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阻容元件对音频放大器的影响及其选用

发布时间:2020-06-30 17:04:32 阅读: 来源:望远镜厂家

摘要:阻容元件是在音响设备中使用量最大的无源器件,近年来国内的音响制造商,在设计音源(CD或DVD)、功率放大器的过程中,非常重视集成块(IC)、晶体三极管、场效应管及电子管等有源器件的选用,在电路设计、产品工艺等方面取得了长足的进步。但在高附加值的HI-END级音响产品领域,与欧美国家存在较大的差距。原因之一是对电阻、电容等无源器件的选用重视不够。为了提高音响设备的重放效果,通过对阻容元件的分析、研究,采用同一套音响设备、不同的阻容元件进行比较测试,发现阻容元件对音响设备的影响不容小视,合理选择阻容元件可提高音响设备的性能指标和重放效果。关键词:电阻器;电容器;影响;选用 音响设备主要由音源(CD或DVD)、前级均衡放大器(功放前级)和后级功率放大器(功放后级)组成,以上设备中的音频放大部分基本采用集成块(IC)和分立元件两种模式。集成块模式大多由集成运算放大器和阻容元件组成,而分立元件模式大多由晶体三极管、场效应管或电子管和阻容元件组成。一直以来,我们在设计音响设备的时候,非常重视集成块(IC)、晶体三极管、场效应管或电子管有源器件的选用,而对电阻、电容等无源器件的选用就比较随便。不少人认为阻容元件对声音影响不大,的确,在要求不高的场合,如一般的家庭影院、电脑音响、彩电的伴音电路,可采用普通的阻容元件;但在高端音频设备中,必须慎重地选择电阻、电容等元器件,否则,就难以达到HI-FI或HI-END的水准。1 关于电阻器 电阻器是各种电路中使用量最多的器件,在HI-FI或HI-END设备中,电阻器的选用将直接影响设备的性能指标,如信噪比、保真度等。进入工作状态的电阻器会产生噪声,噪声大小取决于电阻值、温度、施加的电压以及电阻器类型。电阻器总噪声由多个成分组成。与各种音频电路密切相关的是热噪声和电流噪声。1.1 电阻器的热噪声 在电阻器中,由于电子的不规则热运动,在一个足够小的体积内,电子浓度的瞬时值存在不规则的起伏,电位也发生不规则的起伏,因此,电阻体任意两小块体积之间就形成一个起伏的电位差,这就是电阻的热噪声。在频率特性上,它属于白噪声,即频谱等幅均匀分布的,如图1所示。在频宽内,热噪声的均方根值可表示为 ST=4kTR△f…… (1)

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式中:R为电阻器的电阻值,单位为Ω;T为电阻器温度单位为K;k=1.380 7×10-23 J/K为玻尔兹曼(Boltzmann)常数。上式表明,电阻器的热噪声与电阻材料无关,与电阻值、温度和频宽成正比。热噪声是一种不可抑制的物理现象,在任何类型的电阻器中都存在,不能通过改变电阻器的质量来消除。1.2 电阻器的电流噪声 电阻器的电流噪声与电阻材料、工艺、类型(非线性大小)具有直接关系。电阻器的非线性反映电阻体材料内部结构的不致密和不连续(非均质)的程度,因此在一定程度上反映了电阻器质量的好坏。通过实验发现,大多数电阻器都存在一定的非线性。对于非线性电阻器,电流噪声的均方根值可表示为: 式中,K是取决于电阻元件材料及其制造工艺的常数,U是电阻器两端的直流电压降,△f为频宽,为信号频率。上式表明,在一定的△f频宽内,电流噪声SE与电阻器上的直流电压降U的平方成正比,与频率成反比。当U、R、△f确定之后,电流噪声SE与频率f的关系可用图2来表示。

电阻器中电流噪声等级通常用噪声指数[NI]dB来表示 式中,u是带宽上的均方根噪声电压,而U是电阻器上的直流电压降,u和U的测量单位均是V。[NI]的单位是dB。

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