第1页共14页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共14页便携式设备中的无源元件对音频质量的影响在音频电路设计中通常采用无源元件设置增益，提供电流偏置和电流退耦，并用来分隔相对独立的直流电路模块。而对于便携式音频设计，因为受到空间、高度和价格的限制，必须采用小封装、低高度和低价格的无源元件。1非线性的来源电容器和电阻器都具有电压系数，就是说如果在其两端施加不同的电压时其物理参数会发生变化。例如，一个在零电压下精确阻值为1.00kΩ的电阻器，如果施加10V的端电压，那么，它的阻值将变为1.01kΩ。电压系数的影响程度取决于元件的类型、结构和化学成分（对于电容器）。有些生活厂家会提供元件的电压系数第2页共14页第1页共14页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共14页曲线图，给出标称电压百分比和标称电容器百分比的关系曲线。新一代薄膜电阻器具有非常好的电压系数，实验室条件下很难测量其误差。电容器则不同，从以下几方面来看将会限制音频性能。●电压系数。●介质吸收（DA）：一个看似完全放电的电容器仍然会有极少量的电荷残留。●等效串联阻抗（ESR）：这是一个与频率相关的参数，一个经串联耦合电容器驱动的低阻抗耳机或扩音器，由于耦合电容器存在ESR将会限制最大输出功率。●颤噪效应：有一些电容器具有有显著的压电效应，但它受到外部压力弯曲时，会在两端产生相应的电压输出。图2第3页共14页第2页共14页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页共14页●公差：对于多数大容量的电容器（几微法或者更高），一般很少标注公差值。而电阻器的公差一般为1%~2%。下面介绍一种测试方法，同时也包括简单的测试电路。从音频测试设备显示结果来看，要吧清楚地量化音频信号电路的电容器非常线性对音频质量的影响。我们的目的主要是提醒读者注意这种现象，仔细观察这种有代表性的结果，并且提供一种有效的测试和比较方法。2测试方法电容器的非线性交流效应比较容易发现。如果以模拟音频电路的频率响应来划分，最基本的滤波器包括高通、低通和带通三种，这些滤波器的非线性特性是真实的并且是可以量化的。考虑一个简单的高速RC滤波器（见图1）。当输入信号频率高于它的-3db截止频率时，电容器相对于电阻器来说具有很低的阻第4页共14页第3页共14页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第4页共14页抗。如此高频的交流信号在电容器两端会产生非常小的压差，那么电容电压系数的影响就可以忽略。但是电容器的等效串联电阻（ESR）与输入信号电流的乘积会在电容器上产生相应的压降，必须注意ESR的非线性会增大电路的总谐波失真（THD）。当信号频率接受或等于-3db截止频率的总谐波失真（THD），这第5页共14页第4页共14页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第5页共14页种测试突出了电容器电压系数的非线性特性对THD的影响。测试电路基于一个-3db截止频率为1kHz的高通RC滤波器。当我们选择不同结构、不同材料及不同类型的电容器时，在音频分析仪上观察THD的变化情况。我们选择了多种类型的1μF的电容器进行测试。配合150Ω的负载电阻器，构成一个标称截止频率等于1kHz的耳机滤波器。需要注意的是电容器两端没有额外的直流偏置，输入/输出具有同样的直流电位。3不同电容器的测量结果图2给出上述电路的THD+N与频率的关系曲线，图（a）选用的是聚酯电容器，额定电压为25V的通孔聚酯电容器并不适用于便携式设备。从该图可以清楚地看出电容器电压系数对总谐波失真THD的影响。注意聚酯电容器将导致1kHz频率以下THD的升高，实际输出信号减小。另外，我们注意到频率高于1kHz以后聚酯电容器造成的影响非常小，TND+N指标只是略微高于参考值。第6页共14页第5页共14页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第6页共14页便携式设备中大量使用钽电容器，耳机放大器的隔直流电容通常要在几个μF以上。图(b)是另外一个THD+N与频率的关系曲线，它包含一个传统的通也钽电容器测试曲线和三个普通的表贴型钽电容器测...
