如何避免(音频)信号路径上的电解电容器?

电器工程 电容器 声音的 电解电容
2022-01-19 03:43:04

我已经构建了一个基于多合一芯片 THAT4301 的压缩器。它运作良好。但我还是不高兴,因为我在信号路径中使用了电解电容。我的设计是基于那家公司的参考设计: 在此处输入图像描述

上面的电容器是极化型的。信号之前没有偏差。据我所知,这是一个不好的用途。我还通过模拟验证了我的担忧。如果信号确实包含负 DC(此上限试图避免),则上限会/应该失败或烧毁。

所以我想用极化类型来代替它。但是,实际上并没有如此高值的好/小电容器,所以我也想降低它的值。我的电路适用于 10u,我无法检测到 LF 响应中的任何截止。在信号路径中仍然是一个很大的上限。

我无法正确计算此交流耦合电容的值,因为我无法在数据表中找到 VCA(电压控制放大器)的输入阻抗。

http://www.thatcorp.com/datashts/THAT_4301_Datasheet.pdf

  1. 如果负载的输入阻抗为 330 欧姆,则需要 47u 才能通过 10Hz-AC 信号!这不是低到极点吗?任何人都可以从数据表中的其他值中读取输入阻抗吗?

  2. 为什么他们建议为非偏置输入使用极化电容器?我在维基百科中也看到了这一点(这里也经常提到)。

在此处输入图像描述

  1. 有哪些方法可以避免在信号路径中使用如此大的交流耦合电容器?
3个回答

输入是虚拟接地(它基本上是运算放大器缓冲器的反相输入,因此时间常数由 R1 或 R6 定义,具体取决于通道。

我可能会在那里使用非极性部分,但实际上使用电解电容作为 DC 块的诀窍是使它们变大,根据定义,在音频频带下方形成极点的电容几乎没有信号电压下降,因此造成的失真可以忽略不计. 显然,在滤波器网络中形成极点的电容(类似于无源分频器)存在问题,但对于小信号 DC 模块,非极性 elco 通常没问题。

有很多关于电容器的废话,在错误的应用中使用错误的电容器是可能的,但在实践中使用无极性的 elco 就可以了。

C. Bateman 在 E&WW 的一系列文章中对这些东西做了经典的工作,非常值得追查。

这是一个虚拟的地面。数据表说:

如理论部分所述,VCA 输入引脚是内部提供负反馈的虚拟接地。一个输入电阻(R1 , 20kΩ) 需要将交流输入电压转换为 4301 线性范围内的电流。

普通极化的湿式电解电容器,少量的反向电压就可以了它不会在几百 mV 的反向电压下“爆炸”。对电极上有一层阳极薄膜,只是没有那么厚。

如果你真的想要的话,你可以用一个等效电容的薄膜电容器来代替它——它会非常笨重,而且会花费很多钱。例如 Kemet R60DR54705050K(来自 Digikey 的照片):

在此处输入图像描述

或者您可以使用具有合理电介质的多层陶瓷电容器(例如 X7R 或 X5R,实际上您无法获得该尺寸的 NP0),例如。TDK C5750X5R1C476M230KA 相对较小且便宜一些,但可能会担心在信号路径中引入麦克风部分。

或者,您可以(例如)使用高 10 倍的输入电压并将 R1 增加到 200K,并将 C1 减小到 4.7uF,这对于薄膜帽来说是一个相对合理的尺寸。

但我建议只使用制造商推荐的廉价且非常合适的 47uF 极化电解帽​​。

您可能想要一些具有合理线性行为的东西 - 当正确选择截止频率时,电容器不会对可听信号产生任何影响,如果在截止频率附近存在亚可听频率,则可以听到谐波。这往往会指向具有大电压系数的陶瓷帽。薄膜和电解盖都很好。

同意之前的回答,我个人从不使用任何类型的电解液;我觉得(也许不再正确)它们随着时间的推移而演变,因为它们是基于液体的。此外,极化性质意味着它的行为在其上的负压与正压降本质上是不对称的,这对我来说意味着少量失真和偶次谐波的产生(尽管如果电容很高,幅度可能非常低足够的)。我还想知道 ESR 对于正压降和负压降是否同样不对称。所以我可能会使用尽可能多的陶瓷电容(并联和串联)来获得我需要的电压和电容值。

另外,一个技巧——如果你想使用极化电容,如电解电容或钽电容,你可以使用两个串联的 100uF 电容(或四个 47uF 电容,两个平行对串联),但是将串联设备的方向相反,所以他们的 + 端子相互接触。然后,在该中心端子上施加一个 1 兆欧电阻,使电阻的另一端具有等于电容器额定电压一半的正直流偏置。这样,您就可以在其电压范围的中心使用它们,并在任一电压方向上提供最大的偏移。而且,任何不对称的 IV 特性都会在很大程度上抵消,你会留下对称的行为,不太可能产生偶次谐波。

两个 94uF 的串联电容器将产生 47uF 的净电容。我还会在输入端到地之间添加一个 100k 的电流,以防止在输入信号上有另一个 DC 块的情况下通过电容的泄漏使其 DC 点漂移。