Kondensatory elektrolityczne w sprzęcie audio.

[gustaw353]

Witam.
Artykuł od kol. Locutus'a jest ciekawy i godny głebszej analizy.
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------
O siebie dodam:
Dywagacje na temat wpływu kondensatorów ( a dokładniej - ich indywidualnych cech/parametrów) na zmianę brzmienia sygnałów przepuszczonych przez wzmacniacz nie są tu, w tym temacie, w pełni obiektywne.
Otóż, ograniczacie się do oceny ich zachowania w zakresie tonów słyszalnych (20Hz ... 20kHz) i w torze bezpośredniego przechodzenia sygnału. Oczywiście należy rozumieć że, sygnał przechodzi przez kondensatory sprzęgające (międzystopniowe) itp., jak również przez kondensatory w obwodach zasilania. Przez te ostatnie płyną prądy nie tylko ze źródeł zasilania o częstotliwościach pochodnych od częstotliwości sieci.
Ograniczanie się do analizy tylko w paśmie akustycznym nie jest rozsądne.
Każdy stopień w torze sygnału wprowadza jakieś tam opóźnienie. Im węższe jest pasmo przenoszenia tych członów wzm. tym większe jest wprowadzane opóźnienie.
I tu jest pies pogrzebany. Jak w takim przypadku zachowuje się wzmacniacz z ujemnym sprzężeniem zwrotnym - nieodłącznym elementem większości wzmacniaczy?
Opóźnienie odpowiedzi ujemnego sprzężenia zwrotnego w paśmie akustycznym będzie zmienne dla różnych częstotliwości - będzie różne przesunięcie fazowe.
W efekcie w pewnych momentach wystąpi przesterowanie wzmacniacza i wtedy musimy zapomnieć o czystych sinusoidach. W torze sygnałowym, a więc i poprzez kondensatory w obwodach zasilania, pojawią się przebiegi z harmonicznymi sięgającymi daleko poza pasmo akustyczne.
...

[Romekd]

Czołem.

Pytalem sie dlatego, ze w "dawnych czasach" zbieralem rosyjskie rurkowe kondensatory tantalowe, bo rurka byla ze srebra. Z rurki byla robiona brozka lub zapinka, a z tasmy byly robione rozne rodzaje halokatod. Pozniejsze - nowsze kondensatory mialy rurki - obudowy z aluminium. Zwijki wewnatrz byly identyczne.

Faktycznie, Rosjanie nie oszczędzali na materiałach. W moim obudowa (pod osłaniającym ją tworzywem) była z aluminium. Sprawdziłem materiał okładzin - łatwo topił się w płomieniu palnika gazowego, więc elektrody również musiały zostać wykonane z aluminium, bo tantal topi się dopiero w temperaturze 3017 °C. Najzwyklejszy kondensator elektrolityczny w mocno wygórowanej cenie...

Pozdrawiam
Romek

[Vic384]

Czesc
Nie pamietam dokladnie, minalo 30 lat, ale tasmy tantalowe w zwijce byly koloru szarego i niebieskawego.
Pozdrowienia

[Romekd]

Jednak taka wizualizacja zachowań kondensatorów ilustruje ukryte niedoskonałości, które mogą być pułapką dla niedświadczonych. Z moich obserwacji wynika że wartoć kondensatora ceramicznego warto zwiększyć do 4,7uF.

Widzę że zadałem Tobie Romku ciekawe zadanie. Wykonywałem te testy na amatorskim sprzęcie i nie mam takich możliwości/zdolności aby je umieścić na forum. Czekam/y na więcej, oraz próbę z SONDĄ 1:1. Nie chcę przesadzać w domysłach, ale uwidocznione tak cechy kondensatorów mają wpłw na dźwięk reprodukowany przez sprzęt. Szczególnie na pograniczu DC/AC.

Problem w tym, że te testy, przynajmniej do tej pory, nie pokazały tak naprawdę niczego, czego nie bylibyśmy w stanie się wcześniej domyślać, co słusznie skomentował już Kol. Locutus. Odświeżyliśmy tylko i przypomnieli stary temat... Żadnego "wybrzmiewania kondensatorów" nie było, a widoczne na oscylogramach różnice wynikały z doskonale znanych i najczęściej dobrze opisanych w notach katalogowych parametrów ESL i ESR "Zwykłe" kondensatory o porównywalnym ESR i ESL dawały na ekranie oscyloskopu takie same wykresy, jak kilkadziesiąt lub nawet kilkaset razy droższe od nich audiofilskie "rarytasy"...

Wykonywałem te testy na amatorskim sprzęcie i nie mam takich możliwości/zdolności aby je umieścić na forum. Czekam/y na więcej, oraz próbę z SONDĄ 1:1.

Wczoraj wykonałem testy z rezystorem 10 Ω oraz z koralikami ferrytowymi o indukcyjności 0,5 μH, 1,38 μH, a nawet z dławikiem szpulkowym 22 μH (wszystkie możliwe kombinacje). Z sondą 1:1 dało się zauważyć jedynie obcięte pasmo przenoszenia, co też jest oczywiste, gdyż wyłączenie w sondzie dzielnika 1:10 zawsze bardzo ogranicza pasmo przez wprowadzenie bardzo dużej pojemności (poniżej linki do danych kilku sond oscyloskopowych).

https://www.tme.eu/pl/details/pp-80/akc ... ow/hantek/
https://www.tme.eu/pl/details/pp-150/ak ... ow/hantek/
https://www.tme.eu/pl/details/tt-mf312/ ... ow/testec/


Znalazłem nawet rezonans skrętki z pojemnością wejściową oscyloskopu, tylko, że to też nie wnosi do tematu niczego nowego... Jeżeli dodajemy do układu dodatkowe "rezonanse" (sonda 1:1, długie wyprowadzenia elementów, długie przewody łączące testowany układ z zasilaczem /przy braku dobrego blokowania obwodów zasilania na testowanej płytce/), to możemy się spodziewać coraz bardziej cudacznych wykresów, które bardzo łatwo dają się błędnie interpretować...

Poniżej zamieszczam wyniki testów kondensatorów w układzie z dodanym dławikiem 1,38 μH, połączonym szeregowo z rezystorem 10 Ω (dokładnie takich się spodziewałem jeszcze przed wykonaniem doświadczenia):

Nie chcę przesadzać w domysłach, ale uwidocznione tak cechy kondensatorów mają wpłw na dźwięk reprodukowany przez sprzęt. Szczególnie na pograniczu DC/AC.

Tylko, że inżynier czy doktor elektronik, projektując układ, spojrzy do not katalogowych, wybierze odpowiednie kondensatory znanych i renomowanych firm, doda równolegle z nimi kilka kondensatorów ceramicznych oraz kilka ferrytowych "perełek" i zrobi poprawnie działający układ, bez stosowania w nim jakichkolwiek kondensatorów "audiofilskich"... Później układy przejdą badania na kompatybilność elektromagnetyczną w specjalnych komorach, nafaszerowanych elektroniką za niebotyczne pieniądze (jeśli będzie taka potrzeba; podczas tych badań wyjdą wszystkie błędy w projekcie, które właśnie mogą wyniknąć ze źle dobranych elementów, w tym kondensatorów i dławików...). Po takich badaniach sprzęt trafi na kolejne, tym razem trwające wiele miesięcy badania w działach walidacji i jeśli i one nie wykażą błędów w projekcie, urządzenie trafi w końcu do seryjnej produkcji. Gdy projektant nie będzie miał wymaganej wiedzy i coś schrzani, kosztujące naprawdę ciężkie pieniądze badania (kosztują np. dziesiątki lub setki tysięcy złotych, niezależnie od tego, czy wykażą, że sprzęt jest dobry, czy też nic nie warty...) doprowadzą go do ruiny i niczego już więcej nie będzie projektował, gdyż mu się to znudzi... Tak to naprawdę wygląda. Mimo tego są "specjaliści" audiofile, myślą, że posiadają wiedzę tajemną o "magicznych" elementach elektronicznych (audiofilskich), zupełnie nieznaną osobom zajmującym się na co dzień projektowaniem i serwisowaniem "zwyczajnych" urządzeń elektronicznych...

Może ktoś przypomni gdzie byl opis badań, w których sześćdziesięciolatek zauważał różnice w dzwięku fortepianu bez harmonicznych powyżej 25KHz !!?? Temat składania harmonicznych i ich wpływ na przebiegi niższych częstotliwości też należy uwzględnić. Można znaleźć "Przebiegi Fouriera analiza harmoniczna", widać jak wyższe składowe de/formują przebieg wynikowy. To tylko moje przypuszczenia, ale to by wyjaśniało ten test z sześćdziesięciolatkiem.

Tylko jeden sześćdziesięciolatek to zauważył? Mam w rodzinie bardzo dobrą dyplomowaną pielęgniarkę. Gdy pracowała ona jeszcze na oddziale chorób wewnętrznych miejskiego szpitala, wieczorem często podawała dożylnie niemogącym zasnąć chorym staruszkom aqua destillata (bardzo prosiły o lek najlepszy; bez niego nie spały do rana). Gdy już dostały zastrzyk, od razu zasypiały, a następnego dnia dziękowały za wspaniały lek nasenny i prosiły by podać go znowu wieczorem, gdy nie będą mogły zasnąć. Badanie zostało przeprowadzone na dużej liczbie staruszek i wykazało ponad 90. procentową skuteczność "leku"... Czy Twoim zdaniem może stanowić to dowód, że zwykła woda destylowana, podana w małych ilościach dożylnie, wykazuje silne działanie nasenne?

Pozdrawiam
Romek

[elkana]

Witam Romku, witam kolegów. Dziękuję raz jeszcze za Twój trud. Zabrałem głos na tym forum, w tym wątku, gdzie doświadczeni w branży, z odpowiednią wiedzą, doradzają amatorom i hobbystom. Zrobiłem obliczenia statystyczne: prezenowane Twoje testy z przed ośmiu lat miały ok. 6000 odsłon, co daje 2 na dzień, a te z przed trzech dni 510 to jest 170 dzienne. Widać że ten temat budzi spore zainteresowanie, bo hobbyści - amatorzy korzystają tu z porad specjalistów, do których z całą pewnością się zaliczasz. Myślę że te obrazy, dla wielu mówią więcej niż cyferki w tabelach not katalogowych, o ile mają do nich dostęp. Inżynierowie wiedzą co zastosować, lecz nie zapomnijmy o księgowych i oszczędnościach. Są firmy, które stosują gradację modeli przez stosowanie różnych jakościowo elementów, w tym kondensatorów ( Marantz). Sugerowałem wykonanie testów z większymi wartościami pojemności kondensatotów ceramicznych. Uspokoją one oscylacje, których się spodziewałeś. Nadmierna wartość szeregowej oporności w linii daje obraz gorszego kondensatora. Ja stosowałem w linii albo rezystor albo dławik (koralik). Myślę że szeroką rzeszę forumowiczów zainteresują wnioski i interpretacja testów. Np: głębokość "przysiadu" zależy od wielkości pojemności/esr; częstotliwość i amplituda oscylacji od indukcyjności wewnętrznych i zewnętrznych wraz z kondensatorami, szczególnie za małym ceramicznym; podskok, "odbicie" redukuje dodanie, w szereg z linią, małej wartości rezystancji lub indukcyjności; przy małej wartości esr, kondensatora elektrolitycznego, występują oscylacje wewnątrz impulu jak i po nim (nazwałem je "wybrzmieniem") ; ostre piki tłumi kondensator ceramiczny - warto zastosować większy. Jeśli jest inaczej proszę o korektę. Pozdrawiam Elkana.

[Janusz]

Nadal jednak nie wiadomo, jak te zjawiska przekładają się na pracę wzmacniacza dla częstotliwości akustycznych. W którym punkcie wzmacniacza audio wystąpią skoki prądu o tak krótkich okresach. Bo dopiero wtedy, jak rozumiem, niedoskonałości kondensatorów dadzą o sobie znać.

[elkana]

Witam kolegów. Muzycy częstotliwości harmoniczne nazywają alikwotami. Polecam temat: Analiza fal złożonych. http://www.ftj.agh.edu.pl/~karol/efizyk ... ain13f.htm Widać jak wyższe harmoniczne kształtują ich sumę. Pozdrawiam Elkana.

[Romekd]

Nadal jednak nie wiadomo, jak te zjawiska przekładają się na pracę wzmacniacza dla częstotliwości akustycznych. W którym punkcie wzmacniacza audio wystąpią skoki prądu o tak krótkich okresach. Bo dopiero wtedy, jak rozumiem, niedoskonałości kondensatorów dadzą o sobie znać.

W żadnym momencie nie pojawiają się takie skoki prądu we wzmacniaczu, bo skąd niby miałyby się brać? Najwyższe dostępne częstotliwości w sygnale radiofonii FM nie przekraczają 15 kHz, a z odtwarzaczy CD nie przekraczają 20 kHz, więc powyżej pasma akustycznego nie ma już żadnych sygnałów, poza zniekształceniami wprowadzanymi przez wzmacniacz mocy i źródło, ale skoro te w dobrych wzmacniaczach nie przekraczają bardzo małego ułamka procenta (-120...-80 dB), to również możemy uznać, że sygnałów tych praktycznie nie ma.
Używam w domu kilku wzmacniaczy m.cz. Większość z nich została wyprodukowanych jeszcze w latach 80. zeszłego stulecia. Jednym z nich jest Pioneer A-717. Fragment parametrów technicznych tego modelu zamieszczam w załączniku poniżej.

Kondensatory filtru sieciowego (Low ESR 22000 μF/63 V) połączone są w tym wzmacniaczu przewodami o długości ok. 36 cm ze stopniami mocy (po dwa przewody do każdego kanału, plus przewody mas, co w sumie daje ponad 2 metry kabli, tworzące różne "pętle zasilania"... ),

a mimo to w stopniach mocy nie zastosowano ani jednego kondensatora elektrolitycznego do blokowania obwodów zasilania (są dwa 5600 pF w stopniu napięciowym). Nie ma też kondensatorów ceramicznych i foliowych. Nawet kondensatory elektrolityczne w filtrze sieciowym nie mają dodatkowych kondensatorów blokujących je dla wyższych częstotliwości, czyli dodatkowo przez te kondensatory i kable zamykają się wszystkie sygnały płynące przez głośniki...

Czy coś złego się w tym wzmacniaczu dzieje po wysterowaniu? Kompletnie NIC...

Pozdrawiam
Romek

[Romekd]

Muzycy częstotliwości harmoniczne nazywają alikwotami. Polecam temat: Analiza fal złożonych. http://www.ftj.agh.edu.pl/~karol/efizyk ... ain13f.htm Widać jak wyższe harmoniczne kształtują ich sumę.

Link do "analizy fal złożonych" nie działa, a użytecznych harmonicznych powyżej pasma akustycznego jak wspomniałem nie ma, bo zostają skutecznie wycięte przez dolnoprzepustowe filtry antyaliasingowe jeszcze przed zamianą sygnałów analogowych na cyfrowe (CD).

Pozdrawiam
Romek

[elkana]

Witam kolegów. Do linku wkradły się trzy kropki, przy edycji ich nie ma. Pisząc o słyszeniu dzwięków z wyższymi harmonicznymi, chodziło mi o pełne naturalne pasmo lub odtwarzane przez secjalistyczny laboratoryjny sprzęt. www.ftj.agh.edu.pl/~kakol/efizyka/w13/main13f.htm. Elkana

[Janusz]

Strona wskazuje na pewne zagadnienia związane z generacją.
Wzmacniacz jest tylko stopniem wzmocnienia mocy i to przy zniekształceniach rzędu tysięcznych procenta przezroczystym dla sygnału, a jak wykazał kol. RomekD ewentualne obwody rezonansowe tworzone przez niedoskonałości kondensatorów, "nastrojone" są na częstotliwości leżące daleko poza pasmem częstotliwości akustycznych. I przede wszystkim, równie daleko poza tym, co można znaleźć na wyjściu odtwarzacza CD, czy DACa. Wzmacniacz nie jest więc w pasmie przepustowym filtrem złożonym z wielu elementarnych obwodów rezonansowych, jak sprawę chcieliby widzieć zwolennicy określonego brzmienia kondensatorów.
Idąc za sugestiami tych kolegów, którzy sugerują wpływ harmonicznych o częstotliwościach leżących poza pasmem akustycznym, należałoby budować wzmacniacze o trzydecybelowym pasmie sięgającym megaherca.
Stąd też ponawiam prośbę o wykazanie w którym miejscu/stopniu wzmacniacza mamy do czynienia z sygnałami zdolnymi do pobudzenia wspomnianych obwodów.
Przypomnę 20 kHz to sygnał o okresie 50us. Proszę zwrócić uwagę na wartość podstawy czasu, widoczną na oscylogramach.

[Romekd]

Witam.

Każdy stopień w torze sygnału wprowadza jakieś tam opóźnienie. Im węższe jest pasmo przenoszenia tych członów wzm. tym większe jest wprowadzane opóźnienie.
I tu jest pies pogrzebany. Jak w takim przypadku zachowuje się wzmacniacz z ujemnym sprzężeniem zwrotnym - nieodłącznym elementem większości wzmacniaczy?
Opóźnienie odpowiedzi ujemnego sprzężenia zwrotnego w paśmie akustycznym będzie zmienne dla różnych częstotliwości - będzie różne przesunięcie fazowe.
W efekcie w pewnych momentach wystąpi przesterowanie wzmacniacza i wtedy musimy zapomnieć o czystych sinusoidach. W torze sygnałowym, a więc i poprzez kondensatory w obwodach zasilania, pojawią się przebiegi z harmonicznymi sięgającymi daleko poza pasmo akustyczne.

Straszne "horrory" wypisuje Kolega o wzmacniaczach m.cz. Tego typu uwagi być może miały zastosowanie w czasach świetności tranzystorów germanowych z fT=100 kHz, ale dzisiaj co najmniej "trącą myszką"...
Przesterowywanie się wzmacniacza podczas normalnej pracy, problemy ze stabilnością związane z działaniem ujemnego sprzężenia zwrotnego? Takie problemy mogły występować w latach 60. i może 70. zeszłego wieku. Później tranzystory produkowane do wzmacniaczy były coraz szybsze, a ich częstotliwości graniczne sięgały nierzadko już dziesiątek MHz. Trzeba je było spowalniać dodatkowymi kondensatorami, a układ projektować w sposób zapewniający odpowiednią stabilność. Już w latach 80. zeszłego stulecia potrafiono produkować wzmacniacze mogące przenosić falę prostokątną ze zboczami o szybkości narastania i opadania liczonej w setkach woltów na mikrosekundę. Oczywiście te możliwości wzmacniaczy nigdy nie były i nigdy nie będą wykorzystywane w praktyce, gdyż sygnały audio nie mają tak stromych zboczy. Dla przykładu we wzmacniaczu PIONEER A-717 (z mojego poprzedniego wpisu) przy mocy 95 W/8 Ω (27,57 V /RMS/) dla 20 kHz maksymalna prędkość narastania zboczy fali sinusoidalnej (innej o tej częstotliwości w sygnałach audio być nie może) wynosi zaledwie 4,9 V/μs.

Dywagacje na temat wpływu kondensatorów ( a dokładniej - ich indywidualnych cech/parametrów) na zmianę brzmienia sygnałów przepuszczonych przez wzmacniacz nie są tu, w tym temacie, w pełni obiektywne.

Jeżeli zarzuca mi Kolega brak obiektywizmu, bardzo proszę przedstawić sposób na przeprowadzenie badań w pełni obiektywnych, lub przedstawić własne badania, które potwierdzą słuszność tego typu zarzutów. Jeżeli we wzmacniaczu przy normalnej jego pracy bez przesterowania (mam na myśli sprzęt Hi-Fi, a nie gitarowy) występują zdaniem Kolegi duże prądy wysokiej częstotliwości, proszę powiedzieć gdzie mam je zmierzyć... Mamy XXI wiek i dzisiaj wszystko możemy wykryć, zmierzyć i przeanalizować, przez co potwierdzić lub wykluczyć występowanie pewnych zjawisk. Możemy przy wysterowanym wzmacniaczu wrzucić sygnał z kondensatorów filtru na kartę muzyczną i sprawdzić co się w nim znajduje w paśmie od 0 do ponad 90 kHz, możemy sprawdzić prądy na wyprowadzeniach kondensatorów metodą bezdotykową do ponad 5 MHz (mam odpowiednią sondę do oscyloskopu), lub połączyć wzmacniacz pod analizator widma (też mam w pracowni) i sprawdzić co się w nim dzieje do częstotliwości 2,7 GHz.

Pozdrawiam
Romek

[Romekd]

Trochę oliwy może doleje ten artykuł :

https://xiph.org/~xiphmont/demo/neil-young.html

Naprawdę fajny artykuł, ciekawe porównania, dające do myślenia... Niektóre może lekko dyskusyjne

Dziękuję i pozdrawiam
Romek

[gustaw353]

Witam.
Ja w swojej praktyce miałem okazję zmierzyć się z oscylacjami o częstotliwościach o wiele wyższych od akustycznych powstającymi we wzmacniaczach audio .
Miałem do czynienia ze wzbudzającymi się wzmacniaczami które, "gdakały, "tupały" lub burczały na niskich tonach. Okazywało się że powodem były właśnie owe oscylacje a winne temu były błędy w obwodach zasilania - zły montaż i niewłaściwe podzespoły, w tym kondensatory elektrolityczne.
A taki układ elektronicznego stabilizatora w zasilaczu. Przecież jest to najzwyklejszy wzmacniacz z silnym ujemnym sprzężeniem zwrotnym i z mocno ograniczonym pasmem przepustowym. Mimo to potrafi się taki układ wzbudzić na dość wysokich częstotliwościach, nawet kilka MHz. Częściej to bywa w układach na nowych , szybkich elementach aktywnych niż na starych germanach.
Przez całą tę dyskusję o kondensatorach pojawia się wątek o indukcyjności (pasożytniczej) , tak w samych kondensatorach jak i w montażu. To właśnie jest jeden z wielu istotnych parametrów elektrycznych w ocenie kondensatorów oprócz tego podstawowego jakim jest pojemność elektryczna.
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Zapewne widzieliście kondensatory w których oba wyprowadzenia okładzin miały niezależne klemy (zaciski) wejściowe i wyjściowe.

[Janusz]

Witam
Ze wzbudzaniem się układów chyba miał do czynienia każdy, kto próbował czegoś więcej niż niż tylko składania kitów. Dziwna, niezgodna z założeniami praca urządzeń, była jednym z powodów, dla których przed wielu laty kupiłem pierwszy oscyloskop. Nie zmienia to jednak faktu, że najczęściej wzbudzenia były spowodowane albo moim błędem, albo przez brak dostatecznej wiedzy.
Co do zasilaczy zgoda, są wzmacniaczami. Podobnie jak 3/4 aktywnych elementów elektroniki analogowej i cyfrowej. Bo czym innym jest na dobrą sprawę np. bramka logiczna?
Pewne specyficzne zagadnienia odsprzęgania są właśnie im właściwe, ale tu znowu mamy do czynienia z krótkimi czasami narastania i opadania zboczy. Czego nie ma w sygnale audio.
Natomiast coraz bardziej jestem ciekaw, co takiego rzeczywiście siedzi w elementach audiofilskich, co uzasadnia ich cenę i przypisywane im "ochy i achy". Oczywiście oprócz tych cech, właściwości, które posiadają dobrej klasy podzespoły dla szeroko rozumianej elektroniki.