阻容元件對音頻放大器的影響及其選用

若以陶瓷電容C組成一個RC耦合電路，如圖6所示。在輸入端輸入正弦波，在波峰或波谷到來時，電容器的偏壓最大，而在0軸時偏壓最小。一個周期的信號通過電容器時，電容器的容量經(jīng)歷一個由小到大，再由大到小的變化過程。RC耦合電路的輸出電壓表達式為：

若輸入的是標準的正弦波，則輸出的波形將發(fā)生畸變，產(chǎn)生諧波失真，表明陶瓷電容具有非線性特征?？疾焐鲜剑谝欢ǖ念l率范圍內(nèi)，信號頻率越高，容抗就越小，當XCR時，Vo=Vi，電容器的影響就可以忽略，這時輸出波形就接近輸入波形。也就是說，陶瓷電容的低頻失真大，而高頻失真相對較小。壓電效應(yīng)對于電壓敏感的陶瓷電容是引起諧波失真的主要原因。而對電壓不敏感的薄膜類電容，由于介質(zhì)損耗，等效串聯(lián)電阻、電感等因素同樣會引起非線性失真，只是失真的數(shù)量級較低，人耳不易察覺而已。

3 阻容元件對音響設(shè)備的影響
在常溫下，設(shè)音源中音頻放大電路有一阻值為10 kΩ的電阻，則當音響設(shè)備音源、功放的帶寬為20 kHz時，電阻的熱噪聲電熱約為1．5 μV，電流噪聲約為0．5μV，合計約為2μV；此時，假設(shè)音源CD唱機音頻放大電路的電壓增益為20 dB，功放前級的電壓增益為20 dB，功放后級的電壓增益為20 dB，音響設(shè)備總的電壓增益為60 dB，即電壓放大倍數(shù)為1 000倍，則功放輸出的噪聲電壓為Vo=2μVx1 000=2 mV。隨著溫度的上升，輸出的噪聲電壓將大于2 mV。
如果音源的音頻放大部分采用RC耦合電路，音源輸出信號的諧波失真為0．05％，功放前后級總的電壓增益為40 dB，即電壓放大倍數(shù)為100倍，則功放輸出信號的諧波失真為100x0．05％=5％。若采用陶瓷電容，則諧波失真會更大。另外，電容器的等效串聯(lián)電阻、電感還會影響電容器充放電的速度，引起音頻信號的瞬態(tài)失真。
對于普通的音響設(shè)備來說，輸出的噪聲電壓為2 mV，諧波失真為5％。一般人不易察覺，對于普通用戶，在要求不高的場合是可以接受的。但對于HI-FI或HI-END音響設(shè)備來說，是不能容忍的。因為HI-FI或HI-END音響設(shè)備要求背景非常寧靜，各項性能指標要求也較高，即使2 mV的噪聲電壓，也會影響背景的寧靜度，5％的諧波失真就更不用說了。

4 阻容元件的選用
4．1 電阻元件的選擇
為保證FI或HI-END音響設(shè)備的高保真度，根據(jù)以上分析，音源、前后級功放應(yīng)考慮選擇金屬膜電阻或薄膜電阻，大電流部分可采用無感陶瓷電阻；阻值誤差要小，電阻的標稱功率應(yīng)大于實際消耗功率，一般不小于實際消耗功率的兩倍，以降低電阻的溫度，減小電阻的熱噪聲和電流噪聲，提高音響設(shè)備的信噪比。目前，歐美等國家生產(chǎn)的電阻、電容性能比國產(chǎn)的好，如美國DALE軍用電阻，西電瓷管線繞精密電阻，性能穩(wěn)定，用于電源濾波、陰極電阻，音質(zhì)佳、噪聲??；西電(黑排骨)精密電阻，如用作單端功放管300B，F(xiàn)U50膽機陰極電阻，性能穩(wěn)定，音色極佳。又如法國金屬膜電阻，精度高，誤差小于1％，用于音響配對電阻一致性好，平衡度高，音質(zhì)晶瑩細膩，噪聲小。
4．2 電容元件的選擇
對于電容器，1)能不用電容就盡量不用，2)不選用陶瓷電容，3)需要使用電容器的場合，應(yīng)選擇等效串聯(lián)電阻ESR、電感ESL小，介質(zhì)損耗小、漏電電流小，高頻性能好(f0較高)的電容。電容器標稱參數(shù)，1)電容量，就是電容器外殼上所標出的數(shù)值，常用μF、pF表示，2)安全工作電壓(指電容器工作電壓的標稱值)，實際工作電壓為額定標稱值的2／3左右是比較合理可靠的，一般來說標稱電壓越高，漏電流越小；3)溫度，常見的大多為85℃、105℃。高溫條件下(例如電子管功放或純甲類晶體管功放)要優(yōu)選105℃標稱的電容器。一般情況下，選用溫度系數(shù)高的電容對于改善其他性能也有積極的幫助，最好選用音響專用電容。如丹麥JENSEN鋁箔電容、銅膜電容、銅管電容，美國SPRAGUE電容、思碧維他命Q油浸電容，德國著名的ROE電解電容、日本的ELNA電容等，這些電容的音色有各自特點。
在音響電路中，用得最多的是有機、無機介質(zhì)電容和電解電容。電路選定后，電容器還是影響放大器音質(zhì)、音色的主要因素之一。同一電路，更換不同類型的電容器，音質(zhì)、音色就有不同的變化。這是因為不同的電容，雖然其容量和耐壓都一樣，但其制作工藝及材質(zhì)不同，固有的介質(zhì)損耗、絕緣電阻、介質(zhì)充放電速率以及串聯(lián)等效電感等相差懸殊。為了避免電容器給信號傳輸帶來的不良影響，最好把音頻放大電路的級間耦合設(shè)計成直流耦合(DC)電路；對于無法采用直流耦合的電子管音頻放大器，級間耦合應(yīng)采用品質(zhì)好的電容器，如法國的SOLEN、德國的VIMA等品牌的電容器。該電容品質(zhì)一流，其容量誤差小于3％，自身的電感量均小于50 nH，其諧波失真(THD)小于0．001％，非常適合作為級間耦合電容。如果在電源濾波、退耦的電解電容兩端并聯(lián)SOLN或VIMA小電容，還可以有效地抑制電力網(wǎng)帶來的高頻干擾。

5 結(jié)束語
綜上所述，阻容元件對HI-END級(高級)音頻放大器的音質(zhì)和音色是有影響的。有經(jīng)驗的音響愛好者，對于音質(zhì)、音色表現(xiàn)一般的CD唱機或音頻放大器，通過更換一些優(yōu)質(zhì)的音頻專用阻容元件，能收到一定的效果。目前，歐美國家的音響制造商，逐步采用貼片阻容元件，來減少阻容元件帶來的不良影響，效果比較明顯。