便攜式設(shè)備中的無源元件對音頻質(zhì)量的影響
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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，并用來分隔相對獨(dú)立的直流電路模塊。而對于便攜式音頻設(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（對于電容器）。有些生活廠家會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)室條件下很難測量其誤差。電容器則不同，從以下幾方面來看將會限制音頻性能。
●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)動的低阻抗耳機(jī)或擴(kuò)音器，由于耦合電容器存在ESR將會限制最大輸出功率。
●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)，會在兩端產(chǎn)生相應(yīng)的電壓輸出。
圖2
●公差：對于多數(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%。
下面介紹一種測試方法，同時(shí)也包括簡單的測試電路。從音頻測試設(shè)備顯示結(jié)果來看，要吧清楚地量化音頻信號電路的電容器非常線性對音頻質(zhì)量的影響。我們的目的主要是提醒讀者注意這種現(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試和比較方法。
2 測試方法
電容器的非線性交流效應(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)簡單的高速RC濾波器（見圖1）。當(dāng)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說具有很低的阻抗。如此高頻的交流信號在電容器兩端會產(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）與輸入信號電流的乘積會在電容器上產(chǎn)生相應(yīng)的壓降，必須注意ESR的非線性會增大電路的總諧波失真（THD）。
3 不同電容器的測量結(jié)果
圖2給出上述電路的THD+N與頻率的關(guān)系曲線，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(shè)備。從該圖可以清楚地看出電容器電壓系數(shù)對總諧波失真THD的影響。注意聚酯電容器將導(dǎo)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(biāo)只是略微高于參考值。
便攜式設(shè)備中大量使用鉭電容器，耳機(jī)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，它包含一個(gè)傳統(tǒng)的通也鉭電容器測試曲線和三個(gè)普通
的表貼型鉭電容器測試曲線。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)所示測試曲線類似于圖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(shù)
| 電容值/μF | 尺寸L
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