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经常看到某个攻放使用某个牌子的高级的红色耦合电容来连接前极和后极,由于使用了这样的高级电容,攻放的身价也提升了.并且昂贵的耦合电容是高档次的攻放里必备的标志之一.
一些DIY的攻放板里,由于是DIY,因此什么样的成本都是可以不用考虑的。于是一块不大的攻放板上也突兀地出现两个巨大的耦合电容。
一些评论也认为更高级的耦合电容能带来更好的声音。
一般来说由于该电容性能非常好,因此体积也大,一般只能用1微法左右数量级的容量,再大就体积太大了。
我要在这里说:请把这个电容换成10微法或更大些容量的小体积普通电容,例如22微法或47微法的无极性或有极性电解电容,或者10微法的瓷片电容。这样做带来的好处是:
1,更好的低频,
2,更小的体积,更低的噪声和干扰,
3,更低的成本
4,不算是好处,但高频部分绝对不会比原来有任何损失。
体积庞大的耦合电容就像天线,可以更多的引入干扰,导致噪声。而且电路板走线也更大,更长,也会有天线效应。小体积的耦合电容本身以及在电路设计上也可以减少干扰。
至于低音更好,是显而易见的,耦合电容以及负载的阻抗形成一个高通滤波器,更大的容量相应线性地降低截止频率。假设负载输入阻抗是10欧姆,耦合电容使用1微法,3db截至频率大约是15Hz。由于是一阶高通,在几十Hz的频率上信号已经有衰减,对于低频的还原是不利的,增大耦合电容可以改善这个问题。
绝大多数人担心低档的耦合电容会损失高频性能,这也是众多资深一致认可的担心. 我要在这里说:电容器本来就是频率越高,容抗越低。为什么高频反而不容易通过呢?
一些解释是一般和低档的电容,高频性能差是因为电容的非理想的特性,例如分布电感,高频下的电阻效应等等。
但是在音响电路里,耦合电容的负载从来都是高阻抗,如果是低阻抗,这个电路就不再是耦合电路,而是分频电路。分频电路对电容的特性要求确实比较高,但不在本贴的讨论范围内。
由于负载是高阻抗,例如10K欧姆。由于电容性能不高而在音频的某些频段内产生了感抗和电阻特性,这样的特性产生的阻抗会达到100欧姆这么巨大吗?也许某个令人发指的劣质电容会有这样的效果。如果产生了100欧姆的电抗的变化,最终造成的音频幅度的变化只有约1%,这样的差别是不可能听出来的。更何况这是令人发指的最坏的情况了。当然还有一种很简单的改善方法就是并联一个容量比较小的电容,弥补主耦合电容在某些频率附近出现的异常的电抗特性的波动。至于为什么不并联大电容,那是为了避免两个电容之间一些分布参数产生振荡,并且震荡频率落入音频范围。
对于本贴的主张,可以换一种思路来解释:对电容性能的要求与电容需要传递的能量(虚拟电流)相关,当然与工作频率更加密切。耦合电容负载非常轻,传递能量极小,因此对电容特性要求很低。有源分频电路的分频电容负载相对较重,对电容特性要求比较高。而音箱无源分频电容传递的能量非常大,对电容性能的要求也非常高。电源滤波电容传递的能量也比较高(虚拟电流比较大),因此要求也比较高,不过由于工作频率不是非常高,对其高频特性要求相对低些,但开关电源就不一样了。
还有一种思路是:当一个音响电路系统对某个电容的特性更加关注于该电容与其它电路组成的滤波特性的倾斜的曲线段上时,对电容的特性要求比较高。例如分频电容,音响系统关注的就是该电容与其它元件组成的滤波特性,因此要求比较高。而对于耦合电容,系统不考虑该电容在截止频率这段滤波特性曲线上的表现,因为通常这段频率在人耳以及系统要求之外了。不幸的是由于一些设计中耦合电容容量偏小,截至频率上移,这段频率特性落入了系统要求的范围,因此对电容性能的要求也提高了。简单来说就是:不好的设计(容量偏小的耦合电容)导致不好的性能(低频衰减过快),并且提高了对元件性能的要求(不得不使用昂贵的电容),增加了成本。
当容量选择不当,更换不同的偶合电容对声音的影响主要体现在低频的衰减上,也就是相同标称值的电容容量误差导致低频衰减不同,从而导致音质变化。
本人测试过一个成品DIY的HIFI攻放,使用1UF的红色WIMA耦合电容,经过计算,截至频率高达约20多Hz。后换成10UF的瓷片贴片电容,低频立即下潜很多,超过了马兰士的攻放,高频部分听不出区别。。
怎样测试耦合电容的容量选择是否正确的一个方法:在原电容上并联10倍大小的电容,如果声音有变化,尤其是低频,说明原容量太小。继续加大电容试验,直到更换不容性能的相同容量的电容,声音不再有区别,这样就可以使用这时测试的容量,并且对电容本身性能没有要求。
一些回帖中提到了电容器的一个指标:损耗角正切值。
我要说的是,本贴解释的就是音响系统对于耦合电容的损耗角正切值要求是非常低的。
损耗角正切值可以理解为电容器和一个电阻串联。前文举了一个例子,某劣质耦合电容在某个频点出现了100欧姆的等效串联阻抗,也就是出现了很大的损耗角正切值(和频率相关)。最终对声音造成的影响是1%。 这个差异实际是听不出来的,更何况是非常极端的情况。而且提出了一个解决办法:并联一个小电容。小电容的特性可以弥补主耦合电容损耗角正切值在某些频点的影响。
还有回帖提到用电解电容耦合,感觉低音肥大。其实这才是正确的声音。很多的音响系统中的高价耦合电容把很多低音给过滤掉了,因为容量太小了,低音耦合不过去,于是听感上觉得高频得到了提升。其实是由于此消彼长,缺少低频而造成的失真。
下面简单举例分析损耗角正切值对声音的影响:
一个耦合电容对某个频率信号的阻抗是XC=1/(2πfC), C是电容容量,f是工作频率。可见频率越高,容抗越小。但是一些电容的损耗角正切值随频率变高而变化。
在耦合电路中,后端接收到的信号幅度是电容的电抗和后端输入阻抗的分压:V=Vi*RL/(RL+XC), RL是后端输入阻抗,Vi是耦合电容输入端的信号。可见,RL越大,V越接近Vi,XC越小,V越接近Vi。
现在开始引入损耗角正切值:在原XC的基础上加上R,
V=Vi*RL/(RL+XC+R)。假设最大损耗角正切值(某个频率上)是50%(这是非常大的值)
V=Vi*RL/(RL+XC*1.5)=Vi*RL/(RL+1.5/2πfC)
由该式可见,频率越高,损耗角正切值的影响越小。频率越低,影响越大。同时电容容量越大,损耗角正切值的影响越小。
结论:减少损耗角正切值的影响的最简单办法是增大电容的容量。
对于用于分频用途的电容,由于不能随意改变容量,因此损耗角正切值的指标很重要。对于耦合用途,可以没有限制的增大电容的容量,因此损耗角正切值的指标不重要,也就是说对电容性能的要求不高。
举例:在一个由10uf电容和10K欧负载电阻组成的耦合电路中,对于50Hz的音频信号,电容的容量导致的容抗是318欧,引入50%的损耗角正切值,
理想电容:V=Vi*10000/(10000+318)=0.97*Vi, 引入50%的损耗角正切值:V=Vi*10000/(10000+318*1.5)=0.95*Vi
(0.97-0.95)/0.97=2%
如果电容换成1uf的容量:
理想电容:V=Vi*10000/(10000+3180)=0.76*Vi, 引入50%的损耗角正切值:V=Vi*10000/(10000+3180*1.5)=0.68*Vi
(0.76-0.68)/0.76=10.5%
用样的损耗角正切值指标,以上的例子中1uf的容量对50Hz音频的影响是10uf电容的5倍。这也反映了前文的结论。
对于高频的声音信号,耦合电容损耗角正切值指标的影响就更加小了。
请注意:本文的结论只用于耦合电容,不能用于分频电容。相反,分频电容对损耗角正切值的要求是很高的,这也是为什么哪怕是低档的电子分频电路,分频电容也要用有机类电容的原因。