吳星華

    在音頻電路中，無源元件被用于設定電路增益，提供偏置和電源抑制，實現級間直流隔離等等功能。由于便攜式音頻設備的局限性，其空間、高度和成本都受到了嚴格膠制，迫使設計者必須采用小尺寸、低截面和低成本的無源元件。但在使用之前，有必要對這些器件的音頻效果作一番研究，拙劣的元件選擇會顯著降低系統的性能。

    一些設計者以為電阻和電容對音質沒有什么大的影響，但實際情況是，很多在音頻信號通道上經常使用的無源元件所固有的非線性特性，會帶來嚴重的總諧波失真（THD）。

    非線性之源

    電容和電阻都存在一種所謂的電壓系數效應，即，當元件兩端的電壓改變時，元件的物理特性會發生某種程度的改變，其參數值也隨之改變。例如，當一個兩端無電壓時阻值為1.00kΩ的電阻被加以10V電壓時，其實際電阻值變為1.01kΩ。這種效應隨元件的類型、結構和化學類型(對于電容)的不同而有很大差異。有些制造商可以提供電壓系數信息，以曲線方式，給出了電容變化百分比對應額定電壓變化百分比的關系。

    現代薄膜電阻的電壓系數已非常好，實驗室條件下基本上測不到。然而，電容器則差強人意，會對性能產生影響：

    *電壓系數；

    *介電吸收（DA）：類似于記憶效應，表現為已被放電的電容仍持有一些電荷；

    *等效串聯電阻（ESR）:和頻率有關，當串聯耦合電容驅動低阻抗耳機或揚聲器時會限制功率輸出；

    *顫噪效應 :一些電容有顯著的壓電效應，物理應力或變形會在電容兩端產生電壓。

    *誤差較大:多數大容值電容(幾uF或更大)通常 沒有嚴格規定精度。而電阻就很容易且廉價地做到1%或2%的容差。

    下面就提供的一種測試方法進行討論:亦包括一個簡單的測試電路和現成的音頻測試設備.以便評價音頻信號通道上的電容器所帶采的不利影響。其目的不是對某種尺寸和額定電壓或元件類型進行取舍判定，只是要讓有關人士了解這種現象，展示出一些有代表性的結果，并提供一種測試手段，以便進行合理的比較和判斷。

    關于測試方法

    應該說，非線性交流響應很容易在電容上觀察到。對于模擬音頻的頻率響應在大多數電路模塊中可分為高通、低通和帶通濾波器，這些濾波器的非線性對于音頻質量有顯著影響。

    從一個簡單的RC高通濾波器(見圖1所示) 分析起。當頻率遠高于—3dB截止頻率時，電容器的阻抗低于電阻。當有高頻交流信號通過時，只在電容器兩端產生很小的電壓，因此電壓系數所造成的變化應該很小。不過，信號電流流過電容時，會在電容器的ESR上產生電壓。ESR的非線性達到一定程度就會使非線性失真惡化。當接近-3dB截止頻率時，電容和電阻的阻抗值達到同一數量級。結果是在電容器兩端產生明顯的交流電壓，同時又只對輸入信號產生很小的衰減。此時，電壓系數效應接近其峰值。

    本測試將聚焦于-3dB截止點的總諧波失真(THD)，突顯無源元件的非理想特性--它主要來源于其電壓系數效應。其測試電路包括一個-3dB截止頻率為lkHz的高通濾器和一個音頻分析器(Audio Precision System One)，以便觀察在更換不同結構、化學成分和不同類型電容時的總諧波失真和噪聲（THD+N）惡化情況。考慮到可選電容類型的多樣性，選擇1uF容值的電容,它和150Ω的負、壓,輸入和輸出有相同的直流電位。

    聚酯電容器和參考基線

    圖2中的THD+N和頻率的關系曲線給出了測試裝置分辨率的上限（即圖2中測量上限），以及一種25V穿孔式聚酯電容器(在便攜設備中不常用)的最小影響。由電壓系數引起的非線性失真也不是很明顯。注意到在頻率低于lkHz時THD開始增加，但實際上輸出信號在頻率低于lkHz時也下降了，因而降低了由分析儀所記錄的信號-噪聲(加失真)比率。關鍵區域在于lkHz以上，在此區間聚酯電容的表現良好--僅能測到相對于參考基線輕微的惡化。

    便攜設備中的鉭電介質

    便攜設