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音频交叉网络中的电容器

文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2019-01-04 14:19:00【

 音频交叉网络是分离音频频谱的不同部分并将信号发送到特定驱动器和扬声器的组件的组合。 分频器将低音音频信号发送到低音扬声器,将中音信号发送到标准中音扬声器,最后将高频信号发送到高音扬声器。 交叉网络有各种组件和组件阶段。

为什么需要扬声器交叉?

一个驱动器和扬声器无法处理大约40 Hz至20 KHz的整个音频范围。 实际上,如果整个频谱指向单个驱动器和扬声器,则输出不太理想和失真。 扬声器驱动器专为特定音频范围而设计。 在此范围之外操作可能会损坏驱动器/扬声器或导致极端失真......这不是一件好事!

基本上,分频器是特定阵列中的电阻器,电感器和电容器的组合,这些阵列是频率特定的。 高通滤波器可阻止所有中频和低频,仅通过高频信号。 低通滤波器阻止所有高频信号并仅通过低频。 交叉网络安装在放大器和扬声器之间,通常不需要任何外部电源即可运行。 大多数交叉网络都安装在印刷电路板上。 其他部件是硬接线的一个组件,与Ty-Rap®电缆扎带相连并固定在扬声器箱体上。

什么是交叉?

电阻器和电感器

在大多数情况下,电阻器和电感器具有固定值,并且在升级时,除非损坏,否则几乎不需要更换。 但是,应验证和测试这些值。 对于新设计,请在选择过程中考虑无感电绕组电阻。 最好使用的电感是箔绕式,它具有低串联电阻和优异的电感特性。

音频电容器的差异

 

电容器是本技术公告的重点。 有四种基本类型的电容器:电解质,陶瓷,金属化薄膜和薄膜和箔。

电解电容器

电解电容器是极化的 - 具有类似于电池的正极和负极端子 - 并且填充有湿液体,凝胶化学品或固体聚合物电解质,这提供了实现极大电容值的特性。 使用电解电容器的优点包括小封装尺寸的大容量和相对低的成本。 主要缺点包括:寿命有限,极大的等效串联电阻(ESR),高漏电流,低绝缘电阻和宽公差。

 

 

  • 湿式电解电容器 
    有两种类型的湿式电解电容器,蚀刻箔和普通箔。 蚀刻的箔样式与普通箔的不同之处在于蚀刻氧化铝以增加表面积,从而导致更小的尺寸。 这种类型的电容器可以具有极大的值。 然而,缺点是电流能力低[见图1: 蚀刻型铝电解电容器 ]。 普通箔片样式有两个阳极氧化板,它们设置了极板的极性。 这种类型的电容器具有较小的电容值,但它能够处理更高的电流[ 见图2:普通箔式铝电解电容器 ]。

 

蚀刻型铝电解电容器

图1:蚀刻型铝电解电容器

普通箔式铝电解电容器

图2:普通箔式铝电解电容器

 

  • 固体聚合物电解电容器 
    固体聚合物电解电容器使用固体材料代替液体或凝胶电解质。 通过使用固体电解质,避免了干燥,铝型电解电容器的主要故障。 固体聚合物电容器通常使用二氧化锰作为其第二端子并且小于铝电解电容器。 由于较低的漏电流,较低的ESR和较好的稳定性,固体聚合物电解电容器的有利特性比铝型电池更好。 它们的主要缺点是它们仅在较低的工作电压下可用。 [见图3:聚合物电解电容器]。

 

聚合物电解电容器

图3:聚合物电解电容器

 

  • 电解电容选择

    选择电解电容时,温度范围是主要考虑因素。 即使电容器在室温下工作且电压和高频存在,器件也会迅速升温。 选择具有高纹波和脉冲电流额定值的电解电容。 Electrocube具有专为音频应用设计的电解电容器。 旁路电容器,例如Electrocube 967D系列,可用于通过降低等效串联电感(ESL)来改善电解电容的性能。

  • 非极性电解电容器 
    非极性电解电容器包括两个相同值的极化电容器,它们与正极端子或负极端子串联连接在一起。 得到的单个电容器是一个非极性电容器,相当于原电容器电容的一半[ 见图4:非极性电解等效设计 ]。 两个电容器对施加的电压进行整流,就好像它们被二极管部分旁路一样。 

    标准非极性铝电解电容器的性能在用于音频AC应用时会产生失真。 现成的单极非极性设计电容器具有极高的耗散因数(DF),范围从2%到150%。 这种极端的DF导致过度加热并缩短音频应用的寿命。 Electrocube铝电解非极性(AENP)系列增强了音频应用,当与967D系列配合使用时,可产生干净无失真的声音。

 

非极性电解等效设计

图4:非极性电解等效设计

 

陶瓷电容器

 

典型陶瓷电容器的电介质是陶瓷材料,电极是银合金[ 见图5:基本陶瓷电容器结构 ]。 电容器与多个层中的交替陶瓷和银电极堆叠,直到达到标称电容[ 见图6:内部陶瓷电容器 ]。 使用陶瓷电容器有两个主要缺点。 首先,它们倾向于像麦克风那样拾取机械振动,将它们变成不需要的电信号。 这些振动引起陶瓷电介质的挤压或振荡,从而在电容器中产生小电压。 这个小电压(微伏)会导致音频失真,称为microphonics。 陶瓷电容器的第二个问题是音频响应差。 陶瓷电容器具有较差的串联电阻ESR和较低的绝缘电阻(IR),这会对调谐电路施加额外的电阻,从而导致较差的音频响应。

基本陶瓷电容器结构

图5:基本陶瓷电容器结构

内部陶瓷电容器

图6:内部陶瓷电容器

 

薄膜电容 - 音乐的最佳选择

有两种类型的薄膜电容器,薄膜和箔,以及金属化薄膜电容器。

薄膜和箔电容器中的电极是由介电材料片缠绕的独立金属箔片[ 见图7:电容器结构 ]。 这些电极片(或箔)交替地从电容器卷的每个端部延伸出电介质,这提供了引线所附着的大量金属材料。 胶片和金属箔设计是音频声音再现的最佳选择[ 见图8:胶片和箔片电容器 ]。

 

金属化薄膜电容器大大减小了电容器的物理尺寸。 用99%纯铝或其他金属的薄层代替分离的箔片,所述金属直接气相沉积在介电材料上。由于介电材料与金属电极材料一起存在于电容器的每一端,因此不可能直接连接引线[ 见图9:金属化电容器 ]。

 

金属化薄膜电容器的末端通过应用精细的熔融金属喷雾产生。 喷雾与金属电极层接触,导致板接触。 当金属喷涂颗粒堆叠在铝电极上时,存在压缩粘合,导致电阻高于离散金属箔。 引线连接到这种金属喷雾上,增加了额外的阻力。 这意味着有一个复杂的过滤器抢夺真实,清晰的声音再现。

电容器结构

图7:电容器结构

薄膜和箔电容器

图8:薄膜和箔电容器

金属化电容器

图9:金属化电容器

摘要

扬声器交叉网络的电容器

薄膜电容器的选择对于实现可接受的质量声音再现非常重要。 在选择合适的电容器时,请考虑扬声器系统的均方根(RMS)AC额定值,因为电容器的过电压可能导致组件过早失效。 附加参数是薄膜电容器的ESR和介电吸收(DA)。 这些值必须尽可能低,以避免失真。

典型的扬声器分频网络中装有电解电容和薄膜电容[见图10:典型的扬声器交叉网络]。

该板已安装Electrocube 967D系列聚丙烯和箔电容器。 对于此类应用,Electrocube不建议使用金属化电容器。 967D系列专为音频应用而设计,具有低ESR,低DA,高绝缘电阻和宽温度范围的重要特性。 使用的电解电容器是Electrocube AENP系列,当与967D系列并联时,可以产生高质量的优质声音。

 

电容器制造商在每种类型的电容器的构造中利用介电材料和浸渍油的各种组合来实现特定的音质。 与制造商直接合作,以达到所需的音质。 佳名兴电容拥有各种专为音频应用设计的薄膜电容电解电容器

典型的扬声器交叉网络

图10:典型的扬声器交叉网络