La distorsione nei condensatori

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MarioBon
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Re: La distorsione nei condensatori

#1 Messaggio da MarioBon »

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un condensatore è formato da due piastre (armature) separate da una certa distanza. Tra le due piastre si interpone il dielettrico che può essere di molti tipi (da carta e olio a materie plastiche). Il dielettrico conferisce le proprietà al condensatore.

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Circuito equivalente semplificato (sinistra) e con effetto memoria di un condensatore con perdite ed effetto induttivo.

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Per il condensatore d 15uF 100 V la massima tensione sinusoidale (50 Vrms) è sopportata fino a 700 Hz e poi cade a 10 Vrms a 7000 Hz. Se la temperatura aumenta la regione di funzionamento lineare si restringe ulteriormente. Superando i limiti si entra in una regione di funzionamento non lineare. Questa è la principale causa di distorsione. La tensione applicabile ai capi di un condensatore è molto minore della tensione di isolamento da cui la necessità di utilizzare condensatori con isolamento molto elevato.

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Nei condensatori la componente induttiva e la componente capacitivo generano una frequenza di risonanza a frequenza tanto più bassa quanto è più alta la capacità. Oltre una certa frequenza il condensatore si comporta come una induttanza. Per questo motivo si usa porre in parallelo ad un condensatore (specie elettrolitico) un condensatore plastico (un decime del valore o meno).

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THD+N in fun<ione dell frequenza per un condensatore elettrolitico da 100µF su un carico di 1& Ohm. Per un condensatore al tantalio la distorsione è ancora più alta.

Nel condensatore agiscono almeno due forza:
- l'attrazione tra le piastre
- la forza che trascina il dielettrico tra le piastre
Questo rende la capacità del condensatore dipendente dalla tensione applicata e questo produce distorsione.

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Distorsione THD+N in funzione della frequenza per un filtro passa alto a 1000 Hz realizzato con un condensatore al poliestere. Si nota l’incremento di distorsione a bassa frequenza.
La distorsione è bassa, con i filtri attivi è ancora più bassa.
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Re: La distorsione nei condensatori

#2 Messaggio da MarioBon »

Alcuni produttori indicano la variazione della capacità in funzione della tensione in un grafico. Colloms ha misurato le vibrazioni dei condensatori con un accelerometro individuando una risonanza principale attorno a 5000 Hz (ma la massa dell’accelerometro non era trascurabile rispetto alla massa del condensatore quindi la misura non è affidabile). La componente induttiva è causa di risonanza elettrica.
Nei condensatori plastici da 100 uF e più le vibrazioni meccaniche sono avvertibili (basta sbatterli tra loro).
Un buon condensatore deve essere meccanicamente molto solido (non deve vibrare) deve avere una tensione di isolamento almeno dieci volte più alta del segnale alternato e sarebbe meglio se fosse di poliestere.

Gli accoppiamenti in continua nelle elettroniche possono indurre una quantità di distorsione pari a quella prodotta da un ottimo convertitore AD. Per ridurre la tensione ai capi di un condensatore di disaccoppiamento è opportuno abbassare di dieci volte la frequenza di passa lato. Per esempio invece di limitare la banda passante a 20 Hz la si limita a 2 Hz. Questo potrebbe essere un motivo per cui certi convertitori a basso costo presentano differenze qualitative rispetto ai modelli più costosi. Al contrario potrebbe anche spiegare perchè certi convertitori costosi suonino come quelli economici.

Si noti che la distorsione armonica implica la presenza di intermodulazione che è maggiore della distorsione armonica e molto più fastidiosa.

I dati presentati sono stati copiati dai data sheet della Vishy. Vale la regola generale: la qualità di un dispositivo è inversamente proporzionale al numero di specifiche presenti nei data sheet,
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Re: La distorsione nei condensatori

#3 Messaggio da MarioBon »

Attenzione: la distorsione del condensatore dipende dalla tensione ai suoi capi.

Nei condensatori in serie al segnale la tensione ai capi del condensatore è minima nella banda passante (e con essa anche la distorsione).

Nei condensatori in parallelo al segnale la tensione è massima nella banda passante.

Quindi non è vero che i condensatori in parallelo distorcano meno di quelli in serie: è il contrario. Si devono usare condensatori di qualità sia in serie che in parallelo.
In un filtro crossover a due vie (privo di resistene, il condensatore in serie al tweeter ed in parallelo al woofer sono sottoposti alla stessa tensione di picco (su bande di frequenza diverse).
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Re: La distorsione nei condensatori

#4 Messaggio da Interference »

Scott Hinson (AES member) ha scritto due note sui condensatori nei crossover:
- https://drive.google.com/file/d/1M279L1 ... _DxOY/view
- https://drive.google.com/file/d/1M5m2q2 ... cCIWo/view
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Re: La distorsione nei condensatori

#5 Messaggio da Interference »

Alcuni amplificatori hanno grossi elettrolitici di accoppiamento sull'uscita.

Un tempo quando non era possibile avere stadi di uscita bipolari, a causa della mancanza di transistor complementari adeguati, era abbastanza comune. È il caso del Quad 303, che è peraltro considerato un progetto "ben suonante" (qualsiasi cosa voglia dire).

Rod Elliott ha un articolo a riguardo dove si discute anche l'effetto del condensatore in uscita https://sound-au.com/articles/single-supply.htm

Oggi si vedono per lo più su piccoli amplificatori in classe AB destinati ad essere alimentati da una tensione unipolare, come i chip TDA2030, TDA2050 etc.
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Re: La distorsione nei condensatori

#6 Messaggio da MarioBon »

Il condensatore di uscita da 2200 uF taglia a 9 Hz su 8 Ohm e a 18 su 4 Ohm.
Per limitare i danni del condensatore in uscita si possono fare 4 cose
- aumentare il valore
- aumentare la Tensione di lavoro
- collegargli in parallelo un condensatore plastico (tipo 33 è 47 uF)
- mettere all'ingresso dell'ampli un filtro passa alto che limita la banda passante in modo che la tensione ai capi del condensatore di uscita sia minima.

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a destra un modo per raddoppiare la tensione di lavoro (e rendere il condensatore non polarizzato).
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