2013年9月9日 星期一

什麼是最好的音響電容器? ( 搬家文 move from yahoo blog , Day 6 )

(本文譯自 Quad Spot What are the best capacitors for Audio?

電容器的品質,特別是當他們在信號路徑上,對音響電路的聲音品質有很大的影響。
決定電容器品質的因素有很多,其中有些在音響應用上非常重要:
  • 誤差值和實際電容值(這對濾波器用途很重要)
  • 電容值與頻率的關聯性(1000 Hz 1 μF不代表 20 KHz 1 μF
  • 內部電阻(ESR
  • 漏電流(leakage current
  • 老化(那些參數隨著時間會如何變化?)
最佳電容器的選擇,取決於電路中的用途和所需要的電容值。

1 pF 1 nF 範圍:高頻管理與回授電路 HF management and feedback circuits
這個範圍主要用在音響電路中的消除高頻,或是為了回授的目的,就像 Quad 606 擴大機的連接一樣。這範圍的最佳選擇是銀雲母電容器(Silvered Mica capacitors。它們的誤差值非常好(可以到 1%),還有很低的失真和噪音,不過相當貴。MKS MKP 是不錯的替代品。而陶瓷電容器則應該避免用在信號路徑上,因為可能引起達 1% 的非線性失真。

                                                      


1 nF 1 μF:耦合,反耦合與抑制震盪 Couplingdecoupling and supression of oscillation
這些大多用在音響電路 當級間存有 DC 電壓差時 用以消除震盪或寄生的高頻 也用在回授電路中 一般都使用薄膜 film)電容器 甚至到 4.7 μF 也是。最佳的選擇是 Polystyrol / StyreneMKS),例如 Wima;或者 PolypropyleneMKP),例如,VishayPolyerhyleneMKT)是較低成本的替代選擇(不過我們這裡講的是幾分錢的差異)。

                                                      


1 μF 以上:電源供應,輸出電容器,濾波器,反耦合   Power suppliesoutput capacitors filtersdecoupling
這個範圍多使用電解電容器。好處是它的高電容值(可以到 1 Farad),不過也有一些缺點:

l           電解電容器有容易老化和變乾的問題。十年或再久一點的時間後,油會漸漸變乾,而重要的參數如 ESR 也會跟著改變。每十年應該更換新的,要不然對聲音會有負面的影響。
l           有極性。電解電容器的直流跨電壓,至少應該要有 1 V 以上,否則非線性失真會增加達 1% 以上。

                                                        

當設計耦合電路時,常常會藉著計算時間常數(R x C),讓電容值降低到 1 μF以下,如此便可以選用薄膜電容器,避開在信號路徑上使用電解電容器。如果無法做到這點,那麼至少要有 1V DC電壓跨在電解質上是很重要的,而且要選用品質好的電容器(BHC AerovoxNichiconEpcosPanasonic …)。

避免使用雙極性電容器,它們事實上是兩個電解電容器反向串聯,得到兩倍電容值。這違反了「少就是好」的 high - end 哲學。許多例子的極化現象可以被計算或測量到。

在對稱電源供應的運算放大電路中,這常會造成問題,因為只有(低)補償電壓可以提供極化。這種情形,因為 op amp 的高輸入電阻,低電容值常是可行的,因此我們可以選用薄膜電容器,或者以導線連接取代電容器。

每一次的應用,以最佳選擇方案配合,可以得到最好的聲音品質。投資好品質的電容器,比起其他元件對聲音品質更有正面效益。


Comment by Joost

在公司裡我們曾討論鉭質和其他極性電容器。 我發現這個主題有兩份很好的文件,一份是 C. Bayeman 所寫,另一份是 W.Jung 所作。兩份文件都在我們的網頁下載區(是理論與實務兼具的報告)。

雖然這兩份文件都是「舊」的,我找不到任何夠品質的現代文件(歡迎指教!)。 大部分關於這個主題的意見都是以這兩份研究為基礎的。

一篇荷文雜誌 Elektor 的最近文章裡,他們測量了用在 Op 功率擴大機輸入級(是的,他們真的這樣幹!每聲道 32 NE5532)的電解電容器。因為與薄膜電容器相比之下的失真,他們捨棄不用了。這個失真可以用兩個電容器,背對背相連而降低,正如 Jung Bateman 曾經發現過的。

Bateman 發現鉭質電容器的高度失真,而拒絕將它使用在音響用途上。Jung 也曾筆記這種高失真,不過以某種特殊技術,它們可以差強人意地運作。

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