前置放大器、放大器和其他高端音频应用中电阻器的选择

技术分类： 电源技术 | 2011-01-28
威世通用半导体 迈克尔·贝尔曼博士 威世精密集团 尤瓦尔·海尔尼茨: EDN China

　　在高端音频设备中，慎重地选择电阻器是避免或将信号路径中的噪声和失真降至最低的最佳方法之一。本文描述了使用各种现有电阻器技术制造的电阻器中噪声的生成情况，并且对每种类型的典型噪声插入进行了量化。

　　噪声是一种可能叠加在任何有用信号（含直流）上的无用宽频谱信号。像其他无源器件一样，电阻器会产生不同程度的噪声，噪声大小取决于电阻值、温度、施加的电压以及电阻器类型。

　　有很多实验阐明某些电阻器比其他电阻器“噪声大”的原因。然而，音频专家和发烧友均认同的唯一检测方法就是：比较在实际音频系统中使用不同电阻器技术时形成的保真度。

　　电阻器中的噪声

　　电阻器总噪声由多个成分组成。与各种音频应用密切相关的是热噪声和电流噪声。

　　热噪声的显著特点是与电阻材料无关。事实上，如果电阻和温度相同，任何类型的电阻器的热噪声等级均相同。热噪声的电压功率谱密度(PSD)ST [V2/Hz]在整个频率范围内均匀分布。其可以用下列表达式表示[1, p.76]：

　　其中

　　R – 电阻器的电阻[W]，T – 电阻器温度[K]，k = 1.3807´10-23 J/K – 玻尔兹曼(Boltzmann)常数。

　　另一方面，电流噪声与电阻材料的类型具有直接关系。通过实验发现，电流噪声的电压谱密度SE与电阻器上的直流电压降U的平方成正比，与频率f成反比[2, p.164]：

　　C是取决于电阻元件材料及其制造工艺的常数。

　　图1显示了电阻器中总噪声电压的谱密度S。

图1.电阻器中总噪声电压的谱密度

　　电阻器中电流噪声等级通常用单位μV/V或者分贝（按照噪声指数[NI]dB）表示

　　其中，u是十进位带宽上的均方根噪声电压，而U是电阻器上的直流电压降。u和U的测量单位均是伏特。

　　噪声指数越低，电阻器中的电流噪声等级也越低。

　　下面图表显示了使用不同技术制造的电阻器的噪声指数。

图2.商用电阻器的平均噪声指数

　　如图表所示，基于复合电阻材料（如碳和厚膜）的电阻器的电流噪声等级最高。为什么呢？这是由于这些电阻元件材料的显著非均质性造成的。这些复合材料中的导电路径是由隔离矩阵中相互接触的导电粒子形成的。当电流流经这些“接触位置”中的不稳定接触点时，它们便产生噪声。

　　薄膜电阻具有相当强的均质结构，因此噪声较低。薄膜是通过在陶瓷基板上蒸发或者喷溅电阻材料（例如：氮化钽(TaN)、硅铬(SiCr)和镍铬(NiCr)）沉积形成的。根据电阻值的不同，该层的厚度范围一般为10到500埃。薄膜中的噪声是由夹杂、表面缺陷和不均匀的沉积（当膜较薄时，更加显著）造成的。这就是电阻膜越厚，电阻值越低，从而噪声等级越低的原因所在。

　　在具有大金属电阻元件的电阻器中，可以观测到最低的噪声等级：箔电阻和绕线电阻。虽然线是由与箔材料类似的金属合金制成，但是电阻元件细线和比较粗的电阻器接线端子接合点处可能产生额外的噪声。在箔电阻器中，接线端子和电阻元件均为同一块箔的某些部分，因此避免了这个问题。然而，绕线电阻器的主要缺陷是其电感。电感可导致对信号峰值进行斩波以及严重依赖信号频率上的电阻器阻抗。此外，必须对下列与绕线电阻器的电抗相关的影响格外关注：

• 　　音频放大器可能在5 MHz至50 MHz以上自振荡，影响音频质量[3, p.22-6]。 　　等效串联电感(ESL)会引起大相移，影响音频音调[3, p.22-6]。 　　线圈可能起到拾取电磁干扰(EMI)的作用，超过通常电流噪声等级[2, p.167]。

  　　箔电阻器避免了这些问题，因为它们是通过化学蚀刻扁平的大金属箔构成的，因此，在相邻载流路径中的电流流动方向相反，消除了这些路径中的寄生电感。而且，路径到路径的电容为串联，具有将电阻器的寄生电容降至最小的效果。这些低电感／电容电阻器的特点是不可测量的峰值到峰值的信号失真。

  来源：http://article.ednchina.com/Power/Amplifier_audio_resistors_EMI.htm
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  霓虹灯下穿梭的是俗世的悲欢，

  高楼顶上俯望的是城市的喧嚣，

  从清晨到暮曳，

  一天不知不觉的溜走……

  //

  很多时候，

  过于热衷终点的美丽，

  却没在意途中的风景。

  于是觉得生活枯燥，

  于是觉得岁月难捱，

  致使一切都偏离了轨道，失了兴趣。

  //

  很多时候，

  太过在意别人的思想，

  却忘记了初衷本意。

  于是习惯了戴上面具，

  于是挂上了虚伪的笑容，

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  //

  人，就这一辈子！

  每一抹阳光都有它的含义，

  每一滴朝露都饱含诗意。

  放松自己，收获一份宽心，

  放开自己，得到一份慰藉，

  停下脚步，

  看看风景，其实不错。

  //

  没必要去揣摩别人的想法，

  别人要怎么想你随他去，

  心里的苦找个人说一说，

  眸中的泪找个人淌一淌，

  牵起对方的手，

  倾诉倾听，都是快乐。

  //

  你选择的是这个世界，

  而不是世界选择的你。

  你送予什么就收获什么，

  你播种什么就长出什么。

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  失魂落魄人之常情，

  别太伪装，

  嬉笑怒骂皆是情绪。

  //

  人就这一辈子，

  每一步都要自己的走，

  每一秒都要实在的过。

  不求其它，过好自己就好；

  不求完美，无愧于心就行。

  //

  需要的不多，

  想要的太多，

  你的脚步，

  不过就是两行痕迹；

  人就这一辈子，

  知足才能长乐。

  //

  文/孩子气

  QQ：1641712682

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  父母老来得子，又加之自己是家中独苗，因此对自己恩爱有加，其他小孩子都在外面疯跑的时候，父母却因为担心自己会受摔碰之苦，将自己关于家中，恰好父亲又有一列大书架在书房，百无聊赖，便开始拿起那一本本厚重的书读了起来。

  后来学业修成，参加工作，自组家庭，朝九晚五加周末双休，空闲时间，偶尔散散步，打打球，运动一下，剩下的大半时间也就是读书了，但是自己又不喜欢买书，心中总是存在一种情结，书店里铜臭味太重，还是在书友那里借来的，推荐来的比较喜欢，就这样一本接一本，然而渐渐眼见得书架盛不下了，却没有几本真正看完，发愁，且心里隐隐愧疚。不知别人怎的，有书读不了，我是感觉亏欠了的。

  而近来不知不觉中，许多书竟是被囤的样子了。《天朝的崩溃》搁了十几个月，也没翻出十页去；《八十年代访谈录》，读过去一二年了，还有几位的访谈章节没光顾；浦安迪的明清小说著述，一直想读以和夏志清的比较比较，计划有许久了；罗素的哲学史，希望能早日排上日程；三联的一系列小开本，亦无时间看。诸如此类，怕不得成群结队，是不是有些叫“蛙”的小说里许多小跳蛙跟在姑姑后面鼓噪的感觉？那种隐性的鼓噪恐怕是让每一个读书人心里惴惴的。

  书是用来读的，读之不完就有了“囤”。对读书人来说，是常态，因买书无限，时间却有限；于书而言，是变态，因其本来效用是被读，可“囤”之或许一辈子即无露头之日，生机全消了。就是有着这样的不公，读书人常常是明目张胆地买，后悔不迭地囤，毕竟读的速度多数要大大慢于买的速度，于是有了许多人都遭遇的情状。似乎是种瘾，时时扼腕要戒绝，一到外因与内因碰撞，勾连起瘾来，没忍住，一捧捧的书又上了你的书桌与书架，喜忧交加，滋味杂陈。

  囤是与读连在一起的，多数情况下。读某种书，会逗起对这个领域或系列的兴趣，牵枝扯蔓，横生四野，眼波流转，目不暇给，有许多书等着你呢，难免要寻，要买，不久发现精力与时间都不够了，亦或兴趣点不觉间转移了，书就积下来，压着，直到生了灰尘。生是有涯的，而人的贪心与占有欲却没有边沿，总觉得迟早要拿起来的，时间以后寻得到。这两者的矛盾造成囤积，虽说不经济，但无可避免亦无可奈何，人性是也。

  读是慢的，囤是快的，构成一种对立。读书人容忍这种对立，却也希望缩小甚或消融之，即是说，使前者变快，后者变慢。于是，减少娱乐与睡眠，捧书而读，享受中夹杂些许煎熬，似乎自己之于自己的催促；每完成一册，直似打胜了一仗，心口亦舒缓了许多。不过谈何容易，书是要一页一页读的，囤呢，时时几本乃至几十本的来，怎么看，力量都不对称，好像拳击台上相差倍数体重的拳击手对垒的模样，不比也罢，胜负已知。已知就已知，书的主人其实心里和明镜儿似的，他的愿望原是自欺欺人，掩掩别人的耳目，亦顺带安慰安慰自己，使下一批书来的时候少些心理障碍。

  有时囤得连自己也不知细目了，结果偶尔翻来翻去地清点，愕然发现有两本一模样的书，属于不知有汉无论魏晋的懵懂，买重了。只好拣出来，排在一起，放在明处，警示自己莫要重蹈覆辙。那最好的办法即是多读了，毕竟犯错的缘由就是从未读过，以至忘记了自己的东西。而有些爱书人囤的速度与量实在惊人，记不得所属物自然正常，或许只有编个目录时时提醒自己，方能避免浪费钱财。

  读与囤都会产生某种焦虑，而两种形态似乎是相“冲”的，一虚一实，相间相生。每一位读书人均在做自己的平衡，于两者间徘徊复徘徊，希冀寻觅到一个微妙的点。自然不须说，他们对于寻找永远亦是不满意的，于是，便宿命般地永远寻下去。

  诸如这般的言语，于某些专职藏书家是不适用的，毕竟，读书实在浪费时间，何必多耗神思。我们所言的焦虑，只是风马牛罢了。