Все испытания с кондёрами (конденсаторы), которые хоть как-то претендуют на научную строгость, должны прилагать напряженные усилия для уменьшения влияния переменных, отличных от тех, которые тестируются.

Как отличаются конденсаторы по звуку?

Таким образом, нужно учитывать взаимосвязь соседних компонентов. Местоположение компонентов также должно быть нормализовано во время испытаний. Многие из нас сталкивались с успешными прототипами макетных плат, которые звучали ужасно при перестановке для установки в корпус или, что еще хуже, которые впадали в колебания из-за выравнивания, индуктивности и длины выводных кабелей.

Что такое конденсатор? И чем он отличается от электролита?

Конденсаторы и электролиты — это одно и то же, они состоят из двух параллельных проводящих металлических листов, разделенных изолирующим диэлектриком. Диэлектрик может быть изготовлен из воздуха, вощеной бумаги, керамики, пластика (например, полипропилена, полиэстера или поликарбоната), тефлона, оксида тантала, слюды или любого другого изолирующего материала, подходящего для данного проекта.

Следовательно, гибкие материалы доминируют в этом списке, так что 2 листа можно свернуть для экономии места, отсюда и трубчатая форма многих конденсаторов. Читатели, возможно, помнят, как работают проводники, когда электроны перепрыгивают из «дырки» в «дырку» в направлении, противоположном направлению тока. В металлической решетке электроны делокализованы, поэтому на самом деле «дырок» как таковых нет, но это аналогия. Когда конденсатор «заряжен», аналогия заключается в том, что есть некоторая энергия в виде дополнительных электронов на одном листе и электронных дырок на другом, измеряемая в джоулях, как и любая другая энергия.

В аудиосхемах чистая полезность имеет двойное значение

Временное «хранилище» энергии используется (параллельно) для сглаживания выпрямленного переменного тока в источнике питания (который без конденсаторов совершал бы 100 или 120 скачков от нуля до максимальной амплитуды в секунду), что достаточно для обеспечения адекватной стабилизации, удовлетворяющей изменяющимся требованиям музыкального сигнала в каждом каскаде усиления.

Реактивное сопротивление необходимо в последовательном соединении для блокировки межкаскадного постоянного тока, а также в последовательном или параллельном соединении для определения полосы пропускания или частотной характеристики. Это объясняется тем, что сопротивление конденсатора падает с ростом частоты по логарифмической зависимости (отсюда стягивание параллельных линий на графике реактивного сопротивления). Индуктивности (катушки с проволокой) имеют обратную зависимость, что также очень полезно в аудиосистемах.

Емкость изолятора измеряется как его диэлектрическая проницаемость ( k ) и варьируется от чуть более k = 1 для воздуха, через k = 2 для таких материалов, как тефлон и k = 6, до гораздо более практичных материалов для конденсаторов, таких как тантал с k = 27 и различных керамических с k = 30 до k = 3000. Вот почему керамические конденсаторы представляют собой крошечные бусины, а тефлоновые — массивные бревна.

Диэлектрическая проницаемость даже не постоянна (скорее противоречие в терминах), поскольку она меняется в зависимости от напряжения и температуры (два из которых связаны вышеупомянутым ESR), а также (что особенно раздражает, учитывая роль в цепях переменного тока) меняется в зависимости от частоты. Таким образом, конденсаторы — это большие трудности в проектировании и параметров для конкретного применения, даже до того, как наступит странность аудиофилии.

мы все должны знать X C =1/2π.fC

и

X L =2π/fL , где:

• f в герцах
• C в фарадах
• L в генри

X C — это ёмкостное сопротивление, а следовательно, и (теоретическое) сопротивление именно на этой частоте (теоретического) конденсатора; реальные конденсаторы имеют реальное сопротивление в выводных проводах и фольге, потому что они сделаны из реальных материалов, которые изначально были рудой в земле (ну, по крайней мере, в их недавней истории), затем добываются, измельчаются, нагреваются, очищаются и в конечном итоге становятся электрическими проводниками в этих реальных конденсаторах.

Дело в том, что чистота проводников в этих устройствах определяется производителем, исходя из анализа затрат и выгод для целевой цены продажи. То же самое относится и к слою изолирующего диэлектрика между двумя слоями конденсатора. При выборе следует дополнительно учитывать пространство, которое может занимать конденсатор, напряжение, которое он должен выдерживать, а также удары и нагрузки, которые он должен выдерживать. Вспомним, например, случай с неуклюже установленным «конденсатором» (старое название конденсаторов) в автомобильном распределителе зажигания: помятый конденсатор уже не имеет заданной толщины диэлектрика между слоями проводников.

Даже сосредоточенные параметры LCR могут различаться в зависимости от типа и размера конструкции. Прямолинейность линий и скорость их нарастания зависят от решений, принятых на этапе проектирования компонента, а также от производственных процессов и допусков. Эти существенные различия первого порядка легко определить адекватно, например, ESR (эквивалентное последовательное сопротивление), которое должно быть равно нулю (отсутствие синфазного сопротивления), но никогда не может быть равным нулю; возможно, если бы конденсатор поддерживался близким к 0 К, ESR мог бы быть близок к нулю, но при подаче тока температура резко возросла бы. Различия второго порядка многочисленны и их сложнее количественно оценить с точки зрения слышимого эффекта.

Следовательно, существует множество возможных объяснений потенциальной разницы в звучании конденсаторов. Следовательно, существует также множество возможных причин для ещё большей аудиоболезни.

Диэлектрическая абсорбция конденсатора

Ещё один повод для аудиофильского правила— диэлектрическая абсорбция, которая является несовершенством хранения заряда, описанным ранее. Не весь накопленный заряд сохраняется, часть заряда неизбежно в конечном итоге утечёт или «мигрирует» из диэлектрика. Что это означает для остальной части схемы вокруг рассматриваемого конденсатора, так это то, что его значение, следовательно, не соответствует тому, что указано на банке. Это чрезвычайно важно, например, для схем выборки и хранения, используемых в музыкально-студийном.

Существуют также другие измеряемые параметры, такие как коэффициент рассеяния и самоиндукция (ESL), которые оказывают очевидное влияние на поведение схемы и, как и большинство изменений во временной и частотной областях, действительно видны на прямоугольном сигнале.

Как тестировать конденсаторы?

Вы сравниваете испытуемый конденсатор с другими конденсаторами аналогичной ёмкости в аналогичных схемах!

Но это подразумевает изменение других переменных, таких как припой, и воздействие нагрева паяльника на компонент, который, возможно, был изначально припаян плавким припоем. Реактивное устройство, такое как конденсатор, реагирует с другими компонентами в своей схеме, например, индуктивность резисторов в сочетании с индуктивностью выводных проводов конденсатора может создавать простое различие первого порядка.

ESL длинновыводного аудиофильского конденсатора, предназначенного для установки на печатную плату, может быть значительно выше, чем у устройства для поверхностного монтажа, которое он заменяет. Более дорогие компоненты должны вести себя скорее как прямая линия под углом 45° на графике реактивного сопротивления, но устройства, производимые в реальном мире, никогда не достигнут этого в полной мере.

Сравнивать конденсаторы гораздо сложнее, чем любые другие аудиокомпоненты:

• разные значения могут звучать по-разному,
• разные положения схемы могут звучать по-разному,
• различные уровни постоянного тока между ступенями могут иметь разные эффекты,
• близость к максимальному рабочему напряжению может нелинейно увеличивать различия,
• Кумулятивные эффекты могут привести к преувеличенным последствиям,
• вибрация или другие факторы окружающей среды могут повлиять на результаты,
• предвзятость слушателя — может «услышать» желаемые эффекты.

Прежде чем на сайт Звукомания обрушится поток критики, ВСЕ неидентичные конденсаторы ОБЯЗАНЫ работать по-разному. Чем лучше сделан конденсатор и чем жёстче его допуски, тем меньше будет разница между ним и другим конденсатором, изготовленным с таким же качеством и допуском. Утверждать, что любой конденсатор на 100 В и 5% будет звучать так же, как любой другой конденсатор на 100 В и 5%, — заблуждение.

Точно так же полагать, что все масляно-бумажные конденсаторы звучат лучше, чем все конденсаторы с полипропиленовым диэлектриком во всех приложениях, является… ну… таким же заблуждением.

Конденсаторы в ламповом усилителе

Многие поклонники ламп, особенно сторонники однотактных схем, утверждают, что подойдут только бумажно-масляные конденсаторы. Они настаивают, что чёткость звучания достигается за счёт использования одного бренда и отказа от шунтирования.

Напротив, многие разработчики усилителей на биполярных транзисторах с двухтактным питанием настаивают, что смешивание марок и типов для минимизации определённой звуковой сигнатуры обеспечивает наименьший вклад в искажения. Я знаю одного аудиофила, который провёл годы экспериментов (до появления аудиофильских конденсаторов) и пришёл к выводу, что в своих тестах многократное шунтирование показало лучшие результаты, чем использование отдельных конденсаторов. Подобные результаты сбивают с толку любые выводы о ёмкости при сравнительных испытаниях.

Другие поклонники ламповых усилителей клянутся, что Jensen или ELNA используются в так называемом сигнальном тракте, а Black Gates – в блоке питания или катодной развязке.

Гегемонии нет, за исключением того, что смехотворно дорогие конденсаторы считаются необходимыми в простых схемах с лампами для поддержания хоть какого-то доверия со стороны коллег. Сторонники определённых верований в области конденсаторов, похоже, выражают свои взгляды (особенно на звукофорумах) с пылом-жаром, который можно назвать только религиозным. Но тогда им нужно оправдать огромные потраченные суммы, подобно королю и его новым нарядам… или просветлённым, за которыми мы в конце концов последуем.

Заблуждение, что мы все гонимся за «высокой точностью» как за всеобъемлющим правилом, лишённым ценностей, но в то же время полным добродетели, подвергается серьёзному испытанию, когда речь заходит о кабелях и пассивных реактивных компонентах. Каждый аудиофил слушает музыку, выбирая те качества, которые он научился любить, отдавая приоритет именно этим качествам и неизбежно отодвигая остальные на второй план.

Масло или воск в некоторых конденсаторах помогает гасить внутреннюю вибрацию!?

Этот пункт особенно актуален для использования кроссоверов акустики. Вибрация в конденсаторах кроссоверов громкоговорителей действует в обе стороны. Установленные внутри корпуса конденсаторы кроссовера подвергаются влиянию высокоинтенсивного звукового поля (именно так, в принципе, работает конденсаторный микрофон), но также преобразуют часть сигнала в вибрацию внутри компонента… Они подвержены влиянию.

Не верите? Попробуйте подключить конденсатор и резистор (последовательно для защиты усилителя) к стабильному усилителю и воспроизводить через него музыку. В зависимости от конструкции, звук, исходящий от конденсатора, может быть слышен, сильно искажённый, но всё же слышимый. Это может быть вызвано только вибрацией, создаваемой в конденсаторе аудиосигналом. И наоборот, конденсатор может преобразовывать вибрацию в электрическую энергию, особенно если конденсатор смещен переменным напряжением, например, аудиосигналом.

Тесты конденсаторов

Тесты Джин Хираги в 70-х, Уолта Юнга, Бена Дункана и Мартина Колломса в начале 80-х дали явные различия, которые Колломс попытался количественно оценить в процентах. В последнем тесте самый низкий балл был получен причудливым Rubicon, который набрал меньше, чем самые дешевые большие алюминиевые электролитические конденсаторы, поэтому большие деньги не всегда дают успех.

В своих последующих исследованиях Колломс идентифицировал механический резонанс и пьезоэлектрический эффект и измерил вызванную вибрацию с помощью акселерометра с малой массой. Производитель конденсаторов ClarityCap поручил Исследовательскому центру акустики ARC, не путать с Audio Research Corporation при Университете Солфорда (недалеко от Манчестера исследовать это явление. Они определили, что большинство конденсаторов (независимо от конструкции) типичных значений, которые можно найти в аудиосхемах, демонстрируют резонанс, обычно между 5 кГц и 25 кГц.

Это объясняет, почему незначительные различия, которые мы слышим между отдельными конденсаторами, обычно наблюдаются на высоких частотах ( для ушей, а не для электронных схем). Было всё это составлено на основе более 300 000 измерений. Затем ARC провела слепые прослушивания (n=30) для определения слышимости этих резонансов и установила, что 70% участников отдали предпочтение образцам с более низким резонансом.

Во всех вышеперечисленных тестах использовалось одно и то же устройство – испытательное приспособление. Я перепробовал различные комбинации последовательного и параллельного соединения, а также изолятор с трансформаторной связью. Вопрос пайки и нагрева был решён благодаря использованию винтовых клемм для прижима выводных проводов к соединительному проводу.

Клеммы – это дешёвые стандартные латунные устройства, поскольку только они соответствовали механическим требованиям, поэтому их использовали только как зажимы, а не как проводники. Крутящий момент был примерно уравновешен четвертью оборота по часовой стрелке после контакта. После того, как различные оценки и системы оценки были амортизированы, плюсы и минусы, как правило, были близки к равным.

Так происходит в тестах с большим количеством чисел: однозначных результатов просто не бывает. Тем, кто жаждет уверенности в своём хобби, стоит поискать или послушать что-нибудь другое. Аудиофилия переполнена мнениями, равными количеству людей, потрудившихся провести тщательные испытания, а все остальные просто изрыгают их в блогах, форумах и на менее известных сайтах, чем этот.