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音频耦合电容容值大小如何确定

2020年03月08日 10:42 次阅读

对于硬件工程师来说,或多或少都会接触到音频电路,其中的耦合电容是少不了的了。

提到这个耦合电容,大家都能知道其作用是隔直通交。然而我们发现不同的电路中,这个电容的取值还不尽相同,其差异是相当大的,小点的借0.1uF,大点的都接到了100uF。

那么问题来了,既然都是音频,频率范围一样,20hz-20Khz,耦合电容不能统一下吗?

自然是不能统一的,不然的话岂不早就统一了。那么这些电容值是怎么来的呢?主要跟后级输入阻抗有关系,如下图:

耦合电容与后级形成了一个RC高通滤波器,正常情况下,我们需要音频的各个频率分量经过耦合之后ex=ey。那么久需要截止频率要小于有用信号的最低频率,如果截止频率过高,那么低频的声音分量就会被衰减了。

截止频率  ,如果后级是音频放大器,那么R就是放大器的输入阻抗,R的值在芯片选定之后,一般是没有办法去更改的,因此能选择的就只有C的值了。

之所以我们会看到各种各样的音频耦合电容的值,就是因为后级的输入阻抗的不同。

以下图TI的音频芯片TLV320AIC3254为例:

麦克风接入的耦合电容是0.1uF,而耳机耦合电容是47uF。

上图IN1和IN2接的是麦克风,拾取人声,有效频率为300hz-3.4Khz,最低为300Hz。查看TLV320AIC3254的规格书可知IN1/IN2的输入阻抗Rin最小为10Khz,耦合电容取0.1uF,根据高通滤波器公式计算得截止频率为159.2Hz。所以0.1uF电容是合理的。

耳机输出端接的是耳机,耳机的阻抗一般为16Ω,32Ω或64Ω。以R=16Ω,C=47uF计算得截止频率为211.7Hz,也是小于300hz的。这也是为什么接耳机输出要选择这么大电容的原因。

所以,在设计电路的时候,音频耦合电容的值的选取可以这么计算:

第一,确定传输信号的最低有效频率F;

第二,确定后级电路的输入阻抗R;

第三,根据 算得C的值;

第四,根据算得C的值选择合适的电容值,一般实际选用的电容值比C大些为好。毕竟截止频率处也是衰减3db的,而且电容一般有20%的偏差。

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