Elektrolytkondensatorer i audiokopplingar

[psynoise]

Elektrolytkondensatorer anses av många vara olämpliga i audiokopplingar pga sina höga ESR och ESL värden. Men har detta verkligen någon inverkan i audiospektrat 20 Hz till 20 kHz, vad har ni för erfarenheter?

En snabb utvärdering
Elektrolytkondensator som dc-blockerare i en icke-inverterad-operationsförstärkar-koppling.
C = 47 µF
L = 6,8 nF, ESL för kondensatorn.
R = 100 kOhm, ingångsresistans hos operationsförstärkaren.

Förenklat blir kopplingen en spänningsdelare mellan 1/(jwC)+jwL och R.

Vs = i*(1/(jwC)+jwL+R, inspänning.
Vo = i*R, utspänning.
Vo/Vs = R/(1/(jwC)+jwL+R), dämpning.

Kod: Markera allt

% Matlab kod
C = 47*10^-6;
L = 6.8*10^-9;
R = 100*10^3;
f = [0:5:20*10^3];
w = 2.*pi.*f;       % Rättelse

H = R./(1./(i.*w.*C)+i.*w.*L+R);
subplot(2,1,1), loglog(w,abs(H)),
subplot(2,1,2), semilogx(w,angle(H))

Inga konstigheter som jag kan se, varken fasvridning eller dämpning vid 20 kHz. Är det något mer som jag borde tänka på när jag räknar/modelerar?

EDIT: Rättade till fel, bytte från frekvens till vinkelfrevs på x-axlen. Dock är pici.se nere just nu så bilden fixar jag till senare.

EDIT2: Bilden är bytt, vill de veta vinkelfrekvensen i Hz se nedanstående inlägg.

[Marta]

Jag kan inte se att det skulle finnas något Du har missat. De flesta här på forumet delar nog också denna uppfattning, men det finns andra som inte gör det.

Lytingar anses av guldöron att vara olinjära element.

Dessa personer faller lätt för diverse kvasivetenskapliga utläggningar där effekter som kan existera i verkligheten, men ha en infinitesimal inverkan, blåses upp till något som måste hanteras med speciellt materialval och exotiska konstruktioner.

Läste för ett större antal år sedan om ett test som utförts, tror det var i tidningen Radio &Television, där guldöron skulle försöka avgöra om signalen passerat ett testobjekt eller inte. Detta senare utgjordes av filterkopplingar som trimmats in att exakt ta ut varandras frekvensberoende egenskaper. De var uppbygda med diverse s.k. dåliga komponenter, däribland lytingar. Resultatet var att skillnaden inte kunde uppfattas....

Hade företeelser som kan innefattas i den normala ellärans begreppsvärld ansetts vara det enda som kunde påverka en audiosignal så är här många företag och deras produkter som inte hade funnits.....

[Andax]

Du har missat att du plottar som funktion av w och inte f (frekvensen). För w = 2*PI*f och det är väl f som ska gå upp till 20 kHz och inte w...

[psynoise]

Helt rätt, har fixat till koden nu genom att visa ploten med vindelfrekvens, w = 2*pi*f <=> f = w/(2*pi).

10^1 rad/s = 1,6 Hz
10^2 rad/s = 16 Hz
10^3 rad/s = 160 Hz osv.

[psynoise]

Har provat med lite överdrivna värden för att se när det börjar hända saker.

Kod: Markera allt

C = 47*10^-6;
L1 = 10^-6;     % 1 µH
L2 = 10^-3;     % 1 mH
L3 = 10^-0;     % 1 H!!!
R = 10*10^3;    % 10 kOhm, motsvarande minsta standard på ingångssteg.
f = [0:1:20*10^3];
w = 2.*pi.*f;

H1 = R./(1./(i.*w.*C)+i.*w.*L1+R);
H2 = R./(1./(i.*w.*C)+i.*w.*L2+R);
H3 = R./(1./(i.*w.*C)+i.*w.*L3+R);

subplot(6,1,1), loglog(w,abs(H1)),
subplot(6,1,2), semilogx(w,angle(H1))
subplot(6,1,3), loglog(w,abs(H2)),
subplot(6,1,4), semilogx(w,angle(H2))
subplot(6,1,5), loglog(w,abs(H3)),
subplot(6,1,6), semilogx(w,angle(H3))

För bättre upplösning se http://pici.se/pictures/SZAeycCoj.png

Som ni kan se i matlab-koden har kondensatorn i den första bodeploten en induktans på 1 µH, i nästa bodeplot 1 mH samt sist 1 H!

[kimmen]

Induktansen är inget större problem, banorna hit och dit kommer ha mycket mer induktans än kondensatorn har. Att elektrolytkondensatorer blir induktiva av att de är rullade är inte sant - anslutningen är inte gjord på ett sånt sätt att lindningen blir en spole. Induktansen domineras av slingan mellan jordplanet på kortet (som man definitivt måste ha om man bekymrar sig om dessa induktanser på tiotal nH), kondensatorns ben och kondensatorns innanmäte.

Däremot så har de ju ganska dåliga dielektriska absorptionsvärden så om det finns signalspänning över kondensatorn så skulle det kunna bidra med distortion, och jag har sett mätningar som visar detta. Vanligtvis så används ju dock elektrolyterna som DC-blockering med väldigt låg AC-komponent över sig och i det fallet har då alla mätningar jag sett visat försumbar distortion som väntat.

[psynoise]

Ok, du får man akta sig med elektrolytkondensatorer när man har dom som impedanselement, t.ex vid filter osv. Har du något engelskt namn på dielektriska absorption så man kan googla vidare på det?

[kimmen]

Dielectric Absorption, men jag undrar om detta verkligen är något problem - kan ha varit någon annan sorts förlust som var olinjär och problematisk.

[mrfrenzy]

Jag satt och researchade olika klass D förstärkarmoduler av det finare slaget för några månader sen, det var flera som hade gjort tester givetvis bla nåt svenskt forum/förening och dom hade kommit fram till att det var väldigt stora skillnader om man bytte ut kondensatorerna som satt på ingången... Minns inte om dom hade gjort några mätningar eller om det bara var "hörbart".

[Marta]

På denna site finns en hel del om kondensatorer i guldöronsammanhang. Alla de vanliga argumenten till att kondingar kan skapa dist ser ut att vara uppräknade.

mrfrenzy, kan Du hitta en referens till testerna så det går att se om de var korrekt utförda. Sådant där måste vara blindtester, annars blir resultatet alltid just det som dogmerna föreskriver att det skall vara.

[psynoise]

Jag tror det här med lyssning är lite som synfällor; hjärnan kompleterar med det som man tror borde vara där. Men sen som alla som håller på med studiomusik vet, rent ljud låter inte bra heller.

[mrfrenzy]

Dom blindtester jag tänkte på var tydligen inte av ingångskapacitanser, utan av tre olika förstärkarmoduler, intressant iaf:
http://www.hififorum.nu/forum/topic.asp ... C_ID=34605

Efter lite letande hittade jag ett par trådar om dessa berömda "input caps"
http://www.michael.mardis.com/sonic/inputmods.htm
http://www.head-fi.org/forums/f5/modify ... p6-231679/

Och, otroligt nog, mätningar!
http://www.michael.mardis.com/sonic/mea ... -freq.html

[Marta]

De mätningarna handlade ju inte om dist, utan bara dålig frekvensgång p.g.a. för liten konding på ingången.

För övrigt är det inte bra att ta bort RF-avkopplingen som de gjort i den beskrivna modifieringen. Ingången kan bli hyperkänslig för sändare i närheten.

[psynoise]

Från början har man nog satt en liten kondensator för att spara ström. Den nya frekvenskurvan efter modifikationen ser farlig ut vid högre frekvens, kan säkert medföra att man fördärvar sina högtalare eller slutsteget själv.

[HUGGBÄVERN]

Jag har noterat att oinsatt guldöronfolk gärna lyfter fram "minnesdistortion" som en ond kondensatorfaktor. Nu finns det inget som heter minnesdistortion, utom i ormoljevärlden. Däremot finns en faktor som, redan nämnd, korrekt benämns dielektrisk absorption.
Denna effekt innebär att dielektrikum absorberar en del av den elektriska energi som kondensatorn laddas upp med. Fenomenet förekommer på alla spänningsnivåer och har en reversfunktion när absorberad energi "lämnas" tillbaka till en oladdad kondensator.
Dock är fenomenet ett typiskt DC-fenomen och man gör en mätning av en uppladdad kondensator efter 15 sekunder (eller 15 minuter??) för att bestämma hur mycket energi som absorberats; alltså inget som påverkar en ljudsignal.
Här ska nämnas att fenomenet visar sig i att när kondensatorn laddats upp kommer med tiden spänningen att sjunka - det är laddningen som övergår i polarisationsenergi i dielektrikat. Omvänt, kommer en oladdad kondensator att få en liten spänningen efter ett tag då denna energi övergår i elektrisk laddningsenergi.

Ett typisk bekymmer med elektrolytkondensatorn är ju annars att när den ligger obrukad tunnas oxidskiktet ut på metallfolien. Det är just oxidskiktet som utgör dielektrikat. Ett tunt oxidskikt innebär sänkt spänningstålighet, men detta kan åtgärdas. Genom att sakta spänningssätta kondensatorn till maxspänning byggs ökar skitets tjocklek i en process som kallas FORMERING (och inget annat). Jag såg att folk fjollade sig med "formateringar" av plastkondensatorer, men det visar ju bara att guldöronen ofta har noll koll på tekniken och vetenskapen bakom.

När man ansluter elektrolytkondingar i ett nätaggregat är det viktigt att hålla ledningar korta (för att inte få seriekapacitanser och induktanser). Fyrpolkoppling (Kelvin-) är att rekommendera.