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唱得差的人

“会唱歌”的电容器如何影响消费电子产品的音频体验

无论是在移动设备上观看节目、与亲友交流,还是在商务场合,每个人都希望享受优质的音质。反之,一旦音频出现问题,我们都会感到不适。导致音质不佳的原因之一就是“唱歌电容”,这一术语已在业内被广泛采用。 当输入信号中的纹波电流因压电效应导致电容器振动时,电容器就会开始“唱歌”。这种声学噪声并非直接由振动的电容器引起,而是间接产生的——即电容器导致印刷电路板(PCB)发生振动所致。

一段显示PCB发生弯曲的视频叠加画面,其中可见一组SMD电容器(振动计扫描)

如何描述这种“电容器鸣响”现象?设计工程师应如何为特定应用选择合适的电容器,并调整电路板布局以避免出现电容器鸣响的情况?传统麦克风虽能测量声压级(SPL),但缺乏空间分辨率,因此无法识别肇事者(即导致PCB鸣响的电容器)。 “唱歌”电容器的振动振幅非常小。即使是亚纳米级的位移,也会导致PCB产生足够强烈的振动,从而影响消费者的音频体验。

通过工作挠度形状分析确定临界频率

此时,Polytec的激光多普勒振动计(LDV)便派上了用场。激光振动计是一种光学传感器,利用激光检测物体表面的细微位移,其振动分辨率可达皮米量级。

LDV 就像一个超高灵敏度的光学麦克风,其激光光斑的尺寸比电容器小几个数量级。Polytec Scanning Vibrometer PSV 振动计测头内的智能扫描镜,使产品开发工程师能够准确、快速地表征 PCB 及其组件。

PSV扫描振动计用于优化小型零件的垂直测试装置
2D扫描图显示了PCB上振动的均方根分布
在全范围振动计扫描中直观可视化振动热点

振动数据用于验证仿真模型和进行故障排查。

该动画生动展示了在PCB上进行高密度振动扫描的一个典型案例。通过分析数据,可以研究PCB与电容器之间的振动响应关系,并识别出“鸣响”的电容器。Polytec 振动计是开发工程师工具箱中极具价值的仪器。Polytec 振动计不仅应用于消费类电子产品,还广泛用于航空航天、汽车和医疗行业,以及超声波换能器和MEMS的开发。

图片来源:除非另有说明,否则图片均由作者提供。封面图片:摄影:Jacob Lund/shutterstock.com & 波浪图:Kryshtofor Volodymyr

我们的作者

Vikrant Palan Ph.D.
Polytec 公司,美国
info@polytec.com
Kilian Shambaugh
测量服务,Polytec 公司,美国
info@polytec.com

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