Kondensatorer (CAPs) er viktige komponenter i lydsystemer. De har forskjellige spennings-, strøm- og formfaktorer. For å velge hvilke kondensatorer som er best for lyd, må moderatorer forstå alle CAP-parametrene. Integriteten til lydsignalet avhenger i stor grad av valg av kondensatorer. Derfor, når du velger riktig enhet, må alle viktige faktorer vurderes.
Audio CAP-parametrene er spesielt optimalisert for høyytelsesapplikasjoner og tilbyr mer effektive lydkanaler enn standardkomponenter. Typene kondensatorer som vanligvis brukes i lydkanaler er aluminiumelektrolytiske og film-CAP-er, og hvilke kondensatorer som er best for lyd under spesielle forhold avhenger av kretsene og enhetene som brukes: høyttalere, CD- og musikkinstrumentspillere, bassgitarer ogandre.
Lydkondensatorens historie
Kondensatoren er en av de eldste elektroniske komponentene. Elektriske ledere ble oppdaget i 1729. I 1745 oppdaget den tyske oppfinneren Ewald Georg von Kleist Leiden-fartøyet som ble den første CAP. Fysiker Pieter van Müssenbrook, en fysiker ved Universitetet i Leiden, oppdaget Leiden-krukken på egen hånd i 1746.
På nåværende tidspunkt er Leiden-krukken et glasskar dekket med metallfolie innvendig og utvendig. CAP fungerer som et middel til å lagre elektrisitet, og hvilke kondensatorer som er best for lyd vil avhenge av kapasitansen, for jo større dette tallet er, jo mer elektrisitet vil det lagre. Kapasitansen avhenger av størrelsen på de motsatte platene, avstanden mellom platene og typen av isolatoren mellom dem.
Kondensatorer som brukes i lydforsterkere finnes i flere typer, for eksempel vanlig CAP med metallfolie for begge plater og impregnert papir mellom dem. Metallisert papir (MP) kondensatorer, også k alt oljepapir CAP og metallisert papir enkeltlags kondensatorer (MBGO) for lyd, som brukes i AC, DC og pulskretser.
Senere ble mylar (polyester) og andre syntetiske isolatorer mer vanlig. På 1960-tallet ble metall CAP med mylar veldig populær. To styrker ved disse enhetene er deres mindre størrelse og det faktum at de er selvhelbredende. I dag er dette de beste kondensatorene for lyd, de brukes i nesten alle elektroniske enheter. På grunn av det enorme volumet av handel og produksjon av disse typer kondensatorer, er de ganske billige.
En annen type CAP er elektrolytisk med en spesiell design med overveiende høye og svært høye verdier fra 1 uF til flere titusenvis av uF. De brukes hovedsakelig til frakobling eller filtrering i strømforsyningen. De vanligste i forsterkerdesign er metalliserte Mylar- eller polyesterkondensatorer (MKT). Forsterkere av høyere kvalitet bruker for det meste metallisert polypropylen (MPP).
Komponentteknologi
CAP-teknologi bestemmer i stor grad egenskapene til enheter, og hvilke kondensatorer som er best for lyd avhenger av utstyrsklassen. Høykvalitetsprodukter har stramme toleranser og er dyrere enn kondensatorer for generell bruk. I tillegg kan slike høykvalitets CAP-er gjenbrukes. Lydsystemer av høy kvalitet krever CAP-er av høy kvalitet for å levere førsteklasses lydkvalitet.
Ytelsen, eller hvordan kondensatorene påvirker lyden, avhenger mye av hvordan de er loddet til PCB. Lodding belaster passive komponenter, som kan forårsake piezoelektriske påkjenninger og sprekker på overflatemonterte CAP-er. Når du lodder kondensatorer, må du bruke riktig lodderekkefølge og følge anbefalingeneprofil.
Alle mylar-lydkondensatorer er ikke-polariserte, noe som betyr at de ikke trenger å merkes som positive eller negative. Tilknytningen deres i kjeden spiller ingen rolle. De foretrekkes i høykvalitets lydkretser på grunn av deres lave tap og reduserte forvrengning når produktstørrelsen tillater det.
MKC metallisert polykarbonat-type brukes nesten ikke lenger. Det er kjent at ERO MKC-typene fortsatt er mye brukt fordi de har en balansert musikalsk lyd med svært lite farge. MKP-typene har en lysere lyd samt et bredere lydområde.
En lite kjent type MKV-kondensator er en metallisert polypropylen CAP i olje. Det er den beste kondensatoren for lyd fordi den har kraftigere egenskaper enn oljebelagt metallisert papir.
Kvaliteten på passive elementer
Kondensatorer, spesielt når de er på utgangssignallinjen, påvirker lydkvaliteten til et lydsystem i stor grad.
Det er flere faktorer som bestemmer kvaliteten på CAP, uten tvil svært viktig for lyd:
- Toleranse og faktisk kapasitet kreves for bruk i filtre.
- Kapasitans versus frekvens, så 1 mikrofarad ved 1000 Hz betyr ikke 1 mikrofarad ved 20 kHz.
- Intern motstand (ESR).
- Lekkasjestrøm.
- Aldring er en faktor som vil utvikle seg over tid for ethvert produkt.
Det beste valget av kondensatorapplikasjoner avhenger av applikasjonen i kretsen og den nødvendige kapasitansen:
- Rekkevidde fra 1 pF til 1 nF - kontroll- og tilbakemeldingskretser. Denne rekkevidden brukes hovedsakelig for å eliminere høyfrekvent støy på lydkanalen eller for tilbakemeldingsformål som Quad 606 forsterkerbroen. SGM-kondensatoren i lyd er det beste valget i dette området. Den har veldig god toleranse (opptil 1%) og veldig lav forvrengning og støy, men ganske dyr. ISS eller MCP er et godt alternativ. Keramiske CAP-er bør unngås på signallinjen, da de kan forårsake ytterligere ikke-lineær forvrengning på opptil 1%.
- Fra 1 nF til 1 uF - kobling, frakobling og vibrasjonsdemping. De er mest brukt i lydsystemer og også mellom trinn der det er forskjell i DC-nivå, vibrasjonseliminering og i tilbakemeldingskretser. Typisk vil filmkondensatorer brukes i dette området opptil 4,7 mikrofarad. Det beste kondensatorvalget for lyd og lyd er polystyren (MKS), polypropylen (MKP). Polyetylen (MKT) er et billigere alternativ.
- 1 Ф og over - strømforsyninger, utgangskondensatorer, filtre, isolasjon. Fordelen er svært høy kapasitans (opptil 1 farad). Men det er noen få ulemper. Elektrolytiske CAP-er er utsatt for aldring og tørking. Etter 10 år eller mer tørker oljen ut og viktige faktorer som ESR endres. De er polariserte og må skiftes ut hvert 10. år ellers vil de påvirke lyden negativt. Ved utforming av koblingskretsen av elektrolytter påsignallinjeproblemer kan ofte unngås ved å regne om tidskonstanten (RxC) for lav kapasitans under 1 mikrofarad. Dette vil bidra til å bestemme hvilke elektrolytiske kondensatorer som er best for lyd. Hvis dette ikke er mulig, er det viktig at elektrolytten er mindre enn 1V DC og en høykvalitets CAP (BHC Aerovox, Nichicon, Epcos, Panasonic) brukes.
Ved å velge den beste løsningen for hvert program, kan utvikleren oppnå den beste lydkvaliteten. Å investere i høykvalitets CAP-er har en positiv effekt på lydkvaliteten mer enn noen annen komponent.
Test CAP-elementer for applikasjoner
Det er en felles forståelse av at forskjellige CAP-er kan endre lydkvaliteten til lydapplikasjoner under forskjellige forhold. Hvilke kondensatorer som skal installeres, i hvilke kretser og under hvilke forhold - forblir de mest diskuterte temaene blant spesialister. Derfor er det bedre å ikke finne opp hjulet på nytt i dette komplekse emnet, men å bruke resultatene av påviste tester. Noen lydkretser har en tendens til å være veldig store, og forurensning i lydmiljøer som jord og chassis kan være et stort kvalitetsproblem. Det anbefales å legge til ikke-linearitet og naturlig forvrengning til testen ved å teste brorester fra bunnen av.
| Dielektrisk | polystyren | polystyren | polypropylen | Polyester | Silver-mica | Ceramic | Polycarb |
| Temperature | 72 | 72 | 72 | 72 | 72 | 73 | 72 |
| Spenningsnivå | 160 | 63 | 50 | 600 | 500 | 50 | 50 |
| Toleranse % | 2.5 | 1 | 2 | 10 | 1 | 10 | 10 |
| Feil % | 2, 18% | 0, 28 % | 0, 73 % | -7, 06% | 0, 01% | -0, 09% | -1, 72 % |
| spredning | 0,000053 | 0,000028 | 0,000122 | 0,004739 | 0,000168 | 0,000108 | 0,000705 |
| Absorpsjon | 0, 02% | 0, 02% | 0, 04% | 0, 23% | 0, 82% | 0, 34% | n / |
| DCR, 100 V | 3.00E + 13 | 2.00E + 15 | 3.50E + 14 | 9.50E +10 | 2.00E + 12 | 3.00E + 12 | n / |
| Fase, 2 MHz | -84 | -84 | -86 | -84 | -86 | -84 | n / |
| R, 2 MHz | 6 | 7, 8 | 9, 2 | 8, 5 | 7, 6 | 7, 6 | n / |
| Native oppløsning, MHz | 7 | 7, 7 | 9, 7 | 7, 5 | 8, 4 | 9, 2 | n / |
| Bridge | low | low | very low | high | low | low | high |
Kennetegn ved modeller
I det ideelle tilfellet ville designeren forvente at kondensatoren var nøyaktig dens designverdi, mens de fleste andre parametere ville være null eller uendelig. Hovedkapasitansmålingene er ikke like synlige her da delene vanligvis er innenfor toleranser. Alle film CAPs har en betydelig temperaturkoeffisient. Derfor, for å finne ut hvilke filmkondensatorer som er best for lyd, utføres testing med laboratorieinstrumenter.
Diffusjonskoeffisienten er nyttig for å evaluere effektiviteten til en elektrolytisk strømforsyning. Denne effekten på den soniske ytelsen til signal-CAP-er er ikke konsistent og kan være ganske liten. Tallet representerer interne tap og kan konverteres til effektiv seriemotstand (ESR) hvis ønskelig.
ESR er ikke en konstant verdi, men har en tendens til å være så lav i høykvalitetskondensatorer at det ikke har mye effekt på kretsytelsen. Hvis høy-Q resonanskretser ble bygget, ville det vært en helt annen historie. En lav spredningsfaktor er imidlertid et kjennetegn på god dielektrikum, som kan tjene som en god pekepinn i videre forskning.
Dielektrisk absorpsjon kan være mer bekymringsfullt. Dette var et stort problem med tidlige analoge datamaskiner. Høy dielektrisk absorpsjon kan unngås, så glimmerlydkondensatorer kan gi RIAA-nettverk veldig god lyd.
DC-lekkasjemålinger bør ikke påvirke noe, da motstanden til en signalkondensator bør være veldig høy. Med høyere dielektriske materialer kreves mindre overflateareal og lekkasjen er praktisk t alt ubetydelig.
For materialer med lavere dielektrisitetskonstant som teflon, til tross for dens grunnleggende høye resistivitet, kan det være nødvendig åstort overflateareal. Da kan lekkasjen være forårsaket av den minste forurensning eller urenheter. DC-lekkasje er sannsynligvis en god kvalitetskontroll, men det har ingenting med lydkvalitet å gjøre.
Uønskede parasittiske komponenter
Transistorer, integrerte kretser og andre aktive komponenter har en betydelig innvirkning på kvaliteten på lydsignaler. De bruker strøm fra strømkilder for å endre signalegenskaper. I motsetning til aktive komponenter, bruker ikke ideelle passive komponenter strøm og bør ikke endre signaler.
I elektroniske kretser oppfører motstander, kondensatorer og induktorer seg som aktive komponenter og bruker strøm. På grunn av disse falske effektene kan de endre lydsignalene betydelig, og det kreves nøye valg av komponenter for å forbedre kvaliteten. Den stadig økende etterspørselen etter lydutstyr med bedre lydkvalitet tvinger CAP-produsenter til å produsere enheter med bedre ytelse. Som et resultat har moderne kondensatorer for bruk i lydapplikasjoner bedre ytelse og høyere lydkvalitet.
Spurious CAP-effekter i en akustisk krets består av ekvivalent seriemotstand (ESR), ekvivalent serieinduktans (ESL), seriespenningskilder på grunn av Seebeck-effekten, og dielektrisk absorpsjon (DA).
Typisk aldring, endringer i driftsforhold og spesifikke egenskaper gjør disse uønskede parasittiske komponentene vanskeligere. Alle parasitterkomponent påvirker ytelsen til den elektroniske kretsen på forskjellige måter. Til å begynne med forårsaker motstandseffekten DC-lekkasje. I forsterkere og andre kretser som inneholder aktive komponenter, kan denne lekkasjen føre til en betydelig endring i forspenningen, som kan påvirke ulike parametere, inkludert kvalitetsfaktoren (Q).
Evnen til en kondensator til å håndtere rippel og sende høyfrekvente signaler avhenger av ESR-komponenten. En liten spenning skapes på punktet der to forskjellige metaller er bundet sammen på grunn av et fenomen kjent som Seebeck-effekten. Små batterier på grunn av disse parasittiske termoelementene kan påvirke ytelsen til kretsen betydelig. Noen dielektriske materialer er piezoelektriske og støyen de tilfører kondensatoren skyldes det lille batteriet inne i komponenten. I tillegg har elektrolytiske CAP-er parasittiske dioder som kan forårsake endringer i signalbias eller egenskaper.
Parametere som påvirker signalbanen
I elektroniske kretser brukes passive komponenter til å bestemme forsterkning, etablere DC-blokkering, undertrykke strømforsyningsstøy og gi skjevhet. Rimelige komponenter med små dimensjoner brukes ofte i bærbare lydsystemer.
Ytelsen til ekte polypropylen-lydkondensatorer er forskjellig fra den til ideelle komponenter når det gjelder ESR, ESL, dielektrisk absorpsjon,lekkasjestrøm, piezoelektriske egenskaper, temperaturkoeffisient, toleranse og spenningskoeffisient. Selv om det er viktig å vurdere disse parameterne når du designer en CAP for bruk i lydsignalbanen, blir de to som har størst innvirkning på signalbanen referert til som spenningsfaktor og invers piezoelektrisk effekt.
Både kondensatorer og motstander viser en endring i fysiske egenskaper når den påførte spenningen endres. Dette fenomenet blir ofte referert til som stressfaktoren, og det varierer avhengig av kjemi, design og type CAP.
Den omvendte piezoeffekten påvirker den elektriske vurderingen til kondensatorer for en lydforsterker. I lydforsterkere resulterer denne endringen i den elektriske verdien til en komponent i en endring i forsterkningen avhengig av signalet. Denne ikke-lineære effekten resulterer i lydforvrengning. Den omvendte piezoelektriske effekten forårsaker betydelig lydforvrengning ved lavere frekvenser og er hovedkilden til spenningsfaktoren i klasse II keramiske CAP-er.
Spenningen som påføres CAP påvirker ytelsen. I tilfellet med klasse II keramiske CAP-er, reduseres kapasitansen til komponenten når en økende positiv likespenning påføres. Hvis en høy AC-spenning påføres den, reduseres kapasitansen til komponenten på samme måte. Men når en lav AC-spenning påføres, har kapasitansen til komponenten en tendens til å øke. Disse endringene i kapasitet kan påvirke kvaliteten betydeliglydsignaler.
THD total harmonisk forvrengning
THD for lydkondensatorer avhenger av det dielektriske materialet til komponenten. Noen av dem kan gi imponerende THD-ytelse, mens andre kan forringe den alvorlig. Polyesterkondensatorer og elektrolytiske kondensatorer i aluminium er blant CAP-ene som gir lavest THD. Når det gjelder dielektriske materialer i klasse II, tilbyr X7R den beste THD-ytelsen.
CAPs for bruk i lydutstyr er generelt klassifisert i henhold til applikasjonen de brukes til. Tre applikasjoner: signalvei, funksjonelle oppgaver og spenningsstøtteapplikasjoner. Å sikre at den optimale lyd-MKT-kondensatoren brukes i disse tre områdene bidrar til å forbedre utgangstonen og redusere lydforvrengning. Polypropylen har lav spredningsfaktor og passer for alle tre områdene. Mens alle CAP-er som brukes i et lydsystem påvirker lydkvaliteten, har komponentene i signalbanen størst innvirkning.
Bruk av høykvalitets lydkvalitetskondensatorer kan redusere forringelsen av lydkvaliteten betraktelig. På grunn av deres utmerkede linearitet, brukes filmkondensatorer ofte i lydbanen. Disse ikke-polare lydkondensatorene er ideelle for førsteklasses lydapplikasjoner. Dielektrikk som vanligvis brukes i filmkondensatordesign med lydkvalitet forSignalbanebruk inkluderer polyester, polypropylen, polystyren og polyfenylensulfid.
CAP for bruk i forforsterkere, digital-til-analog-omformere, analog-til-digital-omformere og lignende applikasjoner er samlet klassifisert som funksjonelle referansekondensatorer. Selv om disse ikke-polariserte lydkondensatorene ikke er i signalveien, kan de også forringe kvaliteten på lydsignalet betydelig.
Kondensatorer, som brukes til å opprettholde spenning i lydutstyr, har minimal effekt på lydsignalet. Uansett er det nødvendig med forsiktighet når du velger CAP-er som opprettholder spenning for avansert utstyr. Å bruke komponenter optimalisert for lydapplikasjoner bidrar til å forbedre ytelsen til lydkretsen.
Dielektrisk blokk av polystyrenplate
Polystyrenkondensatorer lages ved å vikle en lamellær-dielektrisk blokk, lik en elektrolytisk, eller ved å legge i påfølgende lag, for eksempel en bok (foldet filmfolie). De brukes hovedsakelig som dielektrikum i ulike plaster som polypropylen (MKP), polyester/mylar (MKT), polystyren, polykarbonat (MKC) eller teflon. Høyrent aluminium brukes til platene.
Avhengig av type dielektrikum som brukes, produseres kondensatorer i forskjellige størrelser og kapasiteter med driftsspenning. Høy dielektriskStyrken til polyester gjør det mulig å lage de beste elektrolytiske kondensatorene for lyd i små størrelser og til relativt lave kostnader for daglig bruk der det ikke kreves spesielle kvaliteter. Kapasitanser tilgjengelig fra 1000 pF til 4,7 mikrofarad ved driftsspenninger på opptil 1000 V.
Den dielektriske tapsfaktoren til polyester er relativt høy. For lyd kan polypropylen eller polystyren i stor grad redusere dielektrisk tap, men det skal bemerkes her at de er mye dyrere. Polystyren brukes i filtre/kryss. En ulempe med polystyrenkondensatorer er det lave smeltepunktet til dielektrikumet. Dette er grunnen til at polypropylenlydkondensatorer vanligvis skiller seg fra hverandre, ettersom dielektrikumet er beskyttet ved å skille loddeledningene fra kondensatorkroppen.
FIM-teknologi med høy energitetthet
High power film CAPs tilbyr tre kategorier av denne typen: TRAFIM (standard og spesial), FILFIM og PPX. FIM-teknologi er basert på konseptet med kontrollerte selvhelbredende egenskaper til segmenterte aluminiumsmetalliseringsfilmer.
Kapasiteten er delt inn i flere millioner elementære elementer, kombinert og beskyttet av sikringer. Svake dielektriske elementer er isolert, og før utstansing av sikringene isoleres de skadede elementene, slik at kondensatoren fortsetter å fungere norm alt uten kortslutning eller eksplosjon, som kan være tilfelle med elektrolytiskkondensatorer for lyd.
Under gunstige forhold bør forventet levetid for denne typen CAP ikke forventes å overstige 200 000 timer og MTBF 10 000 000 timer. Disse kondensatorene fungerer som et batteri og bruker en liten mengde kapasitet på grunn av den gradvise nedbrytningen av individuelle celler i løpet av komponentens levetid.
TRAFIM- og FILFIM-serien tilbyr kontinuerlig filtrering for høye spenninger/effekter (opptil 1kV). Kapasiteten varierer:
- 610uF til 15625uF for standard TRAFIM;
- 145uF til 15460uF for spesiell TRAFIM;
- 8,2uF til 475uF for FILFIM.
DC spenningsområde er:
- 1,4KV til 4,2KV for standard TRAFIM;
- 1,3kV til 5,3kV for personlig TRAFIM;
- og fra 5,9 kV til 31,7 kV for FILFIM.
PPX-seriens kondensatorer tilbyr et komplett utvalg nettverksløsninger for GTO-undertrykkelse samt blokkering av CAP-er, og tilbyr kapasitanser fra 0,19uF til 6,4uF. Spenningsområdet for PPX varierer fra 1600V til 7500V med svært lav selvinduktans.
filmkondensatorer for lyd har generelt utmerket høyfrekvent ytelse, men dette blir ofte kompromittert av deres store størrelse og lange ledningslengde. Man ser at Panasonics lille radialkondensator har mye høyere selvresonans (9,7 MHz) enn Audience sin (4,5 MHz). Dette er ikke på grunn av den installerte teflonhetten, men fordi den er flere centimeter lang.og kan ikke festes til kroppen. Hvis en designer trenger høyfrekvent ytelse for å opprettholde stabilitet i halvledere med høy båndbredde, reduser ledningsstørrelse og -lengde til det absolutte minimum.
Ytelsen til lydkretser er svært avhengig av passive komponenter som kondensatorer og motstander. Faktiske CAP-er inneholder uønskede falske komponenter som kan forvrenge egenskapene til lydsignaler betydelig. Kondensatorene som brukes i signalbanen bestemmer i stor grad kvaliteten på lydsignalet. Som et resultat kreves nøye CAP-valg for å minimere signalforringelse.
Kondensatorer av lydkvalitet er optimalisert for å møte behovene til dagens høykvalitets lydsystemer. Plastfilmkondensatorer for lyd brukes i lydsystemer av høy kvalitet og har et bredt spekter av bruksområder.
