Какие конденсаторы лучше для звука: виды, классификация и особенности звучания

Сокращенные обозначения

В стандартном исполнении выпускают постоянные (К) и подстроечные (КТ) конденсаторы. Переменные (КП) создают по индивидуальным заказам. Ниже приведены отдельные параметры по ГОСТу 13 453-68.

Материал диэлектрика:

• Б – бумага;
• МП – комбинация металла/ пленки;
• С – слюда;
• Э – электролит;
• К – керамика.

По степени защиты от внешних воздействий различают герметичное (Г) исполнение и опрессованный корпус (О).

Конструкция:

• М – монолит;
• Б – бочонок;
• Д – диск;
• С – секционный вариант.

Рабочий режим (по току):

• И – импульсный;
• У – универсальный (импульсный, постоянный и переменный);
• Ч – только постоянный;
• П – переменный/постоянный.

Иные особенности:

• У – конденсатор, рассчитанный на работу в диапазоне УКВ;
• М – компактные габариты;
• Т – обеспечивается сохранение технических параметров при повышении температуры;
• В – изделие приспособлено для установки в сетях с высоким напряжением.

В стандартном обозначении указывают (по номеру позиции):

1. вид конденсатора (К, КТ или КП);
2. код по диэлектрику и основным параметрам (К10 керамика для напряжения до 1600 V);
3. рабочий режим по току;
4. производственная серия или другое технологическое обозначение.

Дополнительные сведения:

• Выбирать изделия можно по комбинированной (цифровой и буквенной), цветовой маркировке;
• На компактный корпус наносят сокращения (вместо 1000мкФ – 1000m);
• Класс точности обозначают латинским шрифтом (U – это ±);
• Аналогичным образом кодируют номинальное напряжение (Q-160V).

Что делать?

Один из двух “классических русских вопросов” (второй вопрос: “Кто виноват?”).

• По возможности меньше пользоваться керамическими конденсаторами в тракте сигнала (да и питания). Пленочные – лучше.
• Если же пользоваться – то не гнаться за миниатюрностью. С другой стороны, не нужно впадать в крайности и использовать огромные высоковольтные конденсаторы, все должно быть разумно. Огромные и высоковольтные могут быть сделаны из какой-то специальной керамики, которая может оказаться еще хуже “обыкновенной”.
• Конденсаторы малой емкости (< 2000 пФ) ведут себя пристойно. Но за все их типы я не ручаюсь.

Но все не так плохо, как кажется на первый взгляд. Даже с плохими конденсаторами можно иметь дело, приняв меры, чтобы не испортить ими звук (разве что совсем чуть-чуть). Об этом обязательно, но позже. Продолжение следует!

12.03.2008

Total Page Visits: 2781 — Today Page Visits: 12

С помощью мультиметра

Перед проведением экспериментов важно собрать схему так, чтобы испытательное напряжение источника постоянного тока (ИП) не превышало 70-75% от номинала, указанного на корпусе накопителя или в справочнике. Например, если электролит рассчитан на 16 В, то ИП должен выдавать не более 12 В

Если номинал электролита неизвестен, начинать эксперимент следует с малых значений в диапазоне 5-6 В, и затем постепенно повышать напряжение на выходе ИП.

Watch this video on YouTube

Конденсатор должен быть полностью разряжен — для этого нужно соединить его ножки или выводы накоротко на несколько секунд металлической отверткой или пинцетом. Можно подключить к ним лампу накаливания от карманного фонарика, пока она не потухнет или резистор. Затем следует внимательно осмотреть изделие — на нем не должно быть повреждений и вздутий корпуса, особенно защитного клапана.

Потребуются следующие устройства и компоненты:

• ИП — батарея, аккумулятор, блок питания компьютера или специализированное устройство с регулируемым выходным напряжением;
• мультиметр;
• резистор;
• монтажные принадлежности: паяльник с припоем и канифолью, бокорезы, пинцет, отвертка;
• маркер для нанесения знаков полярности на корпус проверяемого электролита.

Затем следует собрать электрическую схему:

• параллельно резистору с помощью «крокодилов» (т.е. щупов с зажимами) присоединить мультиметр, настроенный на измерение постоянного тока;
• плюсовую клемму ИП соединить с выводом резистора;
• другой вывод резистора соединить с контактом емкости, а ее 2 контакт присоединить к минусовой клемме ИП.

Если полярность подключения электролита правильная, мультиметр ток не зафиксирует. Т.о., контакт, соединенный с резистором, будет плюсовым. В противном случае мультиметр покажет наличие тока. В этом случае с минусовой клеммой ИП был соединен плюсовой контакт электролита.

Watch this video on YouTube

Другой способ проверки отличается тем, что мультиметр, параллельно подключенный к сопротивлению, переводится в режим измерения постоянного напряжения. В этом случае при правильном подключении емкости прибор покажет напряжение, величина которого затем будет стремиться к нулю. При неправильном подключении напряжение сначала будет падать, но потом зафиксируется на ненулевой величине.

Согласно 3 способу прибор, измеряющий постоянное напряжение, присоединяется параллельно не сопротивлению, а проверяемой емкости. При правильном подключении полюсов емкости напряжение на ней достигнет величины, выставленной на ИП. Если же минус ИП будет соединен с плюсом емкости, т.е. неправильно, напряжение на конденсаторе поднимется до значения, равного половине величины, выдаваемой ИП. Например, если на клеммах ИП 12 В, то на емкости будет 6 В.

После окончания проверок емкость следует разрядить так же, как и в начале эксперимента.

Назначение в схемах изменяемого напряжения

В схемах переменного напряжения используются неполярные ЭК. В качестве электролита, помимо сухого наполнения, используют концентрированные растворы щелочей или кислот. Накопители обладают увеличенными размерами и разной ёмкостью.

Накопители обеспечивают повышение коэффициента мощности до максимального значения – 0,999. Они гасят влияние магнитного поля и способствуют плавному пуску электродвигателей.

Их соединяют, как параллельно, так и последовательно.

Типы соединений

Применяют ЭК:

При постоянном напряжении. Ёмкие накопители энергии работают в импульсных источниках освещения (лампы дневного света). Используются для намагничивания магнитопроводов. Обеспечивают подачу токов большой величины в рентгеновской аппаратуре, сварочных модулях и ксероксах. Радиосхемы не обходятся без этих устройств.

Важно! Если перепутать полярность выводов, корпус под давлением паров электролита разбухнет, и накопитель выйдет из строя. При переменном напряжении

Переменный конденсатор гасит импульсные колебания тока, что важно для компьютерной техники, жидкокристаллических и LED консолей. Электролитические конденсаторы снимают нагрузку мгновенной и реактивной мощности питающей сети. Они обязательно присутствуют в пусковых устройствах однофазных асинхронных электродвигателях переменного тока

При переменном напряжении

Переменный конденсатор гасит импульсные колебания тока, что важно для компьютерной техники, жидкокристаллических и LED консолей. Электролитические конденсаторы снимают нагрузку мгновенной и реактивной мощности питающей сети

Они обязательно присутствуют в пусковых устройствах однофазных асинхронных электродвигателях переменного тока.

Характерные признаки неисправности электролитов

К таким признакам можно отнести:

• Устройство не включается. Блок питания уходит в защиту или не запускается;
• Устройство включается, но сразу же выключается. Емкость конденсаторов высохла или потеряла свое прежнее значение, поэтому блок питания уходит в защиту;
• Перед неисправностью был писк в блоке питания. Обычно это означает, что конденсатор потерял герметичность и электролит начинает вытекать;
• Нет регулировки яркости в мониторе. Отсутствие нужной емкости приводит к нарушению работы всего устройства. Емкость в данном случае делает функцию настройки;
• Перед неисправностью был взрыв и неприятный запах. Неприятный запах – это электролит;
• Устройство включается через раз. Это значит, что есть большая вероятность протечки фильтра питания.

Внешние признаки неисправности электролитических конденсаторов:

• Вздутие корпуса;
• Повреждение корпуса:
• Наличие электролита под корпусом;
• Вздутие со стороны контактов (внизу корпуса, обычно еле заметно).

Также высокочастотные пульсации вредят электролитам. Поэтому чаще всего они выходят из строя в блоках питания, поскольку именно там много пульсаций.

Правила работы с электролитами

Внимание! Перед тем, как прикоснуться к плате неисправного источника, убедитесь, что емкости разряжены. Даже если неисправен преобразователь, а не электролит, то конденсаторы могут быть заряжены

Им попросту некуда девать свой заряд. Поэтому первым делом аккуратно и не касаясь щупом мультиметра, измерьте емкости с высоким напряжением. Если они заряжены, разрядите их с помощью лампочки.

Как менять старый на новый

Среди электронщиков есть два мнения. Первое это то, что менять нужно неисправный старый конденсатор менять на такой же старый. Это объясняется тем, что вся работы схемы «привыкла» к старому конденсатору.

Но технически правильно и обоснованное мнение – это то, что нужно ставить только новый и только подходящий по параметрам конденсатор. Нет никакого привыкания схемы. Да, многие компоненты устарели и не могут работать как прежде, но у конденсатора по сути нет ничего того, что кардинально влияло бы на ухудшение работоспособности всех схемы. Устройство наоборот, будет работать лучше.

Меняйте старые конденсаторы на новые, максимально близкие по параметрам. Например, емкость можно взять чуть больше, если речь идет о блоке питания. А если это цепь настройки, то увеличив или уменьшив емкость, так можно повлиять на весь режим работы схемы. Нужно действовать по ситуации.

Также не стоит забывать о таком параметре, как ESR (эквивалентное последовательное сопротивление).

Post Views:
763

Виды конденсаторов

Бумажные и металлобумажные конденсаторы

У бумажного конденсатора диэлектриком, разделяющим фольгированные обкладки, является специальная конденсаторная бумага. В электронике бумажные конденсаторы могут применяться как в цепях низкой частоты, так и в высокочастотных цепях.

Хорошим качеством электрической изоляции и повышенной удельной емкостью обладают герметичные металлобумажные конденсаторы, у которых вместо фольги (как в бумажных конденсаторах) используется вакуумное напыление металла на бумажный диэлектрик.

Бумажный конденсатор не имеет большую механическую прочность, поэтому его начинку помещают в металлический корпус, служащий механической основой его конструкции.

Тестер транзисторов / ESR-метр / генератор
Многофункциональный прибор для проверки транзисторов, диодов, тиристоров…

Электролитические конденсаторы

В электролитических конденсаторах, в отличии от бумажных, диэлектриком является тонкий слой оксида металла, образованный электрохимическим способом на положительной обложке из того же металла.

Вторую обложку представляет собой жидкий или сухой электролит. Материалом, создающим металлический электрод в электролитическом конденсаторе, может быть, в частности, алюминий и тантал. Традиционно, на техническом жаргоне «электролитом» называют алюминиевые конденсаторы с жидким электролитом.

Но, на самом деле, к электролитическим также относятся и танталовые конденсаторы с твердым электролитом (реже встречаются с жидким электролитом). Почти все электролитические конденсаторы поляризованы, и поэтому они могут работать только в цепях с постоянным напряжением с соблюдением полярности.

В случае инверсии полярности, может произойти необратимая химическая реакция внутри конденсатора, ведущая к разрушению конденсатора, вплоть до его взрыва по причине выделяемого внутри него газа.

К электролитическим конденсаторам так же относится, так называемые, суперконденсаторы (ионисторы) обладающие электроемкостью, доходящей порой до нескольких тысяч Фарад.

Алюминиевые электролитические конденсаторы

В качестве положительного электрода используется алюминий. Диэлектрик представляет собой тонкий слой триоксида алюминия (Al₂O₃),

Свойства:

• работают корректно только на малых частотах;
• имеют большую емкость.

Характеризуются высоким соотношением емкости к размеру: электролитические конденсаторы обычно имеют большие размеры, но конденсаторы другого типа, одинаковой емкости и напряжением пробоя были бы гораздо больше по размеру.

Характеризуются высокими токами утечки, имеют умеренно низкое сопротивление и индуктивность.

Танталовые электролитические конденсаторы

Это вид электролитического конденсатора, в котором металлический электрод выполнен из тантала, а диэлектрический слой образован из пентаоксида тантала (Ta₂O₅).

Свойства:

• высокая устойчивость к внешнему воздействию;
• компактный размер: для небольших (от нескольких сотен микрофарад), размер сопоставим или меньше, чем у алюминиевых конденсаторов с таким же максимальным напряжением пробоя;
• меньший ток утечки по сравнению с алюминиевыми конденсаторами.

Полимерные конденсаторы

В отличие от обычных электролитических конденсаторов, современные твердотельные конденсаторы вместо оксидной пленки, используемой в качестве разделителя обкладок, имеют диэлектрик из полимера. Такой вид конденсатора не подвержен раздуванию и утечке заряда.

Физические свойства полимера способствуют тому, что такие конденсаторы отличаются большим импульсным током, низким эквивалентным сопротивлением и стабильным температурным коэффициентом даже при низких температурах.

Полимерные конденсаторы могут заменять электролитические или танталовые конденсаторы во многих схемах, например, в фильтрах для импульсных блоков питания, или в преобразователях DC-DC.

Характеристики моделей

В идеальном случае разработчик ожидает, что конденсатор будет точно соответствовать его проектному значению, в то время как большинство других параметров будут нулевыми или бесконечными. Основные измерения емкости здесь не так заметны, поскольку детали обычно соответствуют допускам. Все пленочные CAP имеют значительный температурный коэффициент. Поэтому, чтобы определить, какие пленочные конденсаторы лучше для звука, проводят тестирование лабораторными приборами.

Коэффициент диффузии полезен при оценке эффективности электролитического источника питания. Это влияние на звуковые характеристики сигнальных CAP не согласовано и может быть весьма незначительным. Число представляет внутренние потери и при желании может быть преобразовано в эффективное последовательное сопротивление (ESR).

ESR не является постоянной величиной, но имеет тенденцию быть настолько низким в высококачественных конденсаторах, что не оказывает большого влияния на производительность схемы. Если бы были построены резонансные схемы с высоким Q, то это была бы совершенно другая история. Однако низкий коэффициент рассеяния является отличительной чертой хороших диэлектриков, что может служить хорошей подсказкой в дальнейших исследованиях.

Диэлектрическое поглощение может быть более тревожным. Это было серьезной проблемой с ранними аналоговыми компьютерами. Высокого диэлектрическое поглощения можно избежать, так слюдяные конденсаторы для звука могут обеспечить сети RIAA очень хорошим звуком.

Измерения утечки постоянного тока не должны влиять на что-либо, так как сопротивление любого сигнального конденсатора должно быть очень высоким. При использовании материалов с более высокой диэлектрической проницаемостью требуется меньшая площадь поверхности, тогда утечка будет практически несущественной.

Для материалов с более низкой диэлектрической проницаемостью, таких как тефлон, несмотря на его основное высокое удельное сопротивление, может потребоваться большая площадь поверхности. Тогда утечка может быть вызвана малейшим загрязнением или примесями. Утечка постоянного тока, вероятно, является хорошим средством контроля качества, но она не связана с качеством звука.

Тестирование CAP-элементов для приложений

Существует общее понимание о том, что различные CAP могут изменять качество звука в аудиоприкладных программах в различных условиях. Какие конденсаторы установить, в каких схемах и в каких условиях — остаются самыми обсуждаемыми темами у специалистов. Именно поэтому лучше не изобретать велосипед в этой сложной теме, а использовать результаты проверенных испытаний. Некоторые звуковые схемы, как правило, очень большие, а загрязнение в звуковой окружающей среде, например, в таких как заземления и шасси, может быть большой проблемой для качества. Рекомендуется добавлять нелинейность и природные искажения к тесту, проверяя остатки моста с нуля.

Диэлектрический	Полистирол	Полистирол	Полипропилен	Полиэстер	Silver-слюда	Керамический	Polycarb
Температура	72	72	72	72	72	73	72
Уровень напряжения	160	63	50	600	500	50	50
Толерантность %	2.5	1	2	10	1	10	10
Ошибка %	2,18%	0,28%	0,73%	-7,06%	0,01%	-0,09%	-1,72%
Рассеивание	0.000053	0.000028	0.000122	0.004739	0.000168	0.000108	0.000705
Абсорбция	0,02%	0,02%	0,04%	0,23%	0,82%	0,34%	н /
DCR, 100 В	3.00E + 13	2.00E + 15	3.50E + 14	9.50E + 10	2.00E + 12	3.00E + 12	н /
Фаза, 2 МГц	-84	-84	-86	-84	-86	-84	н /
R, 2 МГц	6	7,8	9,2	8,5	7,6	7,6	н /
Собственное разрешение, МГц	7	7,7	9,7	7,5	8,4	9,2	н /
Мост	низкий	низкий	очень низкий	высоко	низкий	низкий	высоко

Параметры, влияющие на путь прохождения сигнала

В электронных схемах пассивные компоненты используются для определения усиления, установления блокировки постоянного тока, подавления шума источника питания и обеспечения смещения. Недорогие компоненты с небольшими размерами обычно используются в портативных аудиосистемах.

Характеристики реальных полипропиленовых конденсаторов для звука отличаются от характеристик идеальных компонентов с точки зрения ESR, ESL, диэлектрического поглощения, тока утечки, пьезоэлектрических свойств, температурного коэффициента, допуска и коэффициента напряжения

Хотя важно учитывать эти параметры при разработке CAP для использования в тракте аудиосигнала, два из них, оказывающие наибольшее влияние на путь прохождения сигнала, называют коэффициентом напряжения и обратным пьезоэлектрическим эффектом

Как конденсаторы, так и резисторы демонстрируют изменение физических характеристик при изменении приложенного напряжения. Это явление обычно называют коэффициентом напряжения, и оно варьируется в зависимости от химического состава, конструкции и типа CAP.

Обратный пьезоэффект влияет на номинальное электрическое значение конденсаторов для усилителя звука. В аудиоусилителях это изменение электрического значения компонента приводит к изменению усиления в зависимости от сигнала. Этот нелинейный эффект приводит к искажению звука. Обратный пьезоэлектрический эффект вызывает значительные искажения аудиосигнала на более низких частотах и является основным источником коэффициента напряжения в керамических CAP класса II.

Напряжение, приложенное к CAP, влияет на его производительность. В случае керамических CAP класса II, емкость компонента уменьшается, когда прикладывается возрастающее положительное постоянное напряжение. Если к нему подается высокое напряжение переменного тока, емкость компонента уменьшается аналогичным образом. Однако, когда прикладывается низкое переменное напряжение, емкость компонента имеет тенденцию к увеличению. Эти изменения в емкости могут значительно повлиять на качество аудиосигналов.

Как выбрать конденсатор в зависимости от параметров?

Для того, чтобы понять, какие конденсаторы выбрать для замены, изучим основные их параметры, главными из которых являются напряжение, емкость и температура:

• емкость, то есть способность накапливать электрозаряд; ее размер зависит от площади проводников, толщины слоя, а также материала изготовления диэлектрика; измеряется в фарадах (Ф);
• номинальное напряжение, при котором прибор сможет отработать срок службы без каких-либо изменений параметров; напряжение заменяемого конденсатора должно точно соответствовать или быть выше напряжения вышедшего из строя устройства;
• максимальная рабочая температура: должна иметь аналогичное или более высокое значение.

Теперь чуть подробней о том, как выбрать конденсатор по емкости. В идеале она должна равняться емкости предыдущего прибора или быть чуть большей. Монтаж же накопителя емкости меньшей, чем требуемая, ухудшит работоспособность системы.

Конденсаторы могут обладать и отрицательной емкостью. В таких устройствах при увеличении напряжения заряд не увеличивается, а уменьшается. Они предназначены для ускорения работы ПК и снижения его перегрева.

Параметры устройства указываются на его корпусе.

Кроме вышеописанных параметров, существенное значение также имеют:

• удельная емкость: отношение емкости к объему (иногда массе) диэлектрика; при его уменьшении этот параметр увеличивается;
• эквивалентное последовательное сопротивление (обозначается буквами ESR) материалов изготовления (выводов, обкладок) и потери в диэлектрике;
• плотность энергии относительно массы корпуса в электролитических устройствах;
• номинальное напряжение на корпусе;

полярность (для электролитических устройств), то есть расположение положительного и отрицательного зарядов («+», «-»); если в остальных видах конденсаторов она не имеет значения, то есть любая из пластин может служить как в качестве плюса, так и минуса, то в электролитических неверное подключение приведет к поломке прибора.

Подразделения конденсаторов по возможности изменения емкости

 По данному параметру детали этой категории делят на:

• постоянные;
• переменные;
• подстроечные.

Специфические названия определяют главные конструктивные особенности, целевое назначение. Типовой постоянный конденсатор создают из проводящих обкладок, свернутых в рулон для уменьшения габаритов. Между ними устанавливают диэлектрик. Сборку помещают в металлический корпус или заливают полимером для обеспечения необходимых параметров защищенности.

Радиальный конденсатор с электролитическим наполнителем

В переменных и подстроечных моделях применяют наборы из пластин с механическим приводом. Изменением положения рабочих элементов устанавливают необходимое значение емкости. Каждое изделие рассчитано на определенный диапазон рабочих параметров. Такие конденсаторы применяют для точной настройки колебательного контура. Их устанавливают в радиоэлектронных блоках, чтобы регулировать отдельные рабочие параметры в процессе эксплуатации.

Принцип действия конденсатора

Для начала разберемся, зачем вообще нужен конденсатор. Представить современные электронные приборы от простейшего блока питания до сложнейших вычислительных систем без этого устройства сегодня просто невозможно.

Оно является своеобразным аккумулятором небольшой емкости, способным накапливать и моментально отдавать заряд в случае кратковременного отключения напряжения или его просадке. Существуют также конденсаторы, предназначенные для фильтрования частот, как низких, так и высоких, подавления помех, сглаживания скачков напряжения, повышения коэффициента мощности и пр.

Конденсаторы имеют два вывода-полюса – плюсовое (+) и минусовое (-). Они представляют собой металлические пластины, на которых скапливаются положительные и отрицательные заряды.

Между ними размещают диэлектрик (стекло, картон, дерево и пр.), не позволяющий замкнуть цепь. Часто для увеличения емкости полюса изготавливают не в виде пластин, а в форме спиралей или сфер.

Можно ли поставить конденсатор большей емкости

Точный ответ на поднятый в этом разделе вопрос можно дать после изучения конкретной схемы. Если надо выбрать деталь для фильтра (колебательного контура), необходимы аналогичные параметры. В противном случае частотные характеристики не будут соответствовать конструкторскому замыслу.

При сглаживании пульсаций в блоке питания подобная модернизация взамен штатного изделия может быть эффективной. В некоторых случаях, чтобы ограничить ток в цепи, придется подбирать подходящий резистор. Через него можно будет разряжать конденсатор без повреждений. Итоговое решение принимают с учетом рассмотренных выше факторов. Существенное значение имеют условия эксплуатации, тепловые и механические нагрузки. Разумное увеличение затрат на этапе приобретения надежных комплектующих продлит срок службы функционального устройства.

Для чего используют конденсатор?

Промышленная отрасль производит самые разнообразные конденсаторы, которые затем используются во многих областях. Они требуются в следующих отраслях:

• автомобилестроении;
• радиотехнике;
• электронике;
• электробытовой технике;
• приборостроении.

Конденсаторы можно назвать «сосудами» для хранения энергии. Они отдают энергию при коротких сбоях в питании. Кроме вышеперечисленного, специальный вид данных компонентов отделяет нужные сигналы, определяет частоту устройств, которые формируют сигналы. Конденсатор имеет быстрый период зарядки-разрядки.

В электроцепи переменного тока обкладки конденсатора попеременно заряжаются с частотой проходящего тока. Это можно объяснить следующим: зажимы данного источника тока время от времени подвергаются смене напряжения. Далее в цепи появляется ток переменного характера.

Подобно катушке, а также резистору, конденсатор оказывает переменному току сопротивление. Следует учесть, для токов различных частот оно будет разным. Например, проявляя хорошую пропускную способность для токов высокочастотных, он будет оказывать изолирующие свойства для токов низкочастотных.

Сопротивление электрического компонента взаимосвязанно с частотой, а также ёмкостью тока.