牲口才开电车 e自由电子
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【转载】无源元件会影响音质吗? 在音频电路中,无源元件担任着设定放大器增益、提供偏置和电源抑止,以及级间隔直的功能。在便携式的音频设备里,优先考虑的是体积和成本问题,因此不得不使用小型的和低成本的无源元件。系统的性能因为元件的选择范围有限而被制约,所以这类装置的音频效果只是满足于能够通过检验标准。 有些设计者总认为电阻和电容对音质没有可测试到的影响,但事实是许多用在信号通路里面的无源元件的非线性特性使得谐波失真指标(THD)严重变坏。在某些情况下,无源元件的非线性贡献已经超过了有源元件,例如放大器和DACs,的贡献,然而许多设计者仍然认为音频性能的限制因素是放大器和DACs。 非线性的来源 电容和电阻都会呈现出一种称之为电压系数的特性。即,当电容和电阻两端施加的电压改变时,在某种程度上电容和电阻的数值也会发生变化。例如,某只两端0电压时为1K欧的电阻当其两端施加10V电压时,阻值变为1.01K欧。这种特性随着元件的类型、结构和化学物质(对电容而言)的不同而有着非常大的变化。电容电压系数有时候可以在制造商的图表里查到,一般以容量变化的百分比随电压变化的百分比表示。 目前膜电阻电压系数非常好,通常低于实验室里易于测得的数值。然而,电容却是制约性能的主要因素。电容偏离理想值主要是下述的几项参数: •电压系数:上面已描述。 •介电吸收(DA):类似记忆效应。放过电后的电容仍能保留先前存储的部分电荷。 •等效串连电阻(ESR):此参数与频率相关。ESR会限制功率输出,如串连耦合电容驱动低阻的耳机或扬声器时。 •麦克风效应:某些电容具有显著的压电效应,对电容施加的机械压力或变形使得电容在其引脚两端产生电压。 •容差不好:大部分大容量电容(几微法或更高的)的准确性没有严格地标示。而电阻则很容易标示出误差为1%或2%,并且这些电阻的价格也不贵。 下面的讨论着重于介绍一个测试方法。这个测试方法包含一个简单的试验电路和常见的音频测试仪器。通过该方法能够对我们不期望的电容的特性进行量化地比较。目的不在于对电容的外形尺寸、额定电压或封装类型等进行评判。而是通过示出代表性的结果,去提醒读者关注这个现象,进而使用这个测试进行有意义的比较并得出结论。 测试描述 电容的非线性交流效应很容易发现。听听模拟音频信号的频率响应,就可以发现大多数电路里面均含有高通、低通、或带通滤波电路,而且这些滤波器的非线性特性是存在的并且可测量。 图1是一个简单的RC高通滤波器。当频率显著高于-3dB转折点之上时,与电阻的阻值比较而言,电容的容抗值很低。此时高频交流信号落在电容两端的电压降是一个很小的数值,因此电容的电压系数所导致的任何变化也会非常小。流过电容的信号电流只是在电容的ESR上产生一个电压降。ESR中的非线性成分以适当的电平归入总谐波失真(THD)中,并且使总谐波失真(THD)变坏。然而,在-3dB点及其附近,电容和电阻的阻抗为同样的量级。结果是在某个点电容两端出现一个值得关注的电压,同时对于输入信号的衰减不是太大。这样,电压系数的效应在此点附近趋向峰值。 (译者注:此段原文不很明晰。译者的理解是从幅频特性来观察高通滤波器时,频率从左到右(从低到高)变化时,THD+N是从高往低走,而输出电压是从低往高走。将两者合起来观察,在-3dB点或附近有一个峰值)) 因为我们关注在-3dB处的THD,这个试验着重于主要由电压系数引起的非理想特性。试验电路基于一个-3dB转折频率为1kHz的高通滤波器和一台音频分析仪,通过更换各种不同类型、不同结构、不同介质的电容,用分析仪观察谐波失真(THD+N)的变化。电容值选用1μF,因为各种类型的电容都能找到这个数值。电阻选为150欧,电阻和电容构成了一个 z的头戴耳机滤波器。需注意,试验的电容无直流偏置。输入和输出具有相同的直流电势。 聚酯电容及参考基线 图2是谐波失真THD+N与频率的关系图。图中示出了测试的分辨力极限和一个25V聚酯引线电容的作用,这类电容一般不用在便携设备里。几乎看不出来电压系数造成的THD变坏。要注意在1kHz以下,聚酯电容使THD上升,但输出信号实际上是随频率下降而下降的。因此使得分析仪的信噪比降低。关键的区域在1kHz及其以上,这些区域聚酯电容表现良好,仅仅比参考线差一点。
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