De verschillen tussen audio-condensatoren gemeten

Verdacht gedrag

Ik doe de aanname dat hoge diëlectrische absorptie niet altijd ernstig is, omdat zilver-mica condensatoren er in extreme mate last van hebben en er toch zéér goed klinkende RIAA-netwerken mee te produceren zijn. In later uitgevoerde metingen naar residuele vervorming, produceerde de hoge diëlectrische absorptie geen hoge residuen, maar ik blijf het toch verdacht vinden totdat bewezen wordt dat het onschadelijk is.

Metingen op DC-lekkage zouden nergens invloed op mogen hebben, omdat de weerstand zeer hoog zou moeten zijn in een willekeurige signaalcondensator. Ze geven echter wel een interessante indicatie over de opbouw van condensatoren. Materialen met een hogere diëlectrische constante hebben minder oppervlakte nodig en in dat geval zal de lekkage bijna onmeetbaar laag zijn.

Materialen met een lagere diëlectrische constante zoals Teflon, hebben (ondanks de fundamentele hoge weerstand) zoveel meer oppervlakte, dat de geringste besmetting of verontreiniging een DC-lekkage kan veroorzaken. DC-lekkage is waarschijnlijk een goede meting voor kwaliteitscontrole, maar is niet relevant bij audio.  De condensatoren met een lagere max. werkspanning, werden gemeten bij 50 VDC in plaats van bij 100 VDC.

Condensatoren gemetenGR 716c internals

Foliecondensatoren hebben over het algemeen uitstekende mogelijkheden op het gebied van hoge frequenties, maar dit wordt vaak teniet gedaan door de grote omvang van het lichaam en de lange leads. Je zult merken dat de kleine radiale Panasonic condensator een veel hogere eigen-resonantie heeft (9.7 MHz) dan de Audience condensator (4,5 MHz).

Dit is niet te wijten aan een mindere kwaliteit van de high-end Teflon condensator, maar meer aan de lengte van de leads, die enkele centimeters lang zijn en niet konden worden aangesloten in de buurt van het lichaam.

De Panasonic condensator daarentegen, heeft leads met een lengte van een fractie van een centimeter en het lichaam is kleiner.  Als je prestaties verwacht in de hogere frequentieranges (misschien niet voor geluid, maar om de stabiliteit van halfgeleiders met een hoge bandbreedte te handhaven), dan moet de grootte van het lichaam en lengte van de leads tot een absoluut minimum beperkt worden.

Bypass

Voor bypass doeleinden verslaan de ‘surface mount’ typen de axiale typen elke keer opnieuw. Een vaak verwaarloosde parameter is de hoeveel capaciteit die een condensator presenteert aan nabij gelegen objecten. Een fysiek grote condensator zal een aanzienlijke capaciteit hebben tussen de buitenste elektrode en de omliggende onderdelen.

Hierdoor kunnen ook ongewenste koppelingen met een grondvlak ontstaan. Minder fijn is dat de condensator niet kan worden ingepakt in hetzelfde prachtige diëlectrum als waarmee het werd gebouwd, maar het kan heel goed in polyester worden ingepakt, ongeacht wat het gebruikte diëlectrum is. Hieruit volgt dat bij een ongewenste parasitaire capaciteit de kwaliteit slecht kan zijn.

Het zou een betere meetopstelling vereisen om een betrouwbare DF meting te krijgen voor deze lage waarden. Hiervoor zijn 3 strikt afgeschermde aansluitingen binnen een afgesloten meetkamer nodig, dus dat is genegeerd in deze meetsessie. Onervaren ontwerpers simuleren vaak circuits in Spice, maar ze houden zelden rekening met de extra capacitieve en inductieve koppelingen die nou eenmaal bestaan in echte fysieke circuits.

Voor wat dat betreft, is er geen vervanging voor praktijkervaring. Als je dus een precisienetwerk wilt bouwen, hou dan rekening met parasitaire capaciteit. De capaciteit tussen een metalen plaat en de in test staande condensator, wordt gemeten met de condensatorleads kortgesloten, waarbij de grootste zijde (qua oppervlak) van de condensator in aanraking wordt gebracht met de metalen plaat. De gepaarde Philips condensatoren zijn een speciaal geval, omdat het paar niet goed in contact kan worden gebracht met de plaat.

Work-around

Als work-around wordt een losse Philips condensator langs alle zijvlakken gehouden om de maximale parasitaire waarde te vinden. Daarna is de aangetroffen waarde verdubbeld om het paar te representeren.

Alle metingen zijn uitgevoerd bij 1 kHz in een serie model. Alle geteste condensatoren vertonen slechts een paar pF aan de metalen plaat, dus in een normale audio-frequentienetwerk applicatie is er weinig aan de hand.

Maar als een condensator met gelijke parasitaire capaciteit wordt gebruikt over een feedback-weerstand van een Opamp of op de zeer hoge Grid-impedantie van een buis, dan zou deze hoeveelheid capaciteit toch zorgvuldig moeten worden overwogen. (ja, ik vergat de keramische condensator te meten, maar als het lichaam klein is, moet de capaciteit ook klein zijn).

Het laatste te behandelen onderwerp is het brugresidu. Dit wordt gemeten met een Schering-brug, een oude General Radio Corp 716C. Deze heb ik gekozen vanwege de hoge mate van instelbaarheid van de weerstanden in de brugarmen, die tevens hoge kwaliteit luchtcondensatoren zijn.

Er zijn ook enkele bereik- en instelelementen die polystyreen- en zilver-mica condensatoren bevatten, maar over het algemeen draagt de brug zelf bijna niet bij tot een niet-lineariteit of een vervorming bij een meting. Normaal gezien wordt een traditionele brug gebalanceerd met behulp van een getunede nul-detector.

Eén frequentie wordt toegevoerd en alles behalve die frequentie wordt uitgefilterd als we naar de uitgang kijken.

Op die manier is de signaal-/ruisverhouding enorm en kan dan worden gemeten met een hoge nauwkeurigheid, zonder dat ik mij zorgen hoef te maken over brom en ruis. Maar ook zonder de output te filteren werkt de brug nog steeds prima.

In feite werden de eerste bruggen gebalanceerd met niets meer dan een gevoelige hoofdtelefoon als detector. Zonder filtering zie je overigens een merkwaardig fenomeen: sommige condensatoren kunnen gebalanceerd worden tot een veel diepere nul dan andere.

Peter Gelder

Peter Gelder is een enthousiast zelfbouwer van buizenversterkers. Daarnaast is hij actief in de weer met streaming audio. Het liefst in een zo hoog mogelijk resolutie.

Eén gedachte over “De verschillen tussen audio-condensatoren gemeten

  • 07 juni 2017 om 10:00
    Permalink

    De stellingen zijn erg kort door de bocht. Als een goede niet tegengekoppelde buizenversterker met een goede transistor in serie geschakeld wordt zal enige niet storende vervorming van de buis hoorbaar zijn, maar het ruimtelijke beeld zal vervlakken en het geheel klinkt sterk naar de transistorversterker. Dit geeft aan dat vervormingsmetingen weinig zeggen over de hoorbare vervorming. Een keten van versterkers (phono, pre, eindversterker) zal klinken als de slechtste schakel. Zodra in een transistorset een buis geplaatst wordt geeft dat weinig, meestal niet storend, klankverschil. Zodra een transistor in een buizenset geplaatst wordt tast dat direct de diepte aan.
    Alles is te meten, als we weten wat we zoeken. Dat laatste is het probleem. Onze oren reageren blijkbaar anders dan een meetinstrument.

    Beantwoorden

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *