Kondensatorer (CAP'er) er vigtige komponenter i lydsystemer. De har forskellige spændings-, strøm- og formfaktorer. For at vælge hvilke kondensatorer der er bedst til lyd, skal moderatorer forstå alle CAP-parametrene. Integriteten af lydsignalet afhænger i høj grad af valget af kondensatorer. Derfor, når du vælger den rigtige enhed, skal alle vigtige faktorer tages i betragtning.
Audio CAP-parametrene er specielt optimeret til højtydende applikationer og tilbyder mere effektive lydkanaler end standardkomponenter. De typer kondensatorer, der almindeligvis anvendes i lydkanaler, er aluminium elektrolytiske og film CAP'er, og hvilke kondensatorer der er bedst til lyd under særlige forhold afhænger af de kredsløb og enheder, der anvendes: højttalere, cd- og musikinstrumentafspillere, basguitarer ogandre.
Lydkondensatorens historie
Kondensatoren er en af de ældste elektroniske komponenter. Elektriske ledere blev opdaget i 1729. I 1745 opdagede den tyske opfinder Ewald Georg von Kleist det Leidenske fartøj, der blev det første CAP. Fysiker Pieter van Müssenbrook, en fysiker ved University of Leiden, opdagede Leiden-krukken på egen hånd i 1746.
På nuværende tidspunkt er Leiden-krukken en glasbeholder dækket med metalfolie indvendigt og udvendigt. CAP'en fungerer som et middel til at lagre elektricitet, og hvilke kondensatorer der er bedst til lyd vil afhænge af kapacitansen, for jo større dette tal er, jo mere elektricitet vil det lagre. Kapacitansen afhænger af størrelsen af de modstående plader, afstanden mellem pladerne og arten af isolatoren mellem dem.
Kondensatorer, der bruges i lydforstærkere, findes i flere typer, såsom den almindelige CAP med metalfolie til begge plader og imprægneret papir imellem dem. Metalliseret papir (MP) kondensatorer, også kaldet olie-papir CAP'er og metalliseret papir enkeltlags kondensatorer (MBGO'er) til lyd, som bruges i AC, DC og pulskredsløb.
Senere blev mylar (polyester) og andre syntetiske isolatorer mere almindelige. I 1960'erne blev metal CAP med mylar meget populær. To styrker ved disse enheder er deres mindre størrelse og det faktum, at de er selvhelbredende. I dag er disse de bedste kondensatorer til lyd, de bruges i næsten alle elektroniske enheder. På grund af den enorme mængde handel og produktion af disse typer kondensatorer er de ret billige.
En anden type CAP er elektrolytisk med et specielt design med overvejende høje og meget høje værdier fra 1 uF til flere titusindvis af uF. De bruges hovedsageligt til afkobling eller filtrering i strømforsyningen. De mest almindelige i forstærkerdesign er metalliserede Mylar- eller polyesterkondensatorer (MKT). Forstærkere af højere kvalitet bruger for det meste metalliseret polypropylen (MPP).
Komponentteknologi
CAP-teknologi bestemmer i høj grad enheders egenskaber, og hvilke kondensatorer der er bedst til lyd afhænger af udstyrsklassen. Avancerede produkter har snævre tolerancer og er dyrere end kondensatorer til generelle formål. Derudover kan sådanne højkvalitets CAP'er genbruges. Lydsystemer af høj kvalitet kræver CAP'er af høj kvalitet for at levere lydkvalitet i topklasse.
Ydeevnen, eller hvordan kondensatorerne påvirker lyden, afhænger meget af, hvordan de er loddet til printet. Lodning belaster passive komponenter, som kan forårsage piezoelektriske spændinger og revner af overflademonterede CAP'er. Ved lodning af kondensatorer skal du bruge den korrekte lodderækkefølge og følge anbefalingerneprofil.
Alle mylar-lydkondensatorer er ikke-polariserede, hvilket betyder, at de ikke behøver at være mærket positive eller negative. Deres forbindelse i kæden er ligegyldig. De foretrækkes i højkvalitetslydkredsløb på grund af deres lave tab og reducerede forvrængning, når produktstørrelsen tillader det.
MKC metalliseret polycarbonat type bruges næsten ikke mere. Det er kendt, at ERO MKC-typerne stadig er meget brugte, fordi de har en afbalanceret musikalsk lyd med meget lidt farve. MKP-typerne har en lysere lyd samt et bredere lydområde.
En lidet kendt type MKV-kondensator er en metalliseret polypropylen-CAP i olie. Det er den bedste kondensator til lyd, fordi den har stærkere egenskaber end oliebelagt metalliseret papir.
Kvaliteten af passive elementer
Kondensatorer, især når de er på udgangssignallinjen, påvirker i høj grad lydkvaliteten af et lydsystem.
Der er flere faktorer, der bestemmer kvaliteten af CAP, uden tvivl meget vigtigt for lyd:
- Tolerance og faktisk kapacitet påkrævet til brug i filtre.
- Kapacitans versus frekvens, så 1 mikrofarad ved 1.000 Hz betyder ikke 1 mikrofarad ved 20 kHz.
- Intern modstand (ESR).
- Lækstrøm.
- Aldring er en faktor, der vil udvikle sig over tid for ethvert produkt.
Det bedste valg af kondensatorapplikationer afhænger af applikationen i kredsløbet og den nødvendige kapacitans:
- Omfang fra 1 pF til 1 nF - kontrol- og feedbackkredsløb. Dette område bruges hovedsageligt til at eliminere højfrekvent støj på lydkanalen eller til feedbackformål såsom Quad 606 forstærkerbroen. SGM-kondensatoren i lyd er det bedste valg i dette område. Den har meget god tolerance (op til 1%) og meget lav forvrængning og støj, men ret dyr. ISS eller MCP er et godt alternativ. Keramiske CAP'er bør undgås på signallinjen, da de kan forårsage yderligere ikke-lineær forvrængning op til 1%.
- Fra 1 nF til 1 uF - kobling, afkobling og vibrationsdæmpning. De er mest almindeligt anvendt i lydsystemer og også mellem stadier, hvor der er forskel i DC-niveau, vibrationseliminering og i feedback-kredsløb. Typisk vil filmkondensatorer blive brugt i dette område op til 4,7 mikrofarad. Det bedste kondensatorvalg til lyd og lyd er polystyren (MKS), polypropylen (MKP). Polyethylen (MKT) er et billigere alternativ.
- 1 Ф og derover - strømforsyninger, udgangskondensatorer, filtre, isolering. Fordelen er meget høj kapacitans (op til 1 farad). Men der er et par ulemper. Elektrolytiske CAP'er er genstand for ældning og tørring. Efter 10 år eller mere tørrer olien ud, og vigtige faktorer som ESR ændrer sig. De er polariserede og skal udskiftes hvert 10. år, ellers vil de påvirke lyden negativt. Ved design af tilslutningskredsløbet af elektrolytter påsignallinjeproblemer kan ofte undgås ved at genberegne tidskonstanten (RxC) for lav kapacitans under 1 mikrofarad. Dette vil hjælpe med at bestemme, hvilke elektrolytiske kondensatorer der er bedst til lyd. Hvis dette ikke er muligt, er det vigtigt, at elektrolytten er mindre end 1V DC, og at der anvendes en CAP af høj kvalitet (BHC Aerovox, Nichicon, Epcos, Panasonic).
Ved at vælge den bedste løsning til hvert program kan udvikleren opnå den bedste lydkvalitet. Investering i CAP'er af høj kvalitet har en positiv effekt på lydkvaliteten mere end nogen anden komponent.
Test CAP-elementer til applikationer
Der er en fælles forståelse af, at forskellige CAP'er kan ændre lydkvaliteten af lydapplikationer under forskellige forhold. Hvilke kondensatorer der skal installeres, i hvilke kredsløb og under hvilke forhold - forbliver de mest diskuterede emner blandt specialister. Derfor er det bedre ikke at genopfinde hjulet i dette komplekse emne, men at bruge resultaterne af dokumenterede tests. Nogle lydkredsløb har en tendens til at være meget store, og forurening i lydmiljøer såsom jord og chassis kan være et stort kvalitetsproblem. Det anbefales at tilføje ikke-linearitet og naturlig forvrængning til testen ved at teste brorester fra bunden.
| Dielektrisk | polystyren | polystyren | Polypropylen | polyester | Sølvglimmer | Ceramic | Polycarb |
| Temperatur | 72 | 72 | 72 | 72 | 72 | 73 | 72 |
| Spændingsniveau | 160 | 63 | 50 | 600 | 500 | 50 | 50 |
| Tolerance % | 2.5 | 1 | 2 | 10 | 1 | 10 | 10 |
| Fejl % | 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 |
| Absorption | 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 opløsning, MHz | 7 | 7, 7 | 9, 7 | 7, 5 | 8, 4 | 9, 2 | n / |
| Bridge | low | low | meget lav | high | low | low | high |
Karakteristik af modeller
I det ideelle tilfælde ville designeren forvente, at kondensatoren var præcis dens designværdi, mens de fleste andre parametre ville være nul eller uendelige. De vigtigste kapacitansmålinger er ikke så synlige her, da delene norm alt er inden for tolerancer. Alle film CAP'er har en signifikant temperaturkoefficient. For at afgøre, hvilke filmkondensatorer der er bedst til lyd, udføres der derfor test med laboratorieinstrumenter.
Diffusionskoefficienten er nyttig til at evaluere effektiviteten af en elektrolytisk strømforsyning. Denne effekt på den soniske ydeevne af signalerende CAP'er er ikke konsistent og kan være ret lille. Tallet repræsenterer interne tab og kan konverteres til effektiv seriemodstand (ESR), hvis det ønskes.
ESR er ikke en konstant værdi, men har en tendens til at være så lav i højkvalitetskondensatorer, at det ikke har meget effekt på kredsløbets ydeevne. Hvis høj-Q resonanskredsløb blev bygget, så ville det være en helt anden historie. En lav dissipationsfaktor er dog et kendetegn for god dielektrik, som kan tjene som et godt fingerpeg i yderligere forskning.
Dielektrisk absorption kan være mere bekymrende. Dette var et stort problem med tidlige analoge computere. Høj dielektrisk absorption kan undgås, så glimmer-lydkondensatorer kan give RIAA-netværk meget god lyd.
DC-lækagemålinger bør ikke påvirke noget, da modstanden af enhver signalkondensator bør være meget høj. Med højere dielektriske materialer kræves der mindre overfladeareal, og lækagen er praktisk t alt ubetydelig.
For materialer med en lavere dielektricitetskonstant, såsom teflon, kan det på trods af dets grundlæggende høje resistivitet være nødvendigt atstort overfladeareal. Så kan lækagen være forårsaget af den mindste forurening eller urenheder. DC-lækage er nok en god kvalitetskontrol, men det har intet at gøre med lydkvalitet.
Uønskede parasitiske komponenter
Transistorer, integrerede kredsløb og andre aktive komponenter har en betydelig indflydelse på kvaliteten af lydsignaler. De bruger strøm fra strømkilder til at ændre signalkarakteristika. I modsætning til aktive komponenter forbruger ideelle passive komponenter ikke strøm og bør ikke ændre signaler.
I elektroniske kredsløb opfører modstande, kondensatorer og induktorer sig faktisk som aktive komponenter og forbruger strøm. På grund af disse falske effekter kan de ændre lydsignaler betydeligt, og omhyggelig komponentvalg er påkrævet for at forbedre kvaliteten. Den stadigt stigende efterspørgsel efter lydudstyr med bedre lydkvalitet tvinger CAP-producenter til at producere enheder med bedre ydeevne. Som et resultat har moderne kondensatorer til brug i lydapplikationer bedre ydeevne og højere lydkvalitet.
Forfalskede CAP-effekter i et akustisk kredsløb består af ækvivalent seriemodstand (ESR), ækvivalent serieinduktans (ESL), seriespændingskilder på grund af Seebeck-effekten og dielektrisk absorption (DA).
Typisk ældning, ændringer i driftsbetingelser og specifikke karakteristika gør disse uønskede parasitiske komponenter vanskeligere. Hver snylterkomponent påvirker ydeevnen af det elektroniske kredsløb på forskellige måder. Til at begynde med forårsager modstandseffekten DC-lækage. I forstærkere og andre kredsløb, der indeholder aktive komponenter, kan denne lækage føre til en væsentlig ændring i forspændingen, som kan påvirke forskellige parametre, herunder kvalitetsfaktoren (Q).
En kondensators evne til at håndtere ripple og sende højfrekvente signaler afhænger af ESR-komponenten. Der skabes en lille spænding på det punkt, hvor to forskellige metaller er bundet på grund af et fænomen kendt som Seebeck-effekten. Små batterier på grund af disse parasitære termoelementer kan påvirke kredsløbets ydeevne betydeligt. Nogle dielektriske materialer er piezoelektriske, og den støj, de tilføjer til kondensatoren, skyldes det lille batteri inde i komponenten. Derudover har elektrolytiske CAP'er parasitiske dioder, der kan forårsage ændringer i signalforspænding eller karakteristika.
Parametre, der påvirker signalstien
I elektroniske kredsløb bruges passive komponenter til at bestemme forstærkning, etablere DC-blokering, undertrykke strømforsyningsstøj og give bias. Billige komponenter med små dimensioner bruges almindeligvis i bærbare lydsystemer.
Ydeevnen af ægte polypropylen-lydkondensatorer er forskellig fra den for ideelle komponenter med hensyn til ESR, ESL, dielektrisk absorption,lækstrøm, piezoelektriske egenskaber, temperaturkoefficient, tolerance og spændingskoefficient. Selvom det er vigtigt at overveje disse parametre, når man designer en CAP til brug i lydsignalvejen, omtales de to, der har den største indvirkning på signalvejen, som spændingsfaktor og invers piezoelektrisk effekt.
Både kondensatorer og modstande udviser en ændring i fysiske karakteristika, når den påførte spænding ændres. Dette fænomen omtales almindeligvis som stressfaktoren, og det varierer afhængigt af kemien, designet og typen af CAP.
Den omvendte piezo-effekt påvirker den elektriske bedømmelse af kondensatorer til en lydforstærker. I lydforstærkere resulterer denne ændring i den elektriske værdi af en komponent i en ændring i forstærkning afhængigt af signalet. Denne ikke-lineære effekt resulterer i lydforvrængning. Den omvendte piezoelektriske effekt forårsager betydelig lydforvrængning ved lavere frekvenser og er hovedkilden til spændingsfaktoren i klasse II keramiske CAP'er.
Spændingen påført CAP påvirker dens ydeevne. I tilfælde af klasse II keramiske CAP'er falder komponentens kapacitans, når en stigende positiv jævnspænding påføres. Hvis der påføres en høj vekselspænding, falder komponentens kapacitans på samme måde. Men når en lav AC-spænding påføres, har komponentens kapacitans en tendens til at stige. Disse ændringer i kapaciteten kan påvirke kvaliteten væsentligtlydsignaler.
THD total harmonisk forvrængning
THD for lydkondensatorer afhænger af komponentens dielektriske materiale. Nogle af dem kan give en imponerende THD-ydeevne, mens andre kan forringe den alvorligt. Polyester kondensatorer og aluminium elektrolytiske kondensatorer er blandt de CAP'er, der giver den laveste THD. I tilfælde af klasse II dielektriske materialer tilbyder X7R den bedste THD-ydelse.
CAP'er til brug i lydudstyr klassificeres generelt i henhold til den applikation, de bruges til. Tre applikationer: signalvej, funktionelle opgaver og spændingsunderstøttende applikationer. At sikre, at den optimale audio MKT-kondensator bruges i disse tre områder, hjælper med at forbedre udgangstonen og reducere lydforvrængning. Polypropylen har en lav spredningsfaktor og er velegnet til alle tre områder. Mens alle CAP'er, der bruges i et lydsystem, påvirker lydkvaliteten, har komponenterne i signalvejen den største indflydelse.
Brug af højkvalitets lydkvalitetskondensatorer kan i høj grad reducere forringelsen af lydkvaliteten. På grund af deres fremragende linearitet bruges filmkondensatorer almindeligvis i lydstien. Disse ikke-polære lydkondensatorer er ideelle til premium lydapplikationer. Dielektrik, der almindeligvis anvendes i filmkondensatordesign med lydkvalitet tilsignalveje omfatter polyester, polypropylen, polystyren og polyphenylensulfid.
CAP til brug i forforstærkere, digital-til-analog-konvertere, analog-til-digital-konvertere og lignende applikationer klassificeres samlet som funktionelle referencekondensatorer. Selvom disse ikke-polariserede lydkondensatorer ikke er i signalvejen, kan de også forringe kvaliteten af lydsignalet betydeligt.
Kondensatorer, som bruges til at opretholde spænding i lydudstyr, har minimal effekt på lydsignalet. Uanset hvad kræves der forsigtighed, når du vælger CAP'er, der opretholder spændingen til avanceret udstyr. Brug af komponenter, der er optimeret til lydapplikationer, hjælper med at forbedre lydkredsløbets ydeevne.
Dielektrisk blok af polystyrenplade
Polystyrenkondensatorer fremstilles ved at vikle en lamellær dielektrisk blok, der ligner en elektrolytisk, eller ved at lægge i på hinanden følgende lag, såsom en bog (foldet filmfolie). De bruges hovedsageligt som dielektrikum i forskellige plasttyper såsom polypropylen (MKP), polyester/mylar (MKT), polystyren, polycarbonat (MKC) eller teflon. Højrent aluminium bruges til pladerne.
Afhængigt af den anvendte type dielektrikum produceres kondensatorer i forskellige størrelser og kapaciteter med driftsspænding. Høj dielektriskPolyesterens styrke gør det muligt at lave de bedste elektrolytiske kondensatorer til lyd i små størrelser og til relativt lave omkostninger til daglig brug, hvor specielle kvaliteter ikke er påkrævet. Kapacitanser tilgængelige fra 1.000 pF til 4,7 mikrofarad ved driftsspændinger op til 1.000 V.
Den dielektriske tabsfaktor for polyester er relativt høj. Til lyd kan polypropylen eller polystyren i høj grad reducere dielektriske tab, men det skal her bemærkes, at de er meget dyrere. Polystyren anvendes i filtre/crossovers. En ulempe ved polystyrenkondensatorer er dielektriskets lave smeltepunkt. Dette er grunden til, at polypropylen-lydkondensatorer norm alt adskiller sig fra hinanden, da dielektrikumet er beskyttet ved at adskille loddeledningerne fra kondensatorlegemet.
FIM-teknologi med høj energitæthed
Højeffekt film CAP'er tilbyder tre kategorier af denne type: TRAFIM (standard og speciel), FILFIM og PPX. FIM-teknologi er baseret på konceptet med kontrollerede selvhelbredende egenskaber af segmenterede aluminiumsmetalliseringsfilm.
Kapaciteten er opdelt i flere millioner elementære elementer, kombineret og beskyttet af sikringer. Svage dielektriske elementer isoleres, og inden udstansning af sikringerne isoleres de beskadigede elementer, hvormed kondensatoren fortsætter med at fungere norm alt uden kortslutning eller eksplosion, som det kan være tilfældet med elektrolytiskkondensatorer til lyd.
Under gunstige forhold bør den forventede levetid for denne type CAP ikke forventes at overstige 200.000 timer og MTBF 10.000.000 timer. Disse kondensatorer fungerer som et batteri og bruger en lille mængde kapacitet på grund af den gradvise nedbrydning af individuelle celler i løbet af komponentens levetid.
TRAFIM- og FILFIM-serien tilbyder kontinuerlig filtrering for høje spændinger/effekter (op til 1kV). Kapaciteten varierer:
- 610uF til 15625uF for standard TRAFIM;
- 145uF til 15460uF for speciel TRAFIM;
- 8,2uF til 475uF for FILFIM.
DC spændingsområde 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 tilbyder et komplet udvalg af netværksløsninger til GTO-undertrykkelse såvel som blokerende CAP'er, der tilbyder kapacitanser fra 0,19uF til 6,4uF. Spændingsområdet for PPX spænder fra 1600V til 7500V med meget lav selvinduktans.
filmkondensatorer til lyd har generelt fremragende højfrekvent ydeevne, men dette kompromitteres ofte af deres store størrelse og lange ledningslængde. Det kan ses, at Panasonics lille radiale kondensator har en meget højere selvresonans (9,7 MHz) end Audiences (4,5 MHz). Det er ikke på grund af den installerede Teflon-hætte, men fordi den er flere centimeter lang.og kan ikke fastgøres til kroppen. Hvis en designer har brug for højfrekvent ydeevne for at opretholde stabiliteten i halvledere med høj båndbredde, skal du reducere ledningsstørrelse og -længde til det absolutte minimum.
Ydeevnen af lydkredsløb er meget afhængig af passive komponenter såsom kondensatorer og modstande. Faktiske CAP'er indeholder uønskede falske komponenter, der kan forvrænge lydsignalernes karakteristika betydeligt. De kondensatorer, der bruges i signalvejen, bestemmer i høj grad kvaliteten af lydsignalet. Som følge heraf kræves omhyggelig CAP-valg for at minimere signalforringelse.
Kondensatorer i lydkvalitet er optimeret til at imødekomme behovene i nutidens lydsystemer af høj kvalitet. Plastfilmkondensatorer til lyd bruges i lydsystemer af høj kvalitet og har en bred vifte af anvendelser.
