量为80%,这时喇叭只能听到微弱的声音,测量喇叭端的电压峰峰值仅为0.333V。可以理解为电脑音频输出信号在不接喇叭时能输出相应电压,但是本身驱动能力弱,接上3W的喇叭后无法让喇叭正常工作,输出的电压被喇叭拉低。
使用的驱动板如下:8002只能输出一个单声道的信号。


通过上述接线方式后,测试使用功放板额外供电端的GND为示波器参考地,测试30%音量下喇叭引脚的波形如下:

看到喇叭两个引脚的波形的幅值是相反的,推测是通过两个波形的相对运动来推动鼓膜震动,从而来发声。同时看出电压峰峰值也比不加驱动板大,因此发生声音更大。
由于音量设置为30%就已经非常刺耳,更大的音量就没有继续测试。
4.总结
电脑3.5mm接口输出的信号是模拟信号,设置音量越高,输出的电压峰峰值越大。
3.5mm接口的驱动能力有限,无法驱动大功率的喇叭,因此需要驱动板将将信号放大。驱动板本身是用额外电源供电的,所以有更大的带负载能力,实际使用中要根据喇叭的功率来选择合适的驱动板。
发现当不用驱动板,直接将音频信号接耳机喇叭也能发声,推测可能是耳机喇叭功率小。