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      音頻交叉網絡中的電容器

      文章出處:網責任編輯:作者:人氣:-發表時間:2019-01-04 14:19:00【

       音頻交叉網絡是分離音頻頻譜的不同部分并將信號發送到特定驅動器和揚聲器的組件的組合。 分頻器將低音音頻信號發送到低音揚聲器,將中音信號發送到標準中音揚聲器,最后將高頻信號發送到高音揚聲器。 交叉網絡有各種組件和組件階段。

      為什么需要揚聲器交叉?

      一個驅動器和揚聲器無法處理大約40 Hz至20 KHz的整個音頻范圍。 實際上,如果整個頻譜指向單個驅動器和揚聲器,則輸出不太理想和失真。 揚聲器驅動器專為特定音頻范圍而設計。 在此范圍之外操作可能會損壞驅動器/揚聲器或導致極端失真......這不是一件好事!

      基本上,分頻器是特定陣列中的電阻器,電感器和電容器的組合,這些陣列是頻率特定的。 高通濾波器可阻止所有中頻和低頻,僅通過高頻信號。 低通濾波器阻止所有高頻信號并僅通過低頻。 交叉網絡安裝在放大器和揚聲器之間,通常不需要任何外部電源即可運行。 大多數交叉網絡都安裝在印刷電路板上。 其他部件是硬接線的一個組件,與Ty-Rap®電纜扎帶相連并固定在揚聲器箱體上。

      什么是交叉?

      電阻器和電感器

      在大多數情況下,電阻器和電感器具有固定值,并且在升級時,除非損壞,否則幾乎不需要更換。 但是,應驗證和測試這些值。 對于新設計,請在選擇過程中考慮無感電繞組電阻。 最好使用的電感是箔繞式,它具有低串聯電阻和優異的電感特性。

      音頻電容器的差異

       

      電容器是本技術公告的重點。 有四種基本類型的電容器:電解質,陶瓷,金屬化薄膜和薄膜和箔。

      電解電容器

      電解電容器是極化的 - 具有類似于電池的正極和負極端子 - 并且填充有濕液體,凝膠化學品或固體聚合物電解質,這提供了實現極大電容值的特性。 使用電解電容器的優點包括小封裝尺寸的大容量和相對低的成本。 主要缺點包括:壽命有限,極大的等效串聯電阻(ESR),高漏電流,低絕緣電阻和寬公差。

       

       

      • 濕式電解電容器 
        有兩種類型的濕式電解電容器,蝕刻箔和普通箔。 蝕刻的箔樣式與普通箔的不同之處在于蝕刻氧化鋁以增加表面積,從而導致更小的尺寸。 這種類型的電容器可以具有極大的值。 然而,缺點是電流能力低[見圖1: 蝕刻型鋁電解電容器 ]。 普通箔片樣式有兩個陽極氧化板,它們設置了極板的極性。 這種類型的電容器具有較小的電容值,但它能夠處理更高的電流[ 見圖2:普通箔式鋁電解電容器 ]。

       

      蝕刻型鋁電解電容器

      圖1:蝕刻型鋁電解電容器

      普通箔式鋁電解電容器

      圖2:普通箔式鋁電解電容器

       

      • 固體聚合物電解電容器 
        固體聚合物電解電容器使用固體材料代替液體或凝膠電解質。 通過使用固體電解質,避免了干燥,鋁型電解電容器的主要故障。 固體聚合物電容器通常使用二氧化錳作為其第二端子并且小于鋁電解電容器。 由于較低的漏電流,較低的ESR和較好的穩定性,固體聚合物電解電容器的有利特性比鋁型電池更好。 它們的主要缺點是它們僅在較低的工作電壓下可用。 [見圖3:聚合物電解電容器]。

       

      聚合物電解電容器

      圖3:聚合物電解電容器

       

      • 電解電容選擇

        選擇電解電容時,溫度范圍是主要考慮因素。 即使電容器在室溫下工作且電壓和高頻存在,器件也會迅速升溫。 選擇具有高紋波和脈沖電流額定值的電解電容。 Electrocube具有專為音頻應用設計的電解電容器。 旁路電容器,例如Electrocube 967D系列,可用于通過降低等效串聯電感(ESL)來改善電解電容的性能。

      • 非極性電解電容器 
        非極性電解電容器包括兩個相同值的極化電容器,它們與正極端子或負極端子串聯連接在一起。 得到的單個電容器是一個非極性電容器,相當于原電容器電容的一半[ 見圖4:非極性電解等效設計 ]。 兩個電容器對施加的電壓進行整流,就好像它們被二極管部分旁路一樣。 

        標準非極性鋁電解電容器的性能在用于音頻AC應用時會產生失真。 現成的單極非極性設計電容器具有極高的耗散因數(DF),范圍從2%到150%。 這種極端的DF導致過度加熱并縮短音頻應用的壽命。 Electrocube鋁電解非極性(AENP)系列增強了音頻應用,當與967D系列配合使用時,可產生干凈無失真的聲音。

       

      非極性電解等效設計

      圖4:非極性電解等效設計

       

      陶瓷電容器

       

      典型陶瓷電容器的電介質是陶瓷材料,電極是銀合金[ 見圖5:基本陶瓷電容器結構 ]。 電容器與多個層中的交替陶瓷和銀電極堆疊,直到達到標稱電容[ 見圖6:內部陶瓷電容器 ]。 使用陶瓷電容器有兩個主要缺點。 首先,它們傾向于像麥克風那樣拾取機械振動,將它們變成不需要的電信號。 這些振動引起陶瓷電介質的擠壓或振蕩,從而在電容器中產生小電壓。 這個小電壓(微伏)會導致音頻失真,稱為microphonics。 陶瓷電容器的第二個問題是音頻響應差。 陶瓷電容器具有較差的串聯電阻ESR和較低的絕緣電阻(IR),這會對調諧電路施加額外的電阻,從而導致較差的音頻響應。

      基本陶瓷電容器結構

      圖5:基本陶瓷電容器結構

      內部陶瓷電容器

      圖6:內部陶瓷電容器

       

      薄膜電容 - 音樂的最佳選擇

      有兩種類型的薄膜電容器,薄膜和箔,以及金屬化薄膜電容器。

      薄膜和箔電容器中的電極是由介電材料片纏繞的獨立金屬箔片[ 見圖7:電容器結構 ]。 這些電極片(或箔)交替地從電容器卷的每個端部延伸出電介質,這提供了引線所附著的大量金屬材料。 膠片和金屬箔設計是音頻聲音再現的最佳選擇[ 見圖8:膠片和箔片電容器 ]。

       

      金屬化薄膜電容器大大減小了電容器的物理尺寸。 用99%純鋁或其他金屬的薄層代替分離的箔片,所述金屬直接氣相沉積在介電材料上。由于介電材料與金屬電極材料一起存在于電容器的每一端,因此不可能直接連接引線[ 見圖9:金屬化電容器 ]。

       

      金屬化薄膜電容器的末端通過應用精細的熔融金屬噴霧產生。 噴霧與金屬電極層接觸,導致板接觸。 當金屬噴涂顆粒堆疊在鋁電極上時,存在壓縮粘合,導致電阻高于離散金屬箔。 引線連接到這種金屬噴霧上,增加了額外的阻力。 這意味著有一個復雜的過濾器搶奪真實,清晰的聲音再現。

      電容器結構

      圖7:電容器結構

      薄膜和箔電容器

      圖8:薄膜和箔電容器

      金屬化電容器

      圖9:金屬化電容器

      摘要

      揚聲器交叉網絡的電容器

      薄膜電容器的選擇對于實現可接受的質量聲音再現非常重要。 在選擇合適的電容器時,請考慮揚聲器系統的均方根(RMS)AC額定值,因為電容器的過電壓可能導致組件過早失效。 附加參數是薄膜電容器的ESR和介電吸收(DA)。 這些值必須盡可能低,以避免失真。

      典型的揚聲器分頻網絡中裝有電解電容和薄膜電容[見圖10:典型的揚聲器交叉網絡]。

      該板已安裝Electrocube 967D系列聚丙烯和箔電容器。 對于此類應用,Electrocube不建議使用金屬化電容器。 967D系列專為音頻應用而設計,具有低ESR,低DA,高絕緣電阻和寬溫度范圍的重要特性。 使用的電解電容器是Electrocube AENP系列,當與967D系列并聯時,可以產生高質量的優質聲音。

       

      電容器制造商在每種類型的電容器的構造中利用介電材料和浸漬油的各種組合來實現特定的音質。 與制造商直接合作,以達到所需的音質。 佳名興電容擁有各種專為音頻應用設計的薄膜電容電解電容器。

      典型的揚聲器交叉網絡

      圖10:典型的揚聲器交叉網絡

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