中心議題：

• 電阻器中的噪聲成分組成
• 高端音頻應用中的箔電阻器特性

解決方案：

• 電流噪聲的電壓譜密度SE與電阻器上的直流電壓降U的平方成正比，與頻率f成反比
• 線圈可能起到拾取電磁幹擾(EMI)的作用，超過通常電流噪聲等級
• 等效串聯電感(ESL)會引起大相移，影響音頻音調

在zai高gao端duan音yin頻pin設she備bei中zhong，慎shen重zhong地di選xuan擇ze電dian阻zu器qi是shi避bi免mian或huo將jiang信xin號hao路lu徑jing中zhong的de噪zao聲sheng和he失shi真zhen降jiang至zhi最zui低di的de最zui佳jia方fang法fa之zhi一yi。本ben文wen描miao述shu了le使shi用yong各ge種zhong現xian有you電dian阻zu器qi技ji術shu製zhi造zao的de電dian阻zu器qi中zhong噪zao聲sheng的de生sheng成cheng情qing況kuang，並bing且qie對dui每mei種zhong類lei型xing的de典dian型xing噪zao聲sheng插cha入ru進jin行xing了le量liang化hua。
　　
噪聲是一種可能疊加在任何有用信號（含直流）上的無用寬頻譜信號。像其他無源器件一樣
，電阻器會產生不同程度的噪聲，噪聲大小取決於電阻值
、溫度、施加的電壓以及電阻器類型。
　　
有很多實驗闡明某些電阻器比其他電阻器“噪聲大”的原因。然而
，音頻專家和發燒友均認同的唯一檢測方法就是：比較在實際音頻係統中使用不同電阻器技術時形成的保真度。
　　
電阻器中的噪聲
　　
電阻器總噪聲由多個成分組成。與各種音頻應用密切相關的是熱噪聲和電流噪聲。
　　
rezaoshengdexianzhetedianshiyudianzucailiaowuguan。shishishang，ruguodianzuhewenduxiangtong
，renheleixingdedianzuqiderezaoshengdengjijunxiangtong。rezaoshengdedianyagonglvpumidu(PSD)ST[V2/Hz]在整個頻率範圍內均勻分布。其可以用下列表達式表示：


其中
　　
R–電阻器的電阻[W]，T–電阻器溫度[K]

，k=1.3807´10-23J/K–玻爾茲曼(Boltzmann)常數。
　　
另一方麵，電流噪聲與電阻材料的類型具有直接關係。通過實驗發現，電流噪聲的電壓譜密度SE與電阻器上的直流電壓降U的平方成正比，與頻率f成反比：


C是取決於電阻元件材料及其製造工藝的常數。
　　
圖1顯示了電阻器中總噪聲電壓的譜密度S。


圖1.電阻器中總噪聲電壓的譜密度
　　
電阻器中電流噪聲等級通常用單位μV/V或者分貝（按照噪聲指數[NI]dB）表示


其中，u是十進位帶寬上的均方根噪聲電壓，而U是電阻器上的直流電壓降。u和U的測量單位均是伏特。
　
噪聲指數越低
，電阻器中的電流噪聲等級也越低。
　　
下麵圖表顯示了使用不同技術製造的電阻器的噪聲指數。


圖2.商用電阻器的平均噪聲指數
　　
如圖表所示
，基於複合電阻材料（如碳和厚膜）的de電dian阻zu器qi的de電dian流liu噪zao聲sheng等deng級ji最zui高gao。為wei什shen麼me呢ne
？這zhe是shi由you於yu這zhe些xie電dian阻zu元yuan件jian材cai料liao的de顯xian著zhe非fei均jun質zhi性xing造zao成cheng的de。這zhe些xie複fu合he材cai料liao中zhong的de導dao電dian路lu徑jing是shi由you隔ge離li矩ju陣zhen中zhong相xiang互hu接jie觸chu的de導dao電dian粒li子zi形xing成cheng的de。當dang電dian流liu流liu經jing這zhe些xie“接觸位置”中的不穩定接觸點時，它們便產生噪聲。
　　
薄膜電阻具有相當強的均質結構

，因此噪聲較低。薄膜是通過在陶瓷基板上蒸發或者噴濺電阻材料（例如：氮化鉭(TaN)
、矽鉻(SiCr)和鎳鉻(NiCr)）沉積形成的。根據電阻值的不同，該層的厚度範圍一般為10到500埃。薄膜中的噪聲是由夾雜
、表麵缺陷和不均勻的沉積（當膜較薄時，更加顯著）造成的。這就是電阻膜越厚，電阻值越低，從而噪聲等級越低的原因所在。
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在具有大金屬電阻元件的電阻器中
，可以觀測到最低的噪聲等級：箔bo電dian阻zu和he繞rao線xian電dian阻zu。雖sui然ran線xian是shi由you與yu箔bo材cai料liao類lei似si的de金jin屬shu合he金jin製zhi成cheng
，但dan是shi電dian阻zu元yuan件jian細xi線xian和he比bi較jiao粗cu的de電dian阻zu器qi接jie線xian端duan子zi接jie合he點dian處chu可ke能neng產chan生sheng額e外wai的de噪zao聲sheng。在zai箔bo電dian阻zu器qi中zhong，接jie線xian端duan子zi和he電dian阻zu元yuan件jian均jun為wei同tong一yi塊kuai箔bo的de某mou些xie部bu分fen
，因yin此ci避bi免mian了le這zhe個ge問wen題ti。然ran而er

，繞rao線xian電dian阻zu器qi的de主zhu要yao缺que陷xian是shi其qi電dian感gan。電dian感gan可ke導dao致zhi對dui信xin號hao峰feng值zhi進jin行xing斬zhan波bo以yi及ji嚴yan重zhong依yi賴lai信xin號hao頻pin率lv上shang的de電dian阻zu器qi阻zu抗kang。此ci外wai，必bi須xu對dui下xia列lie與yu繞rao線xian電dian阻zu器qi的de電dian抗kang相xiang關guan的de影ying響xiang格ge外wai關guan注zhu：
　　
音頻放大器可能在5MHz至50MHz以上自振蕩，影響音頻質量。
　　
等效串聯電感(ESL)會引起大相移
，影響音頻音調。
　　
線圈可能起到拾取電磁幹擾(EMI)的作用，超過通常電流噪聲等級。
　　
箔bo電dian阻zu器qi避bi免mian了le這zhe些xie問wen題ti


，因yin為wei它ta們men是shi通tong過guo化hua學xue蝕shi刻ke扁bian平ping的de大da金jin屬shu箔bo構gou成cheng的de，因yin此ci，在zai相xiang鄰lin載zai流liu路lu徑jing中zhong的de電dian流liu流liu動dong方fang向xiang相xiang反fan，消xiao除chu了le這zhe些xie路lu徑jing中zhong的de寄ji生sheng電dian感gan。而er且qie
，路lu徑jing到dao路lu徑jing的de電dian容rong為wei串chuan聯lian，具ju有you將jiang電dian阻zu器qi的de寄ji生sheng電dian容rong降jiang至zhi最zui小xiao的de效xiao果guo。這zhe些xie低di電dian感gan／電容電阻器的特點是不可測量的峰值到峰值的信號失真。
　　
在高端音頻應用中的箔電阻器
　　
高端模擬音頻應用要求固有噪聲低、放大線性度高和動態失真極小。典型的音頻放大器由電壓前置放大器（預放大）和功率放大器（最終驅動）組成。電壓前置放大器處理低電平信號。這就是固有噪聲等級至關重要的原因。電阻器是放大器中主要噪聲源之一。
　　
對音頻功率放大器的主要要求是放大線性度高、動態失真極小。箔電阻器的特點是電阻元件（由大金屬製成）的固有非線性度非常低。繞線電阻器和一些金屬膜電阻器具有類似的非線性度特點
，但是，在現實世界中,電阻器的固有線性度不足以確保放大線性度。
　　
音頻功率放大器通常基於與運算放大器類似的電路設計（圖3）。它的增益


　取決於負反饋分壓器中的R2/R1電阻比率。電阻器R1和R2分別消耗功率

　　和

　　所以

通常k>2，故R2>R1。這表明
，在電阻器R2中的功耗和溫升總會超過在電阻器R1中的功耗和溫升。即使兩個電阻器均具有相同的TCR（理想情況）
，該放大器的增益也將變化，這是因為R2/R1比率將取決於輸出電壓VO。因而，聲音信號的典型尖峰和脈衝可能造成放大器增益的瞬態變化。其結果是輸入電壓VI和輸出電壓VO之間的非線性依賴（圖4）。這個現象稱作溫度引起的放大器的非線性。其原因是電阻器的自熱
，其定量的特點是電阻功率係數(PCR)。減小電阻功率係數(PCR)的方法是選擇具有最小絕對TCR值的R1和R2電阻器。

圖3

圖4
　　
例如：將一個0.3W的負載同時施加到采用不同技術製造的三個1206尺寸的片式電阻器：
　　TCR約為+42ppm/°C的厚膜片式電阻器
　　TCR約為+4ppm/°C的薄膜片式電阻器
　　TCR約為-0.1ppm/°C的、基於Z箔技術的大金屬箔。
　　
結果如下麵的圖表中所示。相關電阻變化的穩定值如下所述：
　　厚膜片式電阻器：+2000ppm；
　　薄膜片式電阻器：-140ppm；
　　大金屬Z箔：+5ppm。


圖5.在0.3-W功率負載條件下測量逾9秒鍾
，自熱電阻（電阻功率係數）對三種類型電阻器的影響
　　
在放大線性度高和動態失真極小的要求下
，對於音頻放大器而言
，大金屬箔電阻器是較好的選擇。威世精密集團特別推薦VAR
、Z201、S102C、Z203、VSHZ、VSMP係列(0603-2018)，VFCP係列和SMRXDZ係列電阻器，實現音頻應用中的無噪聲性能。