——恰到好處的電阻設計技術能夠極大地降低音頻噪聲

    深諳聲音重放品質(zhì)的專業(yè)人士通常都有一只“訓練有素的耳朵”，他們通過感知來檢測插入原始信號中的噪聲和失真。前置放大器、音頻放大器或聲音重放系統(tǒng)的音量控制電阻常常引入這些令人不悅的噪聲。隨著人們對聲音重放品質(zhì)要求的日益提高，恰當?shù)剡x擇這些音頻系統(tǒng)的電路元件，以最大限度地減少噪聲和可能危及成品保真度的信號失真就至關重要。

    噪聲源

    電阻內(nèi)部的電子運動造成它產(chǎn)生音頻噪聲，該噪聲形成閑雜的ac信號并疊加在原來的dc信號上。這種噪聲分為兩類：熱噪聲和電流噪聲。

    在熱噪聲情況下，電阻內(nèi)部電子的隨機運動引起閑雜ac信號。熱擾動生成的電壓有一個最小電壓值，它會被放大且一直存在于背景噪聲之中。

    確定熱噪聲大小的方程式為：

    e2=4ktr (f2-f1)

    其中 k波耳茲曼常數(shù)， t 是絕對溫度(開氏溫標)， r是導體的電阻，(f2-f1)是帶寬。

    電流噪聲由跟電流相關的電子聚散所引起。電流噪聲的大小很大程度上取決于電阻所采用的電流噪聲的大小單位是μv/v，噪聲指數(shù)的單位是分貝，μv/v到db的轉(zhuǎn)換等式為：

    db = 20 x log 噪聲[μv]/dc電壓 [v])

    例如, 0 db等于1.0 μv/v, 而15 db等于 5.6 μv/v。

    為了確保高保真聲音重放，音頻系統(tǒng)、特別是前置放大器、放大器和音量控制的設計工程師可以采用最新的電阻技術，包括其構(gòu)架和凈化信號的效力。

    電阻技術的發(fā)展

    碳化合物電阻

    碳化合物電阻在二次世界大戰(zhàn)之前是收音機和電視工業(yè)的中流砥柱。其結(jié)構(gòu)特征是碳粒子以化學鍵(diallyl phtalate)那樣的串聯(lián)順序被樹脂粘合劑連接起來，沿著導電路徑碳粒子一個挨著一個彼此接觸，電流就是從一個碳粒子到另一個碳粒子傳播的。

    與下面介紹的厚膜電阻采用的玻璃粘合劑不同，由于電壓應變、潮氣入侵、機械應變和熱應變等原因，碳化合物電阻的樹脂粘合劑常遭受與碳粒子相關的機械運動的影響。

    這些應變會造成接觸點傳導區(qū)域的阻值發(fā)生變化甚至開路。電流從一條路徑到另一條路徑之間反彈可由音頻輸出清晰地聽到，它不僅僅對電流噪聲有貢獻，而且還是“爆米花噪聲”的成因。碳化合物電阻的噪聲級是-12 db到 +6 db。

    碳化合物電阻從上世紀60年代起被分立金屬膜電阻取代，它銷聲匿跡的原因不是因為噪聲級別高，而是因為相對于金屬膜電阻持續(xù)走低的價格而言，碳化合物電阻的價格在持續(xù)升高。

    厚膜電阻

    由于厚膜電阻網(wǎng)絡和分立電阻的噪聲級范圍是-18 db到-10 db，因而大于專業(yè)聲音記錄或重放應用中的可接受噪聲級。電阻結(jié)構(gòu)依然與它產(chǎn)生的噪聲有密切關系。厚膜電阻的阻抗路徑由添加釕氧化物的玻璃粉形成的“墨水”印制在陶瓷基板上而制成。導電路徑就是由玻璃粉粘合劑中彼此接觸的氧化物粒子構(gòu)成的。這些接觸區(qū)域就是電子聚散的地方，因而是厚膜電阻中噪聲的發(fā)源地。

    金屬膜電阻

    金屬膜技術的出現(xiàn)極大地減少了電阻的尺寸和噪聲。通過向陶瓷基板上蒸發(fā)或噴射一層鎳鉻材料可制成金屬膜電阻。膜的厚度從10埃(一億分之一厘米)到500埃，且與電阻值有關。

    該膜越厚電阻越小，所插入的噪聲就越小；鎳鉻膜越薄電阻越大，噪聲就越大，因為對電流的阻礙、表面不完整、沉積不一致都會對所產(chǎn)生的噪聲有重要影響。

    人們采用磨擦或激光技術來制成電阻柵格，這首先會造成參差不齊的邊沿，其次會在卷曲的邊沿引入渦流路徑。兩者都是噪聲源，這就是金屬膜電阻的噪聲范圍有-32 db到16 db的原因。

    線繞電阻

    線繞電阻由合金材料制成，與下面介紹的金屬薄片電阻類似。電阻兩端的抽頭將電阻的細線與外部粗導線連接起來，它是唯一的插入噪聲源。典型的噪聲級是-38 db，因此，線繞電阻的主要缺陷與噪聲無關。人們嚴重關注的是其感抗具有削峰作用，妨礙較高頻率信號的二次和三次諧波通過。

    金屬薄片電阻

    由金屬或金屬合金制成的電阻顯示了最低的組合噪聲級別。以