音频耦合电容的容抗
耦合电容可以通过音频信号并阻断直流,但只有在其容抗相对负载足够小时才能良好工作。输入电容值和你关心的最低频率,即可看出它对信号的阻碍程度。
检查耦合电容
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1
输入最低频率
使用你希望通过的最低音,例如全频带音频的 20 Hz。
-
2
输入电容值
以 µF 为单位输入电容,例如 1 或 10。
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3
将 Xc 与负载比较
Xc 应明显小于下一级的输入阻抗。通常的目标是其十分之一或更小。
经验法则
电容与下一级的输入电阻构成高通滤波器。低于其转折频率 fc = 1 / (2πRC) 的信号会被衰减。要保留低音,应使最低频率下的 Xc 明显小于 R。若 20 Hz 时 Xc 等于 R,则该频率处信号已经下降 3 dB。
1 µF 耦合电容的容抗
| 频率 | Xc |
|---|---|
| 20 Hz | ≈ 7957.75 Ω |
| 100 Hz | ≈ 1591.55 Ω |
| 1 kHz | ≈ 159.15 Ω |
| 20 kHz | ≈ 7.96 Ω |
接入 10 kΩ 的输入时,20 Hz 下的 Xc 约为 8 kΩ,与 R 接近。因此 1 µF 的转折点约为 15.9 Hz,最深的低音会被平缓衰减。
计算示例
负载为 10 kΩ,希望 20 Hz 时 Xc 不超过 1 kΩ。
C = 1 / (2π × 20 × 1000) ≈ 7.96 µF
在工具中输入 20 和 8,Xc 约为 994.7 Ω,略低于 1 kΩ。标准的 10 µF 元件在 20 Hz 时约为 795.8 Ω,裕量充足。
影响选择的其他因素
- 有极性的电解电容必须正确接线,并且只能承受单一方向的直流偏置。
- 负载电阻越低(耳机、低阻抗输入),要得到相同的转折频率就需要越大的电容。
- 本工具只给出理想的容抗。元件的容差和信号源阻抗也会改变实际的转折频率。
常见负载下的结果判读
输入为 47 kΩ、电容为 1 µF 时,转折频率约为 3.4 Hz,整个音频范围几乎不受影响。对于 8 Ω 扬声器,1 µF 电容并不合适,因为 20 Hz 时 Xc 约为 7958 Ω,远高于负载。低阻抗负载需要数百到数千 µF 的电容。
关于测试的说明
先从最低频率开始测试。如果 20 Hz 时的 Xc 可以接受,那么更高频率下它只会更小,因此这一检查适用于整个音频频段。
常见问题
在你希望通过的最低频率下,它应远小于负载电阻。通常的设计目标是负载的十分之一或更小。
不能,它只计算容抗。请用你的负载电阻代入 fc = 1 / (2πRC),或找出使 Xc 等于 R 的频率。
低频时 Xc 很大,因此大部分信号电压会降在电容上,而不是负载上。
不一定。当 Xc 相对负载已经足够小之后,再增加电容几乎没有变化,而体积、成本和漏电都会增加。
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