Capacitor (CAP) adalah komponen penting dalam sistem audio. Mereka memiliki faktor tegangan, arus dan bentuk yang berbeda. Untuk memilih kapasitor mana yang terbaik untuk suara, moderator perlu memahami semua parameter CAP. Integritas sinyal audio sangat tergantung pada pilihan kapasitor. Oleh karena itu, ketika memilih perangkat yang tepat, semua faktor penting harus dipertimbangkan.
Parameter CAP audio dioptimalkan secara khusus untuk aplikasi kinerja tinggi dan menawarkan saluran audio yang lebih efisien daripada komponen standar. Jenis kapasitor yang umum digunakan dalam saluran audio adalah elektrolit aluminium dan CAP film, dan kapasitor mana yang terbaik untuk suara dalam kondisi tertentu tergantung pada sirkuit dan perangkat yang digunakan: pengeras suara, pemutar CD dan alat musik, gitar bass danlainnya.
Sejarah kapasitor suara
Kapasitor adalah salah satu komponen elektronik tertua. Konduktor listrik ditemukan pada tahun 1729. Pada tahun 1745, penemu Jerman Ewald Georg von Kleist menemukan kapal Leiden yang menjadi CAP pertama. Fisikawan Pieter van Müssenbrook, seorang fisikawan di Universitas Leiden, menemukan toples Leiden sendiri pada tahun 1746.
Saat ini, toples Leiden adalah wadah kaca yang dilapisi dengan foil logam di dalam dan luar. CAP berfungsi sebagai sarana untuk menyimpan listrik, dan kapasitor mana yang terbaik untuk suara akan tergantung pada kapasitansi, karena semakin besar angka ini, semakin banyak listrik yang akan disimpan. Kapasitansi tergantung pada ukuran pelat yang berlawanan, jarak antara pelat dan sifat isolator di antara mereka.
Kapasitor yang digunakan dalam amplifier audio tersedia dalam beberapa jenis, seperti CAP umum dengan foil logam untuk kedua pelat dan kertas yang diresapi di antara keduanya. Kapasitor kertas metalisasi (MP), juga disebut CAP kertas minyak dan kapasitor lapisan tunggal kertas metalisasi (MBGO) untuk audio, yang digunakan di sirkuit AC, DC, dan pulsa.
Kemudian, mylar (poliester) dan isolator sintetis lainnya menjadi lebih umum. Pada 1960-an, CAP logam dengan mylar menjadi sangat populer. Dua kekuatan perangkat ini adalah ukurannya yang lebih kecil dan fakta bahwa mereka dapat menyembuhkan diri sendiri. Hari ini, ini adalah kapasitor terbaik untuk suara, mereka digunakan di hampir setiap perangkat elektronik. Karena besarnya volume perdagangan dan produksi kapasitor jenis ini, harganya cukup murah.
Jenis CAP lainnya adalah elektrolitik dengan desain khusus dengan nilai dominan tinggi dan sangat tinggi mulai dari 1 uF hingga beberapa puluh ribu uF. Mereka terutama digunakan untuk decoupling atau penyaringan di catu daya. Yang paling umum dalam desain amplifier adalah Mylar metalisasi atau kapasitor poliester (MKT). Amplifier berkualitas lebih tinggi kebanyakan menggunakan metalized polypropylene (MPP).
Teknologi komponen
Teknologi CAP sangat menentukan karakteristik perangkat, dan kapasitor mana yang terbaik untuk suara bergantung pada kelas peralatan. Produk kelas atas memiliki toleransi yang ketat dan lebih mahal daripada kapasitor serba guna. Selain itu, CAP berkualitas tinggi tersebut dapat digunakan kembali. Sistem audio berkualitas tinggi memerlukan CAP berkualitas tinggi untuk menghasilkan kualitas suara kelas atas.
Kinerja, atau bagaimana kapasitor mempengaruhi suara, sangat bergantung pada bagaimana kapasitor disolder ke PCB. Solder menekankan komponen pasif, yang dapat menyebabkan tegangan piezoelektrik dan retak pada CAP yang dipasang di permukaan. Saat menyolder kapasitor, Anda harus menggunakan urutan penyolderan yang benar dan mengikuti rekomendasiprofil.
Semua kapasitor audio mylar tidak terpolarisasi, artinya tidak perlu diberi label positif atau negatif. Hubungan mereka dalam rantai tidak masalah. Mereka lebih disukai di sirkuit audio berkualitas tinggi karena kehilangan yang rendah dan distorsi yang berkurang ketika ukuran produk memungkinkan.
Jenis polikarbonat metalisasi MKC hampir tidak digunakan lagi. Diketahui bahwa jenis ERO MKC masih banyak digunakan karena memiliki suara musik yang seimbang dengan warna yang sangat sedikit. Jenis MKP memiliki suara yang lebih cerah serta jangkauan suara yang lebih luas.
Jenis kapasitor MKV yang sedikit diketahui adalah CAP polipropilen metalisasi dalam minyak. Ini adalah kapasitor terbaik untuk audio karena memiliki karakteristik yang lebih kuat daripada kertas logam berlapis minyak.
Kualitas elemen pasif
Kapasitor, terutama saat berada di jalur sinyal keluaran, sangat mempengaruhi kualitas suara sistem audio.
Ada beberapa faktor yang menentukan kualitas CAP, tidak diragukan lagi sangat penting untuk audio:
- Toleransi dan kapasitas aktual diperlukan untuk digunakan dalam filter.
- Kapasitas versus frekuensi, jadi 1 mikrofarad pada 1.000 Hz tidak berarti 1 mikrofarad pada 20 kHz.
- Resistensi internal (ESR).
- Arus bocor.
- Penuaan adalah faktor yang akan berkembang seiring waktu untuk produk apa pun.
Pilihan terbaik dari aplikasi kapasitor tergantung pada aplikasi di sirkuit dan kapasitansi yang dibutuhkan:
- Berkisar dari 1 pF hingga 1 nF - rangkaian kontrol dan umpan balik. Rentang ini terutama digunakan untuk menghilangkan noise frekuensi tinggi pada saluran audio atau untuk tujuan umpan balik seperti jembatan amplifier Quad 606. Kapasitor SGM dalam audio adalah pilihan terbaik dalam rentang ini. Ini memiliki toleransi yang sangat baik (hingga 1%) dan distorsi dan noise yang sangat rendah, tetapi cukup mahal. ISS atau MCP adalah alternatif yang baik. CAP keramik harus dihindari pada jalur sinyal karena dapat menyebabkan distorsi non-linier tambahan hingga 1%.
- Dari 1 nF ke 1 uF - kopling, decoupling, dan peredam getaran. Mereka paling sering digunakan dalam sistem audio dan juga antara tahap di mana ada perbedaan tingkat DC, penghapusan getaran dan di sirkuit umpan balik. Biasanya, kapasitor film akan digunakan dalam kisaran ini hingga 4,7 mikrofarad. Pilihan kapasitor terbaik untuk suara dan audio adalah polystyrene (MKS), polypropylene (MKP). Polyethylene (MKT) adalah alternatif biaya yang lebih rendah.
- 1 dan di atasnya - catu daya, kapasitor keluaran, filter, insulasi. Keuntungannya adalah kapasitansi yang sangat tinggi (hingga 1 farad). Tapi ada beberapa kelemahan. CAP elektrolit dapat mengalami penuaan dan pengeringan. Setelah 10 tahun atau lebih, oli mengering dan faktor penting seperti perubahan ESR. Mereka terpolarisasi dan harus diganti setiap 10 tahun atau mereka akan mempengaruhi suara secara negatif. Saat merancang sirkuit penghubung elektrolit padamasalah saluran sinyal sering dapat dihindari dengan menghitung ulang konstanta waktu (RxC) untuk kapasitansi rendah di bawah 1 mikrofarad. Ini akan membantu menentukan kapasitor elektrolitik mana yang terbaik untuk suara. Jika ini tidak memungkinkan, penting bahwa elektrolitnya kurang dari 1V DC dan CAP berkualitas tinggi (BHC Aerovox, Nichicon, Epcos, Panasonic) digunakan.
Dengan memilih solusi terbaik untuk setiap program, pengembang dapat mencapai kualitas suara terbaik. Berinvestasi dalam CAP berkualitas tinggi memiliki efek positif pada kualitas suara lebih dari komponen lainnya.
Menguji elemen CAP untuk aplikasi
Ada pemahaman umum bahwa CAP yang berbeda dapat mengubah kualitas suara aplikasi audio dalam kondisi yang berbeda. Kapasitor mana yang akan dipasang, di sirkuit apa dan dalam kondisi apa - tetap menjadi topik yang paling banyak dibahas di antara para spesialis. Itulah mengapa lebih baik tidak menemukan kembali roda dalam topik yang rumit ini, tetapi menggunakan hasil tes yang telah terbukti. Beberapa sirkuit audio cenderung berukuran sangat besar, dan kontaminasi di lingkungan audio seperti ground dan sasis dapat menjadi masalah kualitas yang besar. Direkomendasikan untuk menambahkan non-linier dan distorsi alami pada pengujian dengan menguji residu jembatan dari awal.
| Dielektrik | Polistirena | Polistirena | Polypropylene | Poliester | Silver-mica | Keramik | Polycarb |
| Suhu | 72 | 72 | 72 | 72 | 72 | 73 | 72 |
| Tingkat tegangan | 160 | 63 | 50 | 600 | 500 | 50 | 50 |
| Toleransi % | 2.5 | 1 | 2 | 10 | 1 | 10 | 10 |
| Kesalahan % | 2, 18% | 0, 28% | 0, 73% | -7, 06% | 0, 01% | -0, 09% | -1, 72% |
| Penghamburan | 0,000053 | 0,000028 | 0,000122 | 0,004739 | 0,000168 | 0,000108 | 0,000705 |
| Penyerapan | 0, 02% | 0, 02% | 0, 04% | 0, 23% | 0, 82% | 0, 34% | n / |
| DCR, 100 V | 3.00E + 13 | 2.00E + 15 | 3.50E + 14 | 9.50E +10 | 2.00E + 12 | 3.00E + 12 | n / |
| Fase, 2 MHz | -84 | -84 | -86 | -84 | -86 | -84 | n / |
| R, 2 MHz | 6 | 7, 8 | 9, 2 | 8, 5 | 7, 6 | 7, 6 | n / |
| Resolusi asli, MHz | 7 | 7, 7 | 9, 7 | 7, 5 | 8, 4 | 9, 2 | n / |
| Jembatan | rendah | rendah | sangat rendah | tinggi | rendah | rendah | tinggi |
Karakteristik model
Dalam kasus yang ideal, perancang akan mengharapkan kapasitor sama persis dengan nilai desainnya, sementara sebagian besar parameter lainnya adalah nol atau tak terhingga. Pengukuran kapasitansi utama tidak terlihat di sini karena bagian-bagiannya biasanya dalam toleransi. Semua CAP film memiliki koefisien suhu yang signifikan. Oleh karena itu, untuk menentukan kapasitor film mana yang terbaik untuk suara, dilakukan pengujian dengan instrumen laboratorium.
Koefisien difusi berguna dalam mengevaluasi efisiensi catu daya elektrolitik. Efek pada kinerja sonik CAP pensinyalan ini tidak konsisten dan mungkin cukup kecil. Angka tersebut mewakili kerugian internal dan dapat diubah menjadi resistansi seri efektif (ESR) jika diinginkan.
ESR bukan nilai konstan, tetapi cenderung sangat rendah pada kapasitor berkualitas tinggi sehingga tidak banyak berpengaruh pada kinerja rangkaian. Jika sirkuit resonansi Q tinggi dibangun, maka itu akan menjadi cerita yang sama sekali berbeda. Namun, faktor disipasi yang rendah merupakan ciri dielektrik yang baik, yang dapat menjadi petunjuk yang baik dalam penelitian lebih lanjut.
Penyerapan dielektrik mungkin lebih mengkhawatirkan. Ini adalah masalah utama dengan komputer analog awal. Penyerapan dielektrik yang tinggi dapat dihindari, sehingga kapasitor audio mika dapat menyediakan jaringan RIAA dengan audio yang sangat baik.
Pengukuran kebocoran DC seharusnya tidak mempengaruhi apa pun, karena resistansi kapasitor sinyal apa pun harus sangat tinggi. Dengan bahan dielektrik yang lebih tinggi, luas permukaan yang dibutuhkan lebih sedikit dan kebocoran hampir dapat diabaikan.
Untuk bahan dengan konstanta dielektrik yang lebih rendah seperti Teflon, meskipun resistivitas dasarnya tinggi, mungkin perluluas permukaan yang besar. Kemudian kebocoran dapat disebabkan oleh kontaminasi atau kotoran sekecil apa pun. Kebocoran DC mungkin merupakan kontrol kualitas yang baik, tetapi tidak ada hubungannya dengan kualitas suara.
Komponen parasit yang tidak diinginkan
Transistor, sirkuit terpadu, dan komponen aktif lainnya memiliki dampak signifikan pada kualitas sinyal audio. Mereka menggunakan daya dari sumber arus untuk mengubah karakteristik sinyal. Tidak seperti komponen aktif, komponen pasif ideal tidak mengkonsumsi daya dan tidak mengubah sinyal.
Dalam rangkaian elektronik, resistor, kapasitor, dan induktor sebenarnya berperilaku seperti komponen aktif dan mengkonsumsi daya. Karena efek palsu ini, mereka dapat mengubah sinyal audio secara signifikan, dan pemilihan komponen yang cermat diperlukan untuk meningkatkan kualitas. Permintaan yang terus meningkat akan peralatan audio dengan kualitas suara yang lebih baik memaksa produsen CAP untuk memproduksi perangkat dengan kinerja yang lebih baik. Hasilnya, kapasitor modern untuk digunakan dalam aplikasi audio memiliki kinerja yang lebih baik dan kualitas suara yang lebih tinggi.
Efek CAP palsu dalam rangkaian akustik terdiri dari resistansi seri ekivalen (ESR), induktansi seri ekivalen (ESL), sumber tegangan seri akibat efek Seebeck, dan penyerapan dielektrik (DA).
Penuaan yang khas, perubahan kondisi operasi, dan karakteristik khusus membuat komponen parasit yang tidak diinginkan ini menjadi lebih sulit. Setiap parasitkomponen mempengaruhi kinerja sirkuit elektronik dengan cara yang berbeda. Untuk mulai dengan, efek resistensi menyebabkan kebocoran DC. Pada amplifier dan rangkaian lain yang mengandung komponen aktif, kebocoran ini dapat menyebabkan perubahan tegangan bias yang signifikan, yang dapat mempengaruhi berbagai parameter, termasuk faktor kualitas (Q).
Kemampuan kapasitor untuk menangani riak dan melewatkan sinyal frekuensi tinggi bergantung pada komponen ESR. Tegangan kecil dibuat pada titik di mana dua logam berbeda terikat karena fenomena yang dikenal sebagai efek Seebeck. Baterai kecil karena termokopel parasit ini dapat secara signifikan mempengaruhi kinerja sirkuit. Beberapa bahan dielektrik adalah piezoelektrik dan kebisingan yang mereka tambahkan ke kapasitor disebabkan oleh baterai kecil di dalam komponen. Selain itu, CAP elektrolitik memiliki dioda parasit yang dapat menyebabkan perubahan bias atau karakteristik sinyal.
Parameter yang mempengaruhi jalur sinyal
Dalam sirkuit elektronik, komponen pasif digunakan untuk menentukan penguatan, membuat pemblokiran DC, menekan gangguan catu daya, dan memberikan bias. Komponen murah dengan dimensi kecil biasanya digunakan pada sistem audio portabel.
Kinerja kapasitor audio polypropylene nyata berbeda dari komponen ideal dalam hal ESR, ESL, penyerapan dielektrik,arus bocor, sifat piezoelektrik, koefisien temperatur, toleransi dan koefisien tegangan. Meskipun penting untuk mempertimbangkan parameter ini saat merancang CAP untuk digunakan dalam jalur sinyal audio, dua yang memiliki dampak terbesar pada jalur sinyal disebut sebagai faktor tegangan dan efek piezoelektrik terbalik.
Baik kapasitor maupun resistor menunjukkan perubahan karakteristik fisik seiring dengan perubahan tegangan yang diterapkan. Fenomena ini biasanya disebut sebagai faktor stres, dan bervariasi tergantung pada kimia, desain, dan jenis CAP.
Efek piezo terbalik mempengaruhi peringkat listrik kapasitor untuk penguat suara. Dalam amplifier audio, perubahan nilai listrik komponen ini menghasilkan perubahan penguatan tergantung pada sinyal. Efek non-linear ini menghasilkan distorsi suara. Efek piezoelektrik terbalik menyebabkan distorsi audio yang signifikan pada frekuensi yang lebih rendah dan merupakan sumber utama faktor tegangan pada CAP keramik Kelas II.
Tegangan yang diterapkan ke CAP mempengaruhi kinerjanya. Dalam kasus CAP keramik kelas II, kapasitansi komponen berkurang seiring dengan peningkatan tegangan DC positif yang diterapkan. Jika tegangan AC tinggi diterapkan padanya, kapasitansi komponen berkurang dengan cara yang sama. Namun, ketika tegangan AC rendah diterapkan, kapasitansi komponen cenderung meningkat. Perubahan kapasitas ini dapat secara signifikan mempengaruhi kualitassinyal audio.
Distorsi harmonik total THD
THD kapasitor audio tergantung pada bahan dielektrik komponen. Beberapa dari mereka dapat memberikan kinerja THD yang mengesankan, sementara yang lain dapat menurunkannya secara serius. Kapasitor poliester dan kapasitor elektrolit aluminium termasuk di antara CAP yang memberikan THD terendah. Dalam hal bahan dielektrik kelas II, X7R menawarkan kinerja THD terbaik.
CAP untuk digunakan dalam peralatan audio umumnya diklasifikasikan menurut aplikasi yang digunakan. Tiga aplikasi: jalur sinyal, tugas fungsional, dan aplikasi pendukung voltase. Memastikan bahwa kapasitor MKT audio yang optimal digunakan di ketiga area ini membantu meningkatkan nada keluaran dan mengurangi distorsi audio. Polypropylene memiliki faktor hamburan yang rendah dan cocok untuk ketiga area tersebut. Meskipun semua CAP yang digunakan dalam sistem audio memengaruhi kualitas suara, komponen di jalur sinyal memiliki dampak terbesar.
Menggunakan kapasitor kelas audio berkualitas tinggi dapat sangat mengurangi penurunan kualitas suara. Karena linearitasnya yang sangat baik, kapasitor film biasanya digunakan di jalur audio. Kapasitor audio non-polar ini ideal untuk aplikasi audio premium. Dielektrik yang biasa digunakan dalam desain kapasitor film dengan kualitas suara untukpenggunaan jalur sinyal termasuk poliester, polipropilen, polistirena, dan polifenilen sulfida.
CAP untuk digunakan dalam preamplifier, konverter digital-ke-analog, konverter analog-ke-digital, dan aplikasi serupa secara kolektif diklasifikasikan sebagai kapasitor referensi fungsional. Meskipun kapasitor audio non-polarisasi ini tidak berada di jalur sinyal, mereka juga dapat menurunkan kualitas sinyal audio secara signifikan.
Kapasitor, yang digunakan untuk mempertahankan tegangan pada peralatan audio, memiliki efek minimal pada sinyal audio. Bagaimanapun, perawatan diperlukan saat memilih CAP yang mempertahankan voltase untuk peralatan kelas atas. Menggunakan komponen yang dioptimalkan untuk aplikasi audio membantu meningkatkan kinerja sirkuit audio.
Blok dielektrik pelat polistirena
Kapasitor polistirena dibuat dengan melilitkan blok dielektrik pipih, mirip dengan blok elektrolitik, atau dengan meletakkan dalam lapisan yang berurutan, seperti buku (film-foil terlipat). Mereka terutama digunakan sebagai dielektrik dalam berbagai plastik seperti polipropilen (MKP), poliester/mylar (MKT), polistirena, polikarbonat (MKC) atau Teflon. Aluminium kemurnian tinggi digunakan untuk pelat.
Tergantung pada jenis dielektrik yang digunakan, kapasitor diproduksi dalam berbagai ukuran dan kapasitas dengan tegangan operasi. Dielektrik tinggiKekuatan poliester memungkinkan untuk membuat kapasitor elektrolitik terbaik untuk suara dalam ukuran kecil dan dengan biaya yang relatif rendah untuk penggunaan sehari-hari di mana kualitas khusus tidak diperlukan. Kapasitansi tersedia dari 1.000 pF hingga 4,7 mikrofarad pada tegangan operasi hingga 1.000 V.
Faktor kehilangan dielektrik poliester relatif tinggi. Untuk audio, polypropylene atau polystyrene dapat sangat mengurangi kehilangan dielektrik, tetapi perlu dicatat di sini bahwa harganya jauh lebih mahal. Polystyrene digunakan dalam filter/crossover. Salah satu kelemahan kapasitor polistiren adalah titik leleh dielektrik yang rendah. Inilah sebabnya mengapa kapasitor audio polipropilena biasanya berbeda satu sama lain, karena dielektrik dilindungi dengan memisahkan ujung solder dari badan kapasitor.
Teknologi FIM Kepadatan Energi Tinggi
TUTUP film berdaya tinggi menawarkan tiga kategori jenis ini: TRAFIM (standar dan khusus), FILFIM dan PPX. Teknologi FIM didasarkan pada konsep sifat penyembuhan diri terkontrol dari film metalisasi aluminium tersegmentasi.
Kapasitas dibagi menjadi beberapa juta elemen dasar, digabungkan dan dilindungi oleh sekering. Elemen dielektrik yang lemah diisolasi, dan sebelum meninju sekering, elemen yang rusak diisolasi, yang dengannya kapasitor terus bekerja secara normal tanpa korsleting atau ledakan, seperti halnya dengan elektrolit.kapasitor untuk suara.
Dalam kondisi yang menguntungkan, harapan hidup untuk jenis CAP ini tidak boleh melebihi 200.000 jam dan MTBF 10.000.000 jam. Bekerja seperti baterai, kapasitor ini mengkonsumsi sejumlah kecil kapasitas karena degradasi bertahap sel individu selama masa pakai komponen.
Seri TRAFIM dan FILFIM menawarkan pemfilteran berkelanjutan untuk voltase/daya tinggi (hingga 1kV). Kapasitas bervariasi:
- 610uF hingga 15625uF untuk TRAFIM standar;
- 145uF hingga 15460uF untuk TRAFIM khusus;
- 8.2uF hingga 475uF untuk FILFIM.
rentang tegangan DC adalah:
- 1.4KV hingga 4.2KV untuk TRAFIM standar;
- 1.3kV hingga 5.3kV untuk TRAFIM yang dipersonalisasi;
- dan dari 5,9 kV hingga 31,7 kV untuk FILFIM.
Kapasitor seri PPX menawarkan rangkaian lengkap solusi jaringan untuk penekanan GTO serta memblokir CAP, menawarkan kapasitansi dari 0,19uF hingga 6,4uF. Rentang tegangan untuk PPX berkisar dari 1600V hingga 7500V dengan induktansi diri yang sangat rendah.
kapasitor film untuk audio umumnya memiliki kinerja frekuensi tinggi yang sangat baik, tetapi ini sering kali dikompromikan oleh ukurannya yang besar dan panjang kabel yang panjang. Dapat dilihat bahwa kapasitor radial kecil Panasonic memiliki self-resonance yang jauh lebih tinggi (9,7 MHz) daripada Audience (4,5 MHz). Ini bukan karena tutup Teflon yang dipasang, tetapi karena panjangnya beberapa inci.dan tidak dapat menempel pada tubuh. Jika seorang desainer membutuhkan kinerja frekuensi tinggi untuk menjaga stabilitas pada semikonduktor bandwidth tinggi, kurangi ukuran dan panjang kabel seminimal mungkin.
Kinerja sirkuit audio sangat bergantung pada komponen pasif seperti kapasitor dan resistor. CAP yang sebenarnya mengandung komponen palsu yang tidak diinginkan yang dapat secara signifikan mengubah karakteristik sinyal audio. Kapasitor yang digunakan dalam jalur sinyal sangat menentukan kualitas sinyal audio. Oleh karena itu, pemilihan CAP yang cermat diperlukan untuk meminimalkan penurunan sinyal.
Kapasitor kelas audio dioptimalkan untuk memenuhi kebutuhan sistem audio berkualitas tinggi saat ini. Kapasitor film plastik untuk audio digunakan dalam sistem audio berkualitas tinggi dan memiliki berbagai aplikasi.
