便攜式設備中的無(wú)源元件對音頻質(zhì)量的影響
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在音頻電路設計中通常采用無(wú)源元件設置增益，提供電流偏置和電流退耦，并用來(lái)分隔相對獨立的直流電路模塊。而對于便攜式音頻設計，因為受到空間、
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(wú)源元件。
1 非線(xiàn)性的來(lái)源
電容器和電阻器都具有電壓系數，就是說(shuō)如果在其兩端施加不同的電壓時(shí)其物理參數會(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。電壓系數的影響程度取決于元件的類(lèi)型、結構和化學(xué)成分（對于電容器）。有些生活廠(chǎng)家會(huì )提供元件的電壓系數曲線(xiàn)圖，給出標稱(chēng)電壓百分比和標稱(chēng)電容器百分比的關(guān)系曲線(xiàn)。新一代薄膜電阻器具有非常好的電壓系數，實(shí)驗室條件下很難測量其誤差。電容器則不同，從以下幾方面來(lái)看將會(huì )限制音頻性能。
●電壓系數。
●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，一個(gè)經(jīng)串聯(lián)耦合電容器驅動(dòng)的低阻抗耳機或擴音器，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：有一些電容器具有有顯著(zhù)的壓電效應，但它受到外部壓力彎曲時(shí)，會(huì )在兩端產(chǎn)生相應的電壓輸出。
圖2
●公差：對于多數大容量的電容器（幾微法或者更高），一般很少標注公差值。而電阻器的公差一般為1%~2%。
下面介紹一種測試方法，同時(shí)也包括簡(jiǎn)單的測試電路。從音頻測試設備顯示結果來(lái)看，要吧清楚地量化音頻信號電路的電容器非常線(xiàn)性對音頻質(zhì)量的影響。我們的目的主要是提醒讀者注意這種現象，仔細觀(guān)察這種有代表性的結果，并且提供一種有效的測試和比較方法。
2 測試方法
電容器的非線(xiàn)性交流效應比較容易發(fā)現。如果以模擬音頻電路的頻率響應來(lái)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(xiàn)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(jiàn)圖1）。當輸入信號頻率高于它的-3db截止頻率時(shí)，電容器相對于電阻器來(lái)說(shuō)具有很低的阻抗。如此高頻的交流信號在電容器兩端會(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）與輸入信號電流的乘積會(huì )在電容器上產(chǎn)生相應的壓降，必須注意ESR的非線(xiàn)性會(huì )增大電路的總諧波失真（THD）。
3 不同電容器的測量結果
圖2給出上述電路的THD+N與頻率的關(guān)系曲線(xiàn)，圖（a）選用的是聚酯電容器，額定電壓為25V的通孔聚酯電容器并不適用于便攜式設備。從該圖可以清楚地看出電容器電壓系數對總諧波失真THD的影響。注意聚酯電容器將導致1kHz頻率以下THD的升高，實(shí)際輸出信號減小。另外，我們注意到頻率高于1kHz以后聚酯電容器造成的影響非常小，TND+N指標只是略微高于參考值。
便攜式設備中大量使用鉭電容器，耳機放大器的隔直流電容通常要在幾個(gè)μF以上。圖(b)
是另外一個(gè)THD+N與頻率的關(guān)系曲線(xiàn)，它包含一個(gè)傳統的通也鉭電容器測試曲線(xiàn)和三個(gè)普通
的表貼型鉭電容器測試曲線(xiàn)。所有電容器的容值都是1μF，所不同的只是物理尺寸和額定
電壓（請參考表1）。注意測試時(shí)沒(méi)有施加直流偏置電壓。
在音頻電路中經(jīng)常采用陶瓷電容器作為交流耦合元件，在低頻提升和濾波電路中也大量使用。圖2(C)所示測試曲線(xiàn)類(lèi)似于圖2(b)，所不同的只是采用了表2給出的三種陶瓷電容器做測試。
表1 三種表貼型鉭電容器的參數
| 電容值/μF | 尺寸L
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