便攜式設(shè)備中的無源元件對(duì)音頻質(zhì)量的影響
在音頻電路設(shè)計(jì)中通常采用無源元件設(shè)置增益,提供電流偏置和電流退耦,并用來分隔相對(duì)獨(dú)立的直流電路模塊。而對(duì)于便攜式音頻設(shè)計(jì),因?yàn)槭艿娇臻g、高度和價(jià)格的限制,必須采用小封裝、低高度和低價(jià)格的無源元件。
1 非線性的來源
電容器和電阻器都具有電壓系數(shù),就是說如果在其兩端施加不同的電壓時(shí)其物理參數(shù)會(huì)發(fā)生變化。例如,一個(gè)在零電壓下精確阻值為1.00kΩ的電阻器,如果施加10V的端電壓,那么,它的阻值將變?yōu)?.01kΩ。電壓系數(shù)的影響程度取決于元件的類型、結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分（對(duì)于電容器）。有些生活廠家會(huì)提供元件的電壓系數(shù)曲線圖,給出標(biāo)稱電壓百分比和標(biāo)稱電容器百分比的關(guān)系曲線。新一代薄膜電阻器具有非常好的電壓系數(shù),實(shí)驗(yàn)室條件下很難測(cè)量其誤差。電容器則不同,從以下幾方面來看將會(huì)限制音頻性能。
●電壓系數(shù)。
●介質(zhì)吸收（DA）：一個(gè)看似完全放電的電容器仍然會(huì)有極少量的電荷殘留。
●等效串聯(lián)阻抗（ESR）：這是一個(gè)與頻率相關(guān)的參數(shù),一個(gè)經(jīng)串聯(lián)耦合電容器驅(qū)動(dòng)的低阻抗耳機(jī)或擴(kuò)音器,由于耦合電容器存在ESR將會(huì)限制最大輸出功率。
●顫噪效應(yīng)：有一些電容器具有有顯著的壓電效應(yīng),但它受到外部壓力彎曲時(shí),會(huì)在兩端產(chǎn)生相應(yīng)的電壓輸出。
●公差：對(duì)于多數(shù)大容量的電容器（幾微法或者更高）,一般很少標(biāo)注公差值。而電阻器的公差一般為1%~2%。
下面介紹一種測(cè)試方法,同時(shí)也包括簡(jiǎn)單的測(cè)試電路。從音頻測(cè)試設(shè)備顯示結(jié)果來看,要吧清楚地量化音頻信號(hào)電路的電容器非常線性對(duì)音頻質(zhì)量的影響。我們的目的主要是提醒讀者注意這種現(xiàn)象,仔細(xì)觀察這種有代表性的結(jié)果,并且提供一種有效的測(cè)試和比較方法。
2 測(cè)試方法
電容器的非線**流效應(yīng)比較容易發(fā)現(xiàn)。如果以模擬音頻電路的頻率響應(yīng)來劃分,最基本的濾波器包括高通、低通和帶通三種,這些濾波器的非線性特性是真實(shí)的并且是可以量化的。
考慮一個(gè)簡(jiǎn)單的高速RC濾波器（見圖1）。當(dāng)輸入信號(hào)頻率高于它的-3db截止頻率時(shí),電容器相對(duì)于電阻器來說具有很低的阻抗。如此高頻的交流信號(hào)在電容器兩端會(huì)產(chǎn)生非常小的壓差,那么電容電壓系數(shù)的影響就可以忽略。但是電容器的等效串聯(lián)電阻（ESR）與輸入信號(hào)電流的乘積會(huì)在電容器上產(chǎn)生相應(yīng)的壓降,必須注意ESR的非線性會(huì)增大電路的總諧波失真（THD）。
當(dāng)信號(hào)頻率接受或等于-3db截止頻率的總諧波失真（THD）,這種測(cè)試突出了電容器電壓系數(shù)的非線性特性對(duì)THD的影響。測(cè)試電路基于一個(gè)-3db截止頻率為1kHz的高通RC濾波器。當(dāng)我們選擇不同結(jié)構(gòu)、不同材料及不同類型的電容器時(shí),在音頻分析儀上觀察THD的變化情況。我們選擇了多種類型的1μF 的電容器進(jìn)行測(cè)試。配合150Ω的負(fù)載
