Kondensatory elektrolityczne w sprzęcie audio.

[Romekd]

Czołem.

Badamy zachowanie kondensatora w torze zasilania (spolaryzowany np.5-25V). Źródło napięcia stabilizowane, linia zasilania 10-20cm (np. od stabilizatora do D/A), testowany kondensator/y, rezystor np. 100-220ohm, tranzystor o małej pojemności (np. IRF630) sterowany przebiegiem prostokątnym 2/13us. Oscyloskop w trybie Ac, czułość 5 -10mV/dz -badamy składową zmienną napięcia zasilającego!!! Zamiast sondy ok15cm skrętka. W kolejnym etapie dokładamy do linii zasilania rezystor 1-4,7ohm, następnie koralik ferytowy, następnie równoległy kondensator ceramiczny 0,1do 4,7uF i tak wszystkie kombinacje.

No dobrze, może rzeczywiście czegoś ciekawego się dowiemy. Źródło napięcia stabilizowanego zablokowane na wyjściu kondensatorami ceramicznymi i elektrolitycznym (by nie mierzyć "przy okazji" parametrów i zachowania się źródła zasilania przy obciążeniu impulsowym), "linia zasilania" (drut o jakim przekroju?; miedziany, srebrzony?), badany kondensator (skrócone doprowadzenia do 1 mm; jakiej pojemności kondensatory badamy?), rezystor 100...220 Ω (bezindukcyjny, typu SMD większej mocy, bo nie badamy zachowania rezystorów tylko kondensatora). Jak ten rezystor ma zostać podłączony? Ma łączyć koniec lini zasilającej (z podłączonym w tym punkcie kondensatorem elektrolitycznym do masy) z drenem (lub kolektorem, gdyż wcześniej wspominałeś o tranzystorze bipolarnym) tranzystora?
Akurat wymieniony przez Ciebie tranzystor IRF630 ma dość duże pojemności - wejściową na poziomie ok. 800 pF i wyjściową ok. 240 pF (całkiem sporo). Impedancja skrętki jest stosunkowo niska i w zależności od konstrukcji skrętki może wypadać w okolicach np. 100 Ω, co przy fali prostokątnej 1 MHz (harmoniczne do dziesiątek a nawet setek MHz) i istniejącym niedopasowaniu z wejściem oscyloskopu (1 MΩ/20 pF) może powodować przekłamania, więc może lepiej użyć odpowiedniej sondy, której pojemność wejściowa jest bardzo mała a rezystancja wejściowa wysoka, gdyż wówczas wskazania oscyloskopu będą bliższe prawdy?
Może Kolega narysuje jakiś schemat tego układu pomiarowego?

Pozdrawiam
Romek

[elkana]

Witam kolegów. Witam Romku. W filmikach powtarza się nienaturalny układ - gdzie kondensatory tak pracują??!! W drugim ....115... jest błąd autor pokazuje schemat, gdzie oscyloskop jest na końcu, a jest pomiędzy. Przewody od trójnika są jednocześnie sygnałowymi i pomiarowymi, stąd te piki indukcyjności tego odcinka !!! Nie znam angielskiego. Nie wiem jak to tłumaczy autor, jest to błąd metrologii. W proponowanym teście nie dbałem zczególnie o jakość elementów. Zasilacz stabilizowany był dobrze odkłócony. Oscyloskop nie wykazywał żadnych wahań. Przewody symulujące odcinek ścieżek z wieloparowego kabla telefonicznego ok. 0,35mm*. Rezystor wedle uznania, może być bezindukcyjny, moc stosowna. Tranzystor ( dobry)z rezystorem pełnią rolę obciążenia impulsowego. Rezystor lub koralik pomiędzy zasilaniem a przed kondensatorem ma, w rzeczywistych warunkach, separować układy zasilane z jednego żródła lecz badanie udowadnia słuszność ich stosowania z niektórymi kondesatorami. Piszesz Romku o schemacie rzeczywistego kondensatora. Test pozwala na ukazanie ukrytych niedoskonałości kondensatorów (nie opisanych w katalogach), uniknięcia pułapek i wybór tego właściwego. Szerokość/wypełnienie impulsów dobierałem tak aby zobrazować znaczące zmiany przy obciążeniu następnie ukazać odbicia lub rezonans (wybrzmienia). Potem zastanowimy się nad interpretacją otrzymanych obrazów. Pozdrawiam Elkana.

[Romekd]

Witam.
Dysponując dzisiaj chwilą wolnego czasu, wykonałem układ do testowania kondensatorów elektrolitycznych metodą "impulsową", zaproponowany przez Kol. elkana. Układ powstał na małej płytce uniwersalnej, zamocowanej do głowicy zintegrowanej z telewizora, użytej jako metalowa podstawa. Odległości między elementami są bardzo małe, co pozwoliło zredukować zakłócenia, gdyż nie stworzyły się pasożytnicze pętle "indukcyjne". Układ z oscyloskopem został połączony krótkim odcinkiem skrętki, której pojemność wraz z wtykiem jest mniejsza od 10 pF (jej końce przylutowane są bezpośrednio do gniazd, w których montuje się badany kondensator). Układ sterowany jest z generatora arbitralnego impulsami o czasie trwania 2 μs, z przerwami między impulsami, których czas trwania ustawiłem na 13 μs. Pierwsze eksperymenty z kondensatorami elektrolitycznymi 100 μF dały dość zaskakujące wyniki...

Schemat układu wygląda następująco:

Przez weekend spróbuję zbadać jak w tym układzie zachowują się różne kondensatory, w tym te uznawane za audiofilskie...

Pozdrawiam
Romek

[Romekd]

Tak na szybko sprawdziłem jak zachowuje się siedem różnych typów kondensatorów w przedstawionym we wcześniejszym poście układzie testowym. Wszystkie kondensatory miały pojemności 100 μF i różnej wartości ESR i ESL. Były to kondensatory ze zdjęcia poniżej.

Obrazy oscyloskopowe przedstawiały się następująco:

Widoczne na obrazach "szpilki", to przepięcia rezonansowe. Częstotliwość oscylacji w impulsie, z włączonymi testowanymi kondensatorami, wynosiła około 125 MHz, a bez kondensatorów częstotliwość była mniej więcej o połowę niższa (ok. 60 MHz). Było to dobrze widoczne dopiero po zmniejszeniu podstawy czasu w oscyloskopie. Tak to wyglądało z kondensatorem w układzie testowym:

A tak po wyjęciu testowanego kondensatora:

Pozdrawiam
Romek

[elkana]

Witam Romku, witam kolegów. Pisałem że może być ciekawie. Sprawdz na początek ze dwa kondensatory np. Nichcon KZ i KA z koralikiem lub rezystorem (4,7ohm) w linii + przed badanym kondensatorem. Potem z kondensatorem ceramicznym. Być może podobną metodę stosują producęci, ale to ich tajemnica. Prąd impulsu i czasy, wydaje się, można dostosowywać do pojemności i/lub ESR. UWAGA ten tantalowy to zwykły elektrolit aluminiowy!!! Przekonałem się po oszlifowaniu 1/3 średnicy, gdy dla uczniów przygotowywałem przykłady pierwiastków występujących w elektronice. Widać to po jego budowie i słabych parametrach. PS. Jaki będzie efekt z sondą 1:1 ? W dobrym nastroju pozdrawiam Elkana.

[Romekd]

Czołem.

Pisałem że może być ciekawie. Sprawdz na początek ze dwa kondensatory np. Nichcon KZ i KA z koralikiem lub rezystorem (4,7ohm) w linii + przed badanym kondensatorem. Potem z kondensatorem ceramicznym. Być może podobną metodę stosują producęci, ale to ich tajemnica.

Trzeba sobie jednak zdawać sprawę z tego co naprawdę mierzymy. Fala prostokątna o impulsach o szerokości 2 μs z przerwami 13 μs, nigdy nie występuje w sygnałach audio. Jej częstotliwość wynosi 66,7 kHz, ale zawiera całą masę częstotliwości harmonicznych, które ciągną się co najmniej do setek MHz, a ich poziom jest bardzo wysoki. Wszyscy wiemy, że kondensatory elektrolityczne nie służą do blokowania linii zasilających dla częstotliwościach wyższych od kilkuset kHz. Gdyby przerwy w sygnale prostokątnym o impulsach t=2 μs wynosiły również 2 μs, częstotliwość przebiegu wynosiłaby 250 kHz, a przy odwróconym stosunku przerwy do impulsu otrzymalibyśmy 433 kHz. To bardzo wysokie częstotliwości z impulsami o dużej szybkości narastania, całkowicie nieobecne w technice audio m.cz., a jeżeli nie ma pobudzenia, to nie ma też reagowania wzmacniacza, czyli parametry kondensatorów dla tych przebiegów są zupełnie nieistotne w zastosowaniach w sprzęcie muzycznym i domowym sprzęcie audio.

Jeszcze kilka słów na temat mojego układu testowego. "Linia zasilająca", w postaci drutu zwiniętego w kwadratową pętlę, ma symulować długie ścieżki miedzi na płytkach drukowanych. Jej indukcyjność z doprowadzeniami wynosi ok. 0,147 μH (celowo wykonałem ją z drutu 1,5 mm2, by miała większą dobroć). Jest ona włączona z kondensatorem o pojemności ok. 40 pF, który tworzy skrętka wraz z pojemnością wejściową oscyloskopu (10 pF skrętka, plus 20 pF oscyloskop, plus ok. 4 pF tranzystor, plus pojemności montażowe i pojemność samej cewki, więc w sumie może to dać jakieś 40...45 pF), co powoduje, że bez testowanego kondensatora elektrolitycznego maksimum oscylacji wypada mniej więcej na częstotliwości 62,5 MHz. To już prawie dolna częstotliwość starego zakresu fal ultrakrótkich naszych odbiorników radiowych z czasów PRL-u. Z podpiętym kondensatorem elektrolitycznym częstotliwość rezonansowa "szpilek" na oscylogramach rośnie do ponad 120 MHz. I tu nasuwa mi się pytanie, co to ma wspólnego z techniką audio, w której częstotliwości leżą w paśmie 20 Hz...20 kHz? Jeżeli ktoś przyjmie jednak, że ma dużo wspólnego, to może wykonajmy od razu spektroskopię magnetycznego rezonansu jądrowego tych kondensatorów, bo może i te ich cechy wywierają jakiś "magiczny" wpływ na dźwięk ze wzmacniacza... Mam nadzieję, że w tych kwestiach Kolega ma podobne zdanie do mojego?

Wracając do pracy układu bez kondensatora, to przepięcia rezonansowe pojawiają się w dwóch momentach - przy włączaniu i przy wyłączaniu się tranzystora. Przy włączeniu tranzystora częstotliwość jest nieco wyższa, a drgania gasną szybciej, gdyż są tłumione przez rezystor 100 Ω.

Gdy tranzystor się wyłącza dobroć powstałego obwodu rezonansowego LC jest większa i drgania trwają dłużej.

Na oscylogramie poniżej widać oba momenty przełączenia tranzystora (moment wyłączenia widać słabiej).

Gdy zamiast kondensatora elektrolitycznego wstawimy w jego miejsce kondensator polipropylenowy 0,1 μF, częstotliwość oscylacji wyniesie 1,316 MHz.

Oscylacje na "lini zasilania" w czasie włączania i wyłączania się tranzystora widać na oscylogramie poniżej.

Widać na nim, że w takim układzie i przy takim sterowaniu tranzystora oscylacje nie wygasają całkowicie.

Poprzednie badania wykazały istnienie sporych różnic w zachowaniu się kondensatorów w układzie testowym, co między innymi wynikało ze sporych różnic w parametrach badanych kondensatorów (ich ESR przedstawia tabela poniżej).

Teraz jednak będę chciał zbadać jak zachowują się w układzie kondensatory z "wyższej półki", stsowane przez audiofilów. Opinie o tych kondensatorach wśród audiofilów są bardzo różne, choć ich parametry są do siebie zbliżone. Ciekawe jak wypadną w testach.

Ich ESR dla częstotliwości 1 kHz i 10 kHz przedstawia tabela poniżej.

Pozdrawiam
Romek

[Romekd]

Poniżej zamieszczam oscylogramy z testów kondensatorów "audiofilskich". Kolejność taka sama jak w tabeli 2. Pasmo zakłóceń zredukowałem do 20 MHz przez włączenie filtru w oscyloskopie.

[Romekd]

Poniżej wyniki kolejnego testu. Tym razem do badanych kondensatorów dołączyłem równolegle dodatkowy kondensator polipropylenowy o pojemności 100 nF. Wpłynęło to na zmianę charakteru, częstotliwości i amplitudy zakłóceń na zaciskach badanych kondensatorów. Amplituda zakłóceń w przypadku niektórych kondensatorów elektrolitycznych wzrastała nawet dwukrotnie gdy kondensator wysuwało się z podstawki, "wydłużając" jego wyprowadzenia o 2...3 mm. Daje to wyobrażenie jak bardzo indukcyjność doprowadzeń kondensatora wpływała na jego zachowanie się w układzie z zaburzeniami impulsowymi o wyższej częstotliwości.

[Romekd]

UWAGA ten tantalowy to zwykły elektrolit aluminiowy!!! Przekonałem się po oszlifowaniu 1/3 średnicy, gdy dla uczniów przygotowywałem przykłady pierwiastków występujących w elektronice. Widać to po jego budowie i słabych parametrach.

Przyznam, że mnie również kształt i parametry tego "tantalowego" kondensatora wydawały się podejrzane. Co za pomysłowość handlarzy-oszustów... Ogrom szwindli w handlu podzespołami elektronicznymi poraża

Sekcja "zwłok"...

Pozdrawiam
Romek

[Vic384]

Czesc
Czy "zwijki" sa tantalowe czy aluminiowe "
Pozdrowienia

[Romekd]

Witam.

Czy "zwijki" sa tantalowe czy aluminiowe

Zwijki wyglądają identycznie jak w zwykłym miniaturowym kondensatorze aluminiowym. Przekładką jest bibuła nasączona płynnym elektrolitem (zapach elektrolitu jest nieco inny niż w zwykłym kondnensatorze aluminiowym). O ile dobrze pamiętam, kondensatory te kupiłem wiele lat temu w firmie NICOMP S.C w Katowicach.

http://sklep.nikomp.com.pl/

Widzę, że są również dostępne w firmie RCS Elektronik

http://www.rcs-elektronik.com.pl/index. ... -10v-e-s-r

Można je też nabyć w firmie MARITEX, gdzie sprzedawane są jako kondensatory semi-tantalowe:

https://www.maritex.com.pl/elementy_pas ... alowe.html
https://www.maritex.com.pl/elementy_pas ... 47_35.html

Parametry tych "tantali" można znaleźć w necie na kilku stronach:

http://www.capacitors.com.tw/newpage214.htm
https://www.maritex.com.pl/product/atta ... em-tan.pdf

Pozdrawiam
Romek

[Vic384]

Czesc
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.
Pozdrowienia

[elkana]

Witam Romka i Kolegów. Dziękuję Romku za Twój wkład pracy i poświęcony czas, myślę że dla dobra wielu. Wiadomo że takie sygnały nie występują w audio. Miała to być zabawa a nie badania naukowe - Romekd 1/12/2009r. 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. Dowodzą tego wcześniejsze testy i symulacje autorstwa założyciela tego wątku kol. Romka. Widać na nich przesunięcie rezonansu w niższy zakres częstotliwości z jednoczesnym znacznym obniżeniem amplitudy. Poczekajmy na dalsze kombinacje układowe. 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. 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. Pozdrawiam Elkana.

[gsmok]

Bardzo ciekawe eksperymenty. Warto by dać link do wątku np. na forum AudioStereo.

[Locutus]

Gratulacje dla Kol. Romka za zacięcie edukacyjno eksperymentalne
Jakoś niczego nowego te eksperymenty nie pokazały (a może się mylę...) ?
Niższe ESR kondensatora -> większa dobroć układu rezonansowego -> węższy rezonans ?
Pytanie tylko jakie to ma znaczenie dla audio ?

Trochę oliwy może doleje ten artykuł :

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