Kateri kondenzatorji so boljši za zvok: vrste, klasifikacija in posebnosti zvoka

Kondenzatorji (kondenzatorji, CAP) so pomembne komponente v avdio sistemih. Imajo različne napetosti, toka in oblike. Da bi izbrali, kateri kondenzatorji so boljši za zvok, morajo moderatorji razumeti vse parametre SKP. Celovitost avdio signala je v veliki meri odvisna od izbire kondenzatorjev. Zato morate pri izbiri prave naprave upoštevati vse pomembne dejavnike. Zvočni parametri CAP so posebej optimizirani za visoko zmogljive aplikacije in ponujajo učinkovitejše avdio kanale kot standardne komponente. Vrste kondenzatorjev, ki se običajno uporabljajo v avdio kanalih, so aluminijasta elektrolitska in filmska CAP, kondenzatorji pa so primernejši za zvok v določenih pogojih, odvisno od vezij in uporabljenih naprav: zvočnikov, CD predvajalnikov in glasbenih instrumentov, bas kitar in drugih.


Zgodovina zvočnega kondenzatorja

Kondenzator je ena najstarejših elektronskih komponent. Električni vodniki so bili odkriti leta 1729. Leta 1745 je nemški izumitelj Ewald Georg von Kleist odkril posodo Leyden, ki je postala prva SKP. Fizik Peter van Müßenbruck, fizik na Univerzi v Leidnu, je leta 1746 odprl banko Leyden.
Trenutno je posoda Leyden steklena posoda, pokrita s kovinsko folijo znotraj in zunaj. SKP je sredstvo za shranjevanje električne energije in kondenzatorji, ki bodo boljši za zvokodvisno od zmogljivosti, saj bolj kot je ta kazalnik, več energije bo prihranila. Zmogljivost je odvisna od velikosti nasprotnih plošč, razdalje med ploščami in narave izolatorja med njimi.


Obstaja več vrst kondenzatorjev, ki se uporabljajo v ojačevalniku, na primer navadna SKP s kovinsko folijo za obe plošči in papir, impregniran med njimi. Metalizirani kondenzatorji papirja (MPs), imenovani tudi papirni oljni kondenzatorji in metalizirani papirni enoslojni kondenzatorji (MGBO) za zvok, ki se uporablja v AC, DC in pulznih tokokrogih. Kasneje so Mylar (poliester) in drugi sintetični izolatorji postali bolj razširjeni. V šestdesetih letih prejšnjega stoletja je postala kovinska SKP z Mylarjem zelo priljubljena. Dve prednosti te naprave sta manjša velikost in dejstvo, da sta samozdravljenja. Danes je to najboljši kondenzator za zvok, ki se uporablja v skoraj vsaki elektronski napravi. Zaradi velikih količin trgovine in proizvodnje teh vrst kondenzatorjev so precej poceni. Druga vrsta SKP je elektrolitska s posebno zasnovo s pretežno visokimi in zelo visokimi vrednostmi v razponu od 1 do več μF več deset tisoč μF. Uporabljajo se predvsem za ločevanje ali filtriranje v napajalniku. Najbolj razširjena v oblikovanju ojačevalnikov so metalizirani mylar ali poliestrski kondenzatorji (MKT). V ojačevalnikih višje kakovosti se uporablja predvsem polipropilen metaliziran (MCP).

Tehnologijaizdelava delov

\ t
Tehnologija CAP v mnogih pogledih opredeljuje značilnosti naprav in kondenzatorji, ki so boljši za zvok, so odvisni od razreda opreme. Visokokakovostni izdelki imajo toge tolerance in so dražji od razširjenih kondenzatorjev. Poleg tega so lahko takšne visokokakovostne SKP večkratne. Visokokakovostni avdio sistemi zahtevajo visoko kakovostno CAP, ki zagotavlja kakovost zvoka najvišje kakovosti. Delovanje ali kako kondenzatorji vplivajo na zvok, je v marsičem odvisno od tega, kako so spajani s tiskanim vezjem. Spajkanje povzroča napetost v pasivnih komponentah, kar lahko privede do nastanka piezoelektričnih napetosti in razpokanja površinsko nameščene CAP. Pri spajkanju kondenzatorjev je potrebno uporabiti pravilen postopek spajkanja in upoštevati priporočila profila. Vsi lavsanski kondenzatorji za zvok so nepolarizirani, kar pomeni, da zaključka ni treba označiti kot pozitivnega in negativnega. Njihova povezava v verigi ni pomembna. Zaradi nizke izgube in manjšega popačenja so najboljši v visokokakovostnih avdio vezjih, hkrati pa omogočajo velikost izdelka. ISS kovinski polikarbonatni tip se skoraj ne uporablja. Znano je, da se tipi ERO ISS še vedno pogosto uporabljajo, saj imajo uravnotežen glasbeni zvok z zelo malo barv. Tipi MKP imajo svetlejši zvok in imajo tudi velik obseg zvoka. Malo znan tip MKV kondenzatorja je metalizirana polipropilenska CAP v olju. To je najboljši kondenzator za zvok, kot ga imazmogljivejše lastnosti kot metaliziran papir v olju.

Kakovost pasivnih elementov

Kondenzatorji, zlasti če so na izhodni signalni liniji, močno vplivajo na kakovost zvoka avdio sistema. Obstaja več dejavnikov, ki določajo kakovost SKP, seveda so zelo pomembni za avdio:
  • Toleranca in dejanska zmogljivost, potrebna za uporabo v filtrih.
  • Odvisnost zmogljivosti od frekvence, torej 1 mikrofarad na 1000 Hz, ne pomeni 1 mikrofarad pri 20 kHz.
  • Notranja odpornost (ESR).
  • Tok uhajanja.
  • Staranje je dejavnik, ki se bo sčasoma razvil za vsak proizvod.
  • Najboljša izbira aplikacij za kondenzator je odvisna od uporabe v tokokrogu in zahtevane zmogljivosti:
  • Območje od 1 pF do 1 nF - krmilno vezje in povratna zveza. Ta obseg se v glavnem uporablja za odpravo visokofrekvenčnega hrupa na avdio kanalu ali za povratne informacije, kot je most na ojačevalniku Quad 606. HF avdio kondenzator je najboljša izbira v tem območju. Ima zelo dobro toleranco (do 1%) in zelo nizko izkrivljanje in hrup, vendar precej drago. ISS ali INC je dobra alternativa. Izogibati se je treba keramični CAP na signalni liniji, saj lahko povzročijo dodatno nelinearno popačenje do 1%.
  • Od 1 nF do 1 μF - spajanje, ločevanje in zaviranje nihanj. Najpogosteje jih uporabljamo v avdio sistemih, kot tudi med stopnjami, kjer je razlika v ravni enosmernega toka, odpravljanju vibracij in povratnemu vezju. PravilomaFilmski kondenzatorji se bodo uporabljali v tem območju do 47 mikrofarad. Najboljša izbira kondenzatorja za zvok in zvok sta polistiren (ISS), polipropilen (MCP). Polietilen (MKT) je alternativa nižji ceni.
  • 1 F in več - viri energije, izhodni kondenzatorji, filtri, izolacija. Prednost je zelo visoka zmogljivost (do 1 Farad). Vendar pa obstaja nekaj pomanjkljivosti. Elektrolitska SKP je podvržena staranju in sušenju. Po 10 ali več letih se olje posuši, pomembni dejavniki, kot so ESR, pa se spreminjajo. Polarizirani so in jih je treba zamenjati vsakih 10 let, sicer bodo negativno vplivali na zvok. Pri načrtovanju povezovalnega vezja elektrolitov na signalni liniji je pogosto mogoče izogniti se težavam s pretvorbo časovne konstante (RxC) za nizke kapacitete pod 1 mikrofarad. To bo pomagalo določiti, kateri elektrolitski kondenzatorji so boljši za zvok. Če to ni mogoče, je pomembno, da ima elektrolit vsaj 1 enosmerni tok in da se uporablja visoko kakovostna SKP (BHC Aerovox, Nichicon, Epcos, Panasonic).
  • Z izbiro najboljše rešitve za vsako aplikacijo lahko razvijalec doseže najboljšo kakovost zvoka. Vlaganje v visoko kakovostno SKP pozitivno vpliva na kakovost zvoka, bolj kot katera koli druga komponenta.

    Testiranje elementov SKP za aplikacije

    Obstaja splošno razumevanje, da lahko različne SKP spreminjajo kakovost zvoka v avdio aplikacijah v različnih okoljih. Kaj kondenzatorji določajo, katera vezja in v kakšnih pogojih - ostaja najbolj obravnavana tema strokovnjakov. Zato je bolje, da v tem kompleksu ne izumimo kolesauporabili rezultate preizkušenih testov. Nekateri zvočni tokokrogi so običajno zelo veliki, onesnaženje v okolju, kot je ozemljitev in podvozje, pa je lahko velika težava za kakovost. Priporočljivo je, da se preskusu doda nelinearnost in naravno izkrivljanje s preverjanjem ostankov mosta iz nič.

    dielektrični



    polistiren



    polistiren



    polipropilen
    47)

    Poliester



    Silver-mica



    Keramika







    Temperatura



    72



    72



    72



    72



    72



    73



    72



    Napetostna raven



    160



    63



    50



    600



    500



    50
    123)

    50



    Toleranca%



    2.5



    1



    2



    10

    148)
    1



    10



    10



    163)

    218%



    028%



    073%



    -706%



    001%



    -009%



    -172%



    Scattering



    0000053



    0000028



    0000122 216)




    002%





    002%







    004 %



    023%



    082%



    034%

    252)
    n /



    DCR, 100 V



    300 E + 13



    200 E + 15


    )
    350 E + 14



    950 E + 10



    200 E + 12


    281) 300 E + 12



    n /



    faza 2 MHz



    -84



    -84



    -86



    -84



    -86



    -84



    n /



    R, 2 MHz







    78



    )







    )
    Sprejemljivo dovoljenje, MHz



    7

    59)

    77



    97



    75



    84
    )


    92



    n /



    most



    nizka



    nizka



    zelo nizka



    visoka



    nizka



    nizka



    visoka

    Značilnosti modelov

    V idealnem primeru pričakuje razvijalec, da bo kondenzator natančno ustrezal njegovi konstrukcijski vrednosti, medtem ko bo večina drugih parametrov nič ali neskončno. Osnovne meritve kapacitivnosti tukaj niso tako opazne, saj so deli običajno usklajeni s tolerancami. Celotni filmski CAP imajo pomemben temperaturni koeficient. Zato, da bi ugotovili, kateri filmski kondenzatorji so boljši za zvok, jih testirajo laboratorijske naprave.
    Koeficient difuzije je koristen pri oceni učinkovitosti elektrolitskega napajanja. Ta učinek na zvočne karakteristike signala CAP ni skladen in mogočeprecej nepomembno. Število predstavlja notranje izgube in se lahko po želji pretvori v učinkovito stalno upornost (ESR). ESR ni konstanten, vendar je pri visokokakovostnih kondenzatorjih tako nizek, da ne vpliva bistveno na delovanje vezja. Če bi zgradili resonančna vezja visoke ločljivosti, bi bila to povsem druga zgodba. Vendar je nizek faktor sipanja značilnost dobrih dielektrikov, ki lahko služijo kot dobra indikacija v nadaljnjih raziskavah.
    Dielektrična absorpcija je lahko bolj moteča. To je bil resen problem pri zgodnjih analognih računalnikih. Lahko se izognemo visoki dielektrični absorpciji, zato lahko kondenzatorji za zvok z mikrofonom zagotavljajo zelo dober zvok omrežju RIAA. Merjenje puščanja enosmernega toka ne bi smelo vplivati ​​na nič, ker mora biti upor katerega koli signalnega kondenzatorja zelo visok. Pri uporabi materialov z visoko dielektrično prepustnostjo je potrebna manjša površina, zato bo uhajanje praktično nematerialno. Za materiale z nizko dielektrično prepustnostjo, kot je teflon, je kljub osnovni visoki upornosti potrebna velika površina. Nato lahko uhajanje povzroči najmanj onesnaženja ali nečistoč. DC uhajanje je verjetno dobro orodje za nadzor kakovosti, vendar ni povezano s kakovostjo zvoka.

    Nezaželene parazitne komponente

    Tranzistorji, integrirana vezja in druge aktivne komponente pomembno vplivajo na kakovost zvoka. Souporabite moč iz trenutnih virov za spremembo karakteristik signala. Za razliko od aktivnih komponent, idealna pasivna energija ne porabi in ne sme spreminjati signalov. V elektronskih vezjih se upori, kondenzatorji in induktorji dejansko obnašajo kot aktivne komponente in porabijo energijo. Zaradi teh parazitskih učinkov lahko bistveno spremenijo zvočne signale in za izboljšanje kakovosti je potrebna skrbna izbira komponent. Vedno večje povpraševanje po zvočni opremi z boljšo kakovostjo zvoka prisili proizvajalce SKP, da sproščajo naprave z boljšo zmogljivostjo. Zato imajo sodobni kondenzatorji za uporabo v avdio aplikacijah boljšo zmogljivost in višjo kakovost zvoka. Parazitski učinki SKP v akustičnem vezju so enakovredni zaporedni upor (ESR), serija enakovredne induktivnosti (ESL), zaporedni viri napetosti zaradi Seebeckovega učinka in dielektrična absorpcija (DA). Zaradi tipičnega staranja, sprememb delovnih pogojev in posebnih lastnosti so ti neželeni parazitni sestavni deli bolj zapleteni. Vsaka parazitska komponenta ima drugačen učinek na delovanje elektronskega vezja. Začnimo z dejstvom, da učinek upora povzroča uhajanje enosmernega toka. Pri ojačevalnikih in drugih vezjih, ki vsebujejo aktivne komponente, lahko to puščanje povzroči bistveno spremembo napetosti, ki lahko vpliva na različne parametre, vključno s faktorjem Q (Q). Sposobnost kondenzatorja za obdelavo pulzacij in preskakovanje visokofrekvenčnih signalov je odvisna od komponente ESR.Na mestu, kjer sta povezani dve nehomogeni kovini, nastane majhna napetost zaradi pojava, znanega kot Seebeckov učinek. Majhne baterije zaradi teh parazitskih termočlenov lahko pomembno vplivajo na delovanje vezja. Nekateri dielektrični materiali so piezoelektrični, hrup, ki ga dodajajo kondenzatorju, pa se kaže skozi majhno baterijo znotraj komponente. Poleg tega imajo elektrolitska SKP lažne diode, ki lahko povzročijo spremembe v odmiku ali signalu.

    Parametri, ki vplivajo na pot signala

    V elektronskih vezjih se pasivne komponente uporabljajo za določanje ojačanja, za vzpostavitev enosmernega blokiranja, za zatiranje hrupa vira energije in za zagotovitev odmika. V prenosnih avdio sistemih se pogosto uporabljajo poceni komponente z majhnimi velikostmi. Značilnosti realnih polipropilenskih kondenzatorjev za zvok se razlikujejo od lastnosti idealnih komponent v smislu ESR, ESL, dielektrične absorpcije, uhajanja, piezoelektričnih lastnosti, temperaturnega koeficienta, tolerance in napetostnega koeficienta. Čeprav je pomembno upoštevati te parametre pri načrtovanju SKP za uporabo na poti avdio signala, se dva od njih, ki imata največji vpliv na pot signala, imenujejo napetostni in povratni piezoelektrični učinek. Kondenzatorji in upori kažejo spremembo fizikalnih lastnosti, ko se spremeni uporabljena napetost. Ta pojav se običajno imenuje faktor napetosti in jeodvisna od kemijske sestave, oblike in vrste SKP. Povratni piezo efekt vpliva na nazivno električno vrednost kondenzatorjev za ojačevalnik zvoka. Pri avdio ojačevalnikih se ta sprememba vrednosti električne komponente spremeni glede na signal. Ta nelinearni učinek povzroči popačenje zvoka. Povratni piezoelektrični učinek povzroča znatno popačenje zvoka pri nizkih frekvencah in je glavni vir napetostnega faktorja v keramični razred II CAP. Napetost, ki se uporablja za SKP, vpliva na njeno učinkovitost. V primeru keramičnega razreda II CAP se kapacitivnost komponente zmanjša, ko se uporabi pozitivna pozitivna konstantna napetost. Če je napajana visoka izmenična napetost, se kapacitivnost komponente na podoben način zmanjša. Vendar se pri nizki izmenični napetosti poveča zmogljivost komponente. Te spremembe zmogljivosti lahko močno vplivajo na kakovost zvoka.

    Splošne značilnosti harmonskih popačenj THD

    THD kondenzatorji za zvok so odvisni od dielektričnega materiala komponente. Nekateri od njih lahko dajo impresiven THD, drugi pa ga lahko resno poslabšajo. Poliestrski aluminijasti elektrolitski kondenzatorji in kondenzatorji spadajo med CAP, ki dajejo najnižji THD. V primeru dielektričnih materialov razreda II X7R ponuja najboljše lastnosti, in sicer THD. SKP za uporabo v zvočni opremi je običajno razvrščena glede na uporabo, za katero se uporabljajo.Tri aplikacije: signalna pot, funkcionalne naloge in programi podpore napetosti. Zagotavljanje uporabe optimalnega MKT kondenzatorja za zvok na teh treh področjih pomaga izboljšati izhodni ton in zmanjšati popačenje zvoka. Polipropilen ima nizek koeficient razpršenosti in je primeren za vsa tri področja. Čeprav imajo vsi zvočni sistemi, ki se uporabljajo v avdio sistemu, ki vplivajo na kakovost zvoka, najbolj vplivajo komponente, ki so na poti signala. Uporaba visoko kakovostnih kondenzatorjev avdio razreda pomaga bistveno zmanjšati kakovost zvoka. Zaradi odlične linearnosti se filmski kondenzatorji pogosto uporabljajo v zvočnih posnetkih. Ti nepolarni zvočni kondenzatorji so odlični za vrhunsko avdio tehnologijo. Izolatorji, ki se običajno uporabljajo v konstrukcijah filmskih kondenzatorjev s kakovostjo zvoka za uporabo na poti prehoda signala, vključujejo poliester, polipropilen, polistiren in polifenilen sulfid. SKP za uporabo v prejšnjih ojačevalnikih, digitalno-analognih pretvornikih, analogno-digitalnih pretvornikih in podobnih programih se skupaj uvrščajo med funkcionalne kondenzatorje neke naloge. Čeprav ti nepolarni zvočni kondenzatorji niso v signalni poti, lahko tudi znatno poslabšajo kakovost zvoka. Kondenzatorji, ki se uporabljajo za vzdrževanje napetosti v avdio opremi, minimalno vplivajo na zvočni signal. Kljub temu je treba pri izbiri SKP, ki podpira napetost, posvetiti pozornostza vrhunsko opremo. Uporaba komponent, optimiziranih za avdio aplikacije, pomaga izboljšati zmogljivost zvočne sheme.

    Polistirenska plošča-dielektrični blok

    Polistirenski kondenzatorji so narejeni z navijanjem ploščastega dielektričnega bloka, podobnega elektrolitskemu, ali z zlaganjem zaporednih plasti, npr. Uporabljajo se predvsem kot izolatorji iz različnih plastičnih materialov, kot so polipropilen (MKP), poliester /mylar (MKT), polistiren, polikarbonat (ISS) ali teflon. Za plošče se uporablja aluminij z visoko stopnjo čistosti. Glede na vrsto uporabljenega izolatorja se proizvajajo kondenzatorji različnih velikosti in zmogljivosti z delovno napetostjo. Visoka dielektrična trdnost poliestra omogoča izdelavo najboljših elektrolitskih kondenzatorjev za majhen zvok in sorazmerno nizke stroške za vsakodnevno uporabo, kadar posebne lastnosti niso potrebne. Možne zmogljivosti od 1000 pF do 47 mikrofarad pri delovnih napetostih do 1000 v. Koeficient dielektričnih izgub v poliestru je relativno visok. Za avdio, polipropilen ali polistiren lahko znatno zmanjša dielektrične izgube, vendar je treba opozoriti, da so veliko dražje. Polistireni se uporabljajo v filtrih /crossover. Eden od pomanjkljivosti polistirenovih kondenzatorjev je nizko tališče dielektrika. Zato se polipropilenski kondenzatorji za zvok običajno med seboj razlikujejo kot dielektrikzaščiten z ločevanjem spajkanih vodov iz ohišja kondenzatorja.

    Tehnologija FIM z visoko energijsko gostoto

    Filmi CAP velike zmogljivosti ponujajo tri kategorije te vrste: TRAFIM (standardni in posebni), FILFIM in PPX. Tehnologija FIM temelji na konceptu nadzorovanih samozdravilnih lastnosti segmentiranih aluminijastih kovinskih filmov. Zmogljivost je razdeljena na več milijonov elementov, ki so združeni in zaščiteni z varovalkami. Šibki dielektrični elementi so izolirani, pred perforacijo varovalk pa izolirajo poškodovane elemente, s katerimi kondenzator še naprej deluje v normalnem načinu brez kratkega stika ali eksplozije, kot je lahko pri elektrolitskih kondenzatorjih za zvok. Pri ugodnih pogojih se ne sme pričakovati, da bo pričakovana življenjska doba te vrste SKP presegla 200.000 ur, medtem ko bo MTBF 10.000.000 ur. Ko delujejo kot akumulatorji, ti kondenzatorji porabijo majhen del zmogljivosti zaradi postopnega uničenja posameznih elementov v življenjski dobi komponente. Serija TRAFIM in FILFIM zagotavljata neprekinjeno filtriranje za visoke napetosti /kapacitete (do 1 kV). Kapaciteta se spreminja:
  • od 610 μF do 15625 μF za standard TRAFIM;
  • od 145 μF do 15460 μF za posebno TRAFIM;
  • od 82 μF do 475 μF za FILFIM. Območje konstantne napetosti je:
  • od 14 kV do 42 kV za standardni TRAFIM;
  • od 13 kV do 53 kV za osebno TRAFIM;
  • in od 59 kV do 317 kV za FILFIM.
  • Kondenzatorji serije PPX ponujajo celotno paleto omrežnih rešitevza zaščito pred motnjami v tiristorjih GTO, kakor tudi za blokiranje CAP-jev, s kapaciteto od 019 μF do 64 μF. Napetostni razpon za PPX se giblje med 1600 in 7500 z zelo nizko induktivnostjo. Filmski kondenzatorji za zvok imajo praviloma odlične visokofrekvenčne karakteristike, vendar je pogosto v velikih velikostih ogrožen in kompenziran z veliko dolžino žice. Opazimo lahko, da ima Panasonicov majhen radialni kondenzator svojo resonanco veliko večjo (97 MHz) kot Audience (45 MHz). To ni posledica nameščenega teflonskega pokrova, ampak zato, ker ima dolžino več centimetrov in ga ni mogoče pritrditi na ohišje. Če razvijalec potrebuje visokofrekvenčne karakteristike za vzdrževanje stabilnosti v širokopasovnih polprevodnikih, zmanjša velikost in dolžino žice na absolutni minimum. Delovanje zvočnih verig je močno odvisno od pasivnih komponent, kot so kondenzatorji in upori. Dejanske SKP vsebujejo neželene parazitske komponente, ki lahko močno izkrivljajo značilnosti zvočnih signalov. Kondenzatorji, ki se uporabljajo v signalni poti, v veliki meri določajo kakovost zvoka. Zato je potrebna skrbna izbira SKP, da se zmanjša degradacija signala. Zvočni kondenzatorji razreda so optimizirani za potrebe sodobnih visokokakovostnih avdio sistemov. Plastični kondenzatorji za zvok se uporabljajo v visoko kakovostnih avdio sistemih in imajo široko paleto aplikacij.

    Sorodne publikacije