Condensatorii (CAP) sunt componente importante în sistemele audio. Au tensiune, curent și factori de formă diferiți. Pentru a alege ce condensatoare sunt cele mai bune pentru sunet, moderatorii trebuie să înțeleagă toți parametrii CAP. Integritatea semnalului audio depinde în mare măsură de alegerea condensatoarelor. Prin urmare, atunci când alegeți dispozitivul potrivit, trebuie luați în considerare toți factorii importanți.
Parametrii CAP audio sunt optimizați special pentru aplicații de în altă performanță și oferă canale audio mai eficiente decât componentele standard. Tipurile de condensatoare care sunt utilizate în mod obișnuit în canalele audio sunt capacurile electrolitice din aluminiu și cu film, și care condensatoare sunt cele mai bune pentru sunet în anumite condiții depinde de circuitele și dispozitivele utilizate: difuzoare, CD și instrumente muzicale, chitare bas și altele.
Istoria condensatorului de sunet
Condensatorul este una dintre cele mai vechi componente electronice. Conductorii electrici au fost descoperiți în 1729. În 1745, inventatorul german Ewald Georg von Kleist a descoperit vasul Leiden care a devenit primul CAP. Fizicianul Pieter van Müssenbrook, un fizician la Universitatea din Leiden, a descoperit singur borcanul Leiden în 1746.
În prezent, borcanul Leiden este un vas de sticlă acoperit cu folie metalică în interior și în exterior. CAP-ul servește ca mijloc de stocare a energiei electrice și care condensatoare sunt cele mai bune pentru sunet va depinde de capacitate, deoarece cu cât această cifră este mai mare, cu atât mai multă energie electrică va stoca. Capacitatea depinde de dimensiunea plăcilor opuse, de distanța dintre plăci și de natura izolatorului dintre ele.
Condensatoarele folosite la amplificatoarele audio vin în mai multe tipuri, cum ar fi CAP-ul comun cu folie metalică pentru ambele plăci și hârtie impregnată între ele. Condensatoare din hârtie metalizată (MP), numiți și CAP-uri din hârtie de ulei și condensatoare cu un singur strat din hârtie metalizată (MBGO) pentru audio, care sunt utilizate în circuitele de curent alternativ, de curent continuu și de impulsuri.
Mai târziu, mylarul (poliesterul) și alți izolatori sintetici au devenit mai des întâlniți. În anii 1960, CAP metalic cu mylar a devenit foarte popular. Două puncte forte ale acestor dispozitive sunt dimensiunea lor mai mică și faptul că se autovindecă. Astăzi, aceștia sunt cei mai buni condensatori pentru sunet, sunt utilizați în aproape fiecare dispozitiv electronic. Datorită volumului uriaș de comerț și producție a acestor tipuri de condensatoare, acestea sunt destul de ieftine.
Un alt tip de CAP este electrolitic cu un design special cu valori predominant ridicate și foarte mari, variind de la 1 uF la câteva zeci de mii de uF. Sunt utilizate în principal pentru decuplare sau filtrare în sursa de alimentare. Cele mai comune în designul amplificatorului sunt condensatoarele metalizate Mylar sau poliester (MKT). Amplificatoarele de calitate superioară folosesc în principal polipropilenă metalizată (MPP).
Tehnologia componentelor
Tehnologia CAP determină în mare măsură caracteristicile dispozitivelor, iar ce condensatori sunt cei mai buni pentru sunet depinde de clasa de echipament. Produsele high-end au toleranțe strânse și sunt mai scumpe decât condensatoarele de uz general. În plus, astfel de CAP-uri de în altă calitate pot fi reutilizabile. Sistemele audio de în altă calitate necesită CAP-uri de în altă calitate pentru a oferi sunet de calitate superioară.
Performanța sau modul în care condensatorii afectează sunetul, depinde foarte mult de modul în care sunt lipiți la PCB. Lipirea solicită componentele pasive, ceea ce poate provoca solicitări piezoelectrice și fisurarea CAP-urilor montate pe suprafață. Când lipiți condensatoare, trebuie să utilizați ordinea corectă de lipit și să urmați recomandărileprofil.
Toți condensatorii audio mylar sunt nepolarizați, ceea ce înseamnă că nu trebuie să fie etichetați pozitiv sau negativ. Legătura lor în lanț nu contează. Sunt preferate în circuitele audio de în altă calitate datorită pierderii reduse și a distorsiunii reduse atunci când dimensiunea produsului o permite.
Tipul de policarbonat metalizat MKC nu mai este folosit. Se știe că tipurile ERO MKC sunt încă utilizate pe scară largă deoarece au un sunet muzical echilibrat cu foarte puțină colorație. Tipurile MKP au un sunet mai luminos, precum și o gamă de sunet mai largă.
Un tip puțin cunoscut de condensator MKV este un CAP din polipropilenă metalizată în ulei. Este cel mai bun condensator pentru audio, deoarece are caracteristici mai puternice decât hârtia metalizată acoperită cu ulei.
Calitatea elementelor pasive
Condensatoarele, mai ales atunci când sunt pe linia semnalului de ieșire, afectează foarte mult calitatea sunetului unui sistem audio.
Există mai mulți factori care determină calitatea CAP, fără îndoială foarte importanți pentru audio:
- Toleranța și capacitatea reală necesare pentru utilizare în filtre.
- Capacitate față de frecvență, deci 1 microfarad la 1.000 Hz nu înseamnă 1 microfarad la 20 kHz.
- Rezistență internă (ESR).
- Curentul de scurgere.
- Îmbătrânirea este un factor care va evolua în timp pentru orice produs.
Cea mai bună alegere a aplicațiilor de condensator depinde de aplicația din circuit și de capacitatea necesară:
- Interval de la 1 pF la 1 nF - circuite de control și feedback. Această gamă este folosită în principal pentru a elimina zgomotul de în altă frecvență pe canalul audio sau în scopuri de feedback, cum ar fi puntea amplificatoare Quad 606. Condensatorul SGM în audio este cea mai bună alegere în această gamă. Are o toleranță foarte bună (până la 1%) și o distorsiune și zgomot foarte scăzute, dar destul de scumpe. ISS sau MCP este o alternativă bună. Capurile ceramice trebuie evitate pe linia de semnal, deoarece pot cauza distorsiuni neliniare suplimentare de până la 1%.
- De la 1 nF la 1 uF - cuplare, decuplare și suprimare a vibrațiilor. Ele sunt utilizate cel mai frecvent în sistemele audio și, de asemenea, între etapele în care există o diferență de nivel de curent continuu, eliminarea vibrațiilor și în circuitele de feedback. În mod obișnuit, condensatoarele de film vor fi utilizate în acest interval de până la 4,7 microfarads. Cea mai bună alegere de condensator pentru sunet și sunet este polistirenul (MKS), polipropilena (MKP). Polietilena (MKT) este o alternativă cu costuri mai mici.
- 1 Ф și mai sus - surse de alimentare, condensatori de ieșire, filtre, izolație. Avantajul este capacitatea foarte mare (până la 1 farad). Dar există câteva dezavantaje. CAP-urile electrolitice sunt supuse îmbătrânirii și uscării. După 10 ani sau mai mult, uleiul se usucă și se schimbă factori importanți, cum ar fi ESR. Sunt polarizate și trebuie înlocuite la fiecare 10 ani, altfel vor afecta negativ sunetul. La proiectarea circuitului de conectare al electroliților peProblemele liniei de semnal pot fi adesea evitate prin recalcularea constantei de timp (RxC) pentru o capacitate scăzută sub 1 microfarad. Acest lucru va ajuta la determinarea condensatoarelor electrolitice cele mai bune pentru sunet. Dacă acest lucru nu este posibil, este important ca electrolitul să fie mai mic de 1V DC și să fie utilizat un CAP de în altă calitate (BHC Aerovox, Nichicon, Epcos, Panasonic).
Alegând cea mai bună soluție pentru fiecare program, dezvoltatorul poate obține cea mai bună calitate a sunetului. Investiția în CAP-uri de în altă calitate are un efect pozitiv asupra calității sunetului mai mult decât orice altă componentă.
Testarea elementelor CAP pentru aplicații
Există o înțelegere comună că diferite CAP-uri pot schimba calitatea sunetului aplicațiilor audio în diferite condiții. Ce condensatoare să instalați, în ce circuite și în ce condiții - rămân cele mai discutate subiecte în rândul specialiștilor. De aceea este mai bine să nu reinventezi roata în acest subiect complex, ci să folosești rezultatele unor teste dovedite. Unele circuite audio tind să fie foarte mari, iar contaminarea în medii audio, cum ar fi împământarea și șasiul, poate fi o problemă mare de calitate. Se recomandă să adăugați testului neliniaritate și distorsiune naturală prin testarea reziduurilor de punte de la zero.
| Dielectric | Polistiren | Polistiren | Polipropilenă | poliester | Silver-mica | Ceramic | Polycarb |
| Temperatura | 72 | 72 | 72 | 72 | 72 | 73 | 72 |
| Nivel de tensiune | 160 | 63 | 50 | 600 | 500 | 50 | 50 |
| Toleranță % | 2,5 | 1 | 2 | 10 | 1 | 10 | 10 |
| Eroare % | 2, 18% | 0, 28% | 0, 73% | -7, 06% | 0, 01% | -0, 09% | -1, 72% |
| Răspândire | 0,000053 | 0,000028 | 0,000122 | 0,004739 | 0,000168 | 0,000108 | 0,000705 |
| Absorbție | 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 / |
| Fază, 2 MHz | -84 | -84 | -86 | -84 | -86 | -84 | n / |
| R, 2 MHz | 6 | 7, 8 | 9, 2 | 8, 5 | 7, 6 | 7, 6 | n / |
| Rezoluție nativă, MHz | 7 | 7, 7 | 9, 7 | 7, 5 | 8, 4 | 9, 2 | n / |
| Pont | scăzut | scăzut | foarte scăzut | high | scăzut | scăzut | high |
Caracteristicile modelelor
În cazul ideal, proiectantul s-ar aștepta ca condensatorul să fie exact valoarea sa de proiectare, în timp ce majoritatea celorlalți parametri ar fi zero sau infinit. Măsurătorile principale ale capacității nu sunt la fel de vizibile aici, deoarece piesele se află de obicei în toleranțe. Toate CAP-urile de film au un coeficient de temperatură semnificativ. Prin urmare, pentru a determina ce condensatoare de film sunt cele mai bune pentru sunet, se efectuează testarea cu instrumente de laborator.
Coeficientul de difuzie este util în evaluarea eficienței unei surse de alimentare electrolitice. Acest efect asupra performanței sonore a CAP-urilor de semnalizare nu este consistent și poate fi destul de mic. Numărul reprezintă pierderile interne și poate fi convertit la rezistența efectivă în serie (ESR), dacă se dorește.
ESR nu este o valoare constantă, dar tinde să fie atât de scăzută în condensatoare de în altă calitate încât nu are prea mult efect asupra performanței circuitului. Dacă s-ar construi circuite rezonante high-Q, atunci ar fi o cu totul altă poveste. Cu toate acestea, un factor de disipare scăzut este un semn distinctiv al dielectricilor buni, care poate servi ca un indiciu bun în cercetări ulterioare.
Absorbția dielectrică poate fi mai îngrijorătoare. Aceasta a fost o problemă majoră cu calculatoarele analogice timpurii. Absorbția dielectrică mare poate fi evitată, astfel încât condensatoarele audio mica pot oferi rețelelor RIAA un sunet foarte bun.
Măsurătorile scurgerilor de curent continuu nu ar trebui să afecteze nimic, deoarece rezistența oricărui condensator de semnal ar trebui să fie foarte mare. Cu materiale dielectrice mai mari, este necesară o suprafață mai mică, iar scurgerea este practic neglijabilă.
Pentru materiale cu o constantă dielectrică mai mică, cum ar fi teflonul, în ciuda rezistivității sale de bază ridicate, poate fi necesar săsuprafata mare. Apoi scurgerea poate fi cauzată de cea mai mică contaminare sau impurități. Scurgerea DC este probabil un control bun al calității, dar nu are nimic de-a face cu calitatea sunetului.
Componente parazitare nedorite
Tranzistoarele, circuitele integrate și alte componente active au un impact semnificativ asupra calității semnalelor audio. Ei folosesc puterea de la surse de curent pentru a schimba caracteristicile semnalului. Spre deosebire de componentele active, componentele pasive ideale nu consumă energie și nu ar trebui să schimbe semnalele.
În circuitele electronice, rezistențele, condensatoarele și inductoarele se comportă de fapt ca componente active și consumă energie. Din cauza acestor efecte false, ele pot modifica semnificativ semnalele audio și este necesară o selecție atentă a componentelor pentru a îmbunătăți calitatea. Cererea din ce în ce mai mare pentru echipamente audio cu o calitate mai bună a sunetului îi obligă pe producătorii CAP să producă dispozitive cu performanțe mai bune. Drept urmare, condensatoarele moderne pentru utilizare în aplicații audio au performanțe mai bune și o calitate mai bună a sunetului.
Efectele CAP false dintr-un circuit acustic constau din rezistența în serie echivalentă (ESR), inductanța în serie echivalentă (ESL), surse de tensiune în serie datorate efectului Seebeck și absorbția dielectrică (DA).
Îmbătrânirea tipică, schimbările în condițiile de funcționare și caracteristicile specifice fac aceste componente parazitare nedorite mai dificile. Fiecare parazitcomponenta afectează performanța circuitului electronic în diferite moduri. Pentru început, efectul de rezistență provoacă scurgeri de curent continuu. În amplificatoare și alte circuite care conțin componente active, această scurgere poate duce la o modificare semnificativă a tensiunii de polarizare, care poate afecta diferiți parametri, inclusiv factorul de calitate (Q).
Abilitatea unui condensator de a gestiona ondularea și transmiterea semnalelor de în altă frecvență depinde de componenta ESR. O tensiune mică este creată în punctul în care două metale diferite sunt legate datorită unui fenomen cunoscut sub numele de efectul Seebeck. Bateriile mici datorate acestor termocupluri parazite pot afecta semnificativ performanța circuitului. Unele materiale dielectrice sunt piezoelectrice, iar zgomotul pe care îl adaugă condensatorului se datorează bateriei mici din interiorul componentului. În plus, CAP-urile electrolitice au diode parazite care pot provoca modificări ale polarizării sau caracteristicilor semnalului.
Parametri care afectează calea semnalului
În circuitele electronice, componentele pasive sunt utilizate pentru a determina câștigul, pentru a stabili blocarea DC, pentru a suprima zgomotul sursei de alimentare și pentru a asigura polarizarea. Componentele ieftine cu dimensiuni mici sunt utilizate în mod obișnuit în sistemele audio portabile.
Performanța condensatoarelor audio din polipropilenă reală este diferită de cea a componentelor ideale în ceea ce privește ESR, ESL, absorbție dielectrică,curent de scurgere, proprietăți piezoelectrice, coeficient de temperatură, toleranță și coeficient de tensiune. Deși este important să luați în considerare acești parametri atunci când proiectați un CAP pentru utilizare în calea semnalului audio, cei doi care au cel mai mare impact asupra căii semnalului sunt denumiți ca factor de tensiune și efect piezoelectric invers.
Atât condensatorii, cât și rezistențele prezintă o modificare a caracteristicilor fizice pe măsură ce tensiunea aplicată se modifică. Acest fenomen este denumit în mod obișnuit factorul de stres și variază în funcție de chimie, design și tipul CAP.
Efectul piezo invers afectează ratingul electric al condensatorilor pentru un amplificator de sunet. La amplificatoarele audio, această modificare a valorii electrice a unei componente are ca rezultat o modificare a câștigului în funcție de semnal. Acest efect neliniar are ca rezultat distorsiunea sunetului. Efectul piezoelectric invers provoacă distorsiuni audio semnificative la frecvențe mai joase și este principala sursă de factor de tensiune în CAP-urile ceramice de clasa II.
Tensiunea aplicată CAP-ului îi afectează performanța. În cazul CAP-urilor ceramice de clasă II, capacitatea componentei scade pe măsură ce se aplică o tensiune continuă pozitivă în creștere. Dacă i se aplică o tensiune AC mare, capacitatea componentei scade în același mod. Cu toate acestea, atunci când se aplică o tensiune AC scăzută, capacitatea componentei tinde să crească. Aceste modificări ale capacității pot afecta semnificativ calitateasemnale audio.
Distorsiune armonică totală THD
THD al condensatorilor audio depinde de materialul dielectric al componentei. Unele dintre ele pot oferi performanțe THD impresionante, în timp ce altele o pot degrada serios. Condensatoarele din poliester și condensatoarele electrolitice din aluminiu se numără printre CAP-urile care oferă cel mai mic THD. În cazul materialelor dielectrice de clasa II, X7R oferă cea mai bună performanță THD.
CAP-urile pentru utilizarea în echipamente audio sunt, în general, clasificate în funcție de aplicația pentru care sunt utilizate. Trei aplicații: calea semnalului, sarcini funcționale și aplicații de suport de tensiune. Asigurarea că condensatorul audio MKT optim este utilizat în aceste trei zone ajută la îmbunătățirea tonului de ieșire și la reducerea distorsiunii audio. Polipropilena are un factor de împrăștiere scăzut și este potrivită pentru toate cele trei zone. În timp ce toate CAP-urile utilizate într-un sistem audio afectează calitatea sunetului, componentele din calea semnalului au cel mai mare impact.
Folosirea condensatoarelor de calitate audio de în altă calitate poate reduce considerabil degradarea calității sunetului. Datorită liniarității lor excelente, condensatoarele de film sunt utilizate în mod obișnuit în calea audio. Acești condensatori audio nepolari sunt ideali pentru aplicații audio premium. Dielectrice utilizate în mod obișnuit în proiectarea condensatoarelor de film cu calitate a sunetului pentruutilizările căii de semnal includ poliester, polipropilenă, polistiren și sulfură de polifenilen.
CAP pentru utilizarea în preamplificatoare, convertoare digital-analogic, convertoare analog-digitale și aplicații similare sunt clasificate în mod colectiv ca condensatori funcționali de referință. Deși acești condensatori audio nepolarizați nu se află în calea semnalului, ei pot degrada semnificativ calitatea semnalului audio.
Condensatoarele, care sunt folosite pentru a menține tensiunea în echipamentele audio, au un efect minim asupra semnalului audio. Indiferent, este necesară atenție atunci când selectați CAP-uri care mențin tensiunea pentru echipamentele de ultimă generație. Utilizarea componentelor optimizate pentru aplicații audio ajută la îmbunătățirea performanței circuitului audio.
Bloc dielectric din placă de polistiren
Condensatorii din polistiren se realizează prin înfăşurarea unui bloc lamelar-dielectric, asemănător unuia electrolitic, sau prin aşezarea în straturi succesive, cum ar fi o carte (film pliat-folie). Sunt folosiți în principal ca dielectrici în diverse materiale plastice, cum ar fi polipropilena (MKP), poliester/mylar (MKT), polistiren, policarbonat (MKC) sau teflon. Pentru plăci este folosit aluminiu de în altă puritate.
În funcție de tipul de dielectric utilizat, condensatoarele sunt produse în diferite dimensiuni și capacități cu tensiune de funcționare. Dielectric ridicatRezistența poliesterului face posibilă realizarea celor mai buni condensatori electrolitici pentru sunet la dimensiuni mici și la un cost relativ scăzut pentru utilizarea de zi cu zi unde nu sunt necesare calități speciale. Capacitate disponibile de la 1.000 pF la 4,7 microfarad la tensiuni de funcționare de până la 1.000 V.
Factorul de pierdere dielectrică al poliesterului este relativ mare. Pentru audio, polipropilena sau polistirenul pot reduce foarte mult pierderile dielectrice, dar trebuie remarcat aici că sunt mult mai scumpe. Polistirenul este folosit în filtre/încrucișări. Un dezavantaj al condensatoarelor din polistiren este punctul de topire scăzut al dielectricului. Acesta este motivul pentru care condensatorii audio din polipropilenă diferă de obicei unul de celăl alt, deoarece dielectricul este protejat prin separarea cablurilor de lipire de corpul condensatorului.
Tehnologie FIM de în altă densitate energetică
Cap-urile cu folie de mare putere oferă trei categorii de acest tip: TRAFIM (standard și special), FILFIM și PPX. Tehnologia FIM se bazează pe conceptul proprietăților de auto-vindecare controlate ale peliculelor de metalizare din aluminiu segmentate.
Capacitatea este împărțită în câteva milioane de elemente elementare, combinate și protejate de siguranțe. Elementele dielectrice slabe sunt izolate, iar înainte de perforarea siguranțelor, elementele deteriorate sunt izolate, cu care condensatorul continuă să funcționeze normal fără scurtcircuit sau explozie, așa cum poate fi cazul electrolitic.condensatori pentru sunet.
În condiții favorabile, speranța de viață pentru acest tip de CAP nu ar trebui să depășească 200.000 de ore și MTBF 10.000.000 de ore. Funcționând ca o baterie, acești condensatori consumă o cantitate mică de capacitate din cauza degradării treptate a celulelor individuale pe durata de viață a componentei.
Serii TRAFIM și FILFIM oferă filtrare continuă pentru tensiuni/puteri în alte (până la 1kV). Capacitatea variază:
- 610uF până la 15625uF pentru TRAFIM standard;
- 145uF până la 15460uF pentru TRAFIM special;
- 8,2uF până la 475uF pentru FILFIM.
Intervalul de tensiune DC este:
- 1,4KV până la 4,2KV pentru TRAFIM standard;
- 1,3kV până la 5,3kV pentru TRAFIM personalizat;
- și de la 5,9 kV la 31,7 kV pentru FILFIM.
Condensatorii din seria PPX oferă o gamă completă de soluții de rețea pentru suprimarea GTO, precum și pentru blocarea CAP-urilor, oferind capacități de la 0,19 uF la 6,4 uF. Gama de tensiune pentru PPX variază de la 1600V la 7500V cu auto-inductanță foarte scăzută.
condensatorii de film pentru audio au, în general, performanțe excelente de în altă frecvență, dar acest lucru este adesea compromis de dimensiunea lor mare și lungimea lungă a firului. Se poate observa că condensatorul radial mic de la Panasonic are o autorezonanță mult mai mare (9,7 MHz) decât cel al Audience (4,5 MHz). Acest lucru nu se datorează capacului de teflon instalat, ci pentru că are câțiva centimetri lungime.și nu poate fi atașat de corp. Dacă un proiectant are nevoie de performanțe de în altă frecvență pentru a menține stabilitatea în semiconductori cu lățime de bandă mare, reduceți dimensiunea și lungimea firului la minimum absolut.
Performanța circuitelor audio depinde în mare măsură de componentele pasive, cum ar fi condensatorii și rezistențele. CAP-urile reale conțin componente false nedorite care pot distorsiona semnificativ caracteristicile semnalelor audio. Condensatorii utilizați în calea semnalului determină în mare măsură calitatea semnalului audio. Ca urmare, este necesară o selecție atentă a CAP pentru a minimiza degradarea semnalului.
Condensatorii de calitate audio sunt optimizați pentru a răspunde nevoilor sistemelor audio de în altă calitate actuale. Condensatorii cu folie de plastic pentru audio sunt utilizați în sisteme audio de în altă calitate și au o gamă largă de aplicații.
