Конденсаторы для усилителей (3. Разборки с керамикой)

Автор Игорь Рогов     aka  AudioKiller

Керамические конденсаторы - самые "противные" из всех. Про них заранее ничего неизвестно - ведь конденсаторы одного и того же типа могут быть изготовлены из разной керамики с совершенно различными свойствами!  Существует "закон рычага мироздания": выигрывая в чем-то одном, обычно проигрываешь в чем-то другом. В керамических конденсаторах выигрывая в размерах, проигрывают в термостабильности и линейности, т.к. в качестве диэлектрика используется сегнетокерамика. Причем по техническим условиям нормируется только ТКЕ (температурный коэффициент емкости), а вот линейность похоже никого не интересует. И распространено мнение, что термостабильные конденсаторы линейны, а вот нетермостабильные...

Только вот выходит, что и термостабильные керамические конденсаторы весьма и весьма нелинейны. Я наскреб по сусекам горсть конденсаторов и продолжаю их измерять. На это раз я попытаюсь найти связь между линейностью конденсатора и его остальными свойствами. К сожалению, тип конденсаторов продолжает оставаться неизвестным (за исключением К10-17а), поэтому вот их групповой портрет (рядом с каждым - порядковый номер, а конденсаторы одинаковой емкости разных типов имеют двойную нумерацию). Емкости от 1 мкФ до 750 пФ.

Я предположил, что линейность конденсаторов должна зависеть от их емкости (ведь маленькую емкость при маленьких габаритах получить легко, это для большой емкости приходится изворачиваться, запихивая ее в маленький корпус), типа и размера (ну тут тоже понятно: если не нужно миниатюрить - ставим качественную керамику). Особенно это относится к конденсаторам К10-17а - у них в одинаковых корпусах "помещаются" емкости от 100 пФ до 1 мкФ!!! А в корпусах разного размера сами "кристаллы" конденсаторов тоже разные (оба конденсатора по 0,1 мкФ; точно такие здесь исследуются, их номера 2-5 и 2-3):

Кроме того, конденсаторы разных типов (а типов этих промышленность выпускает немеряно! причем непонятно, в чем между ними разница, в справочниках - на эту тему ни гу-гу) могут иметь разные свойства.

Важно! Все конденсаторы измерены практически в одинаковых условиях (напряжение/частота)!

Поэтому все измерения сводим в общую таблицу (Внимание! на фото в таблице масштаб не соблюден! Реальные размеры - см. общее фото!).

№ п/п	Емкость	Внешний вид	Кг, К'г	Спектр искажений (в %)	ТКЕ, %/градус
1-1	1 мкФ		Кг = 2,7% К'г = 6,5%		-1,7
1-2	1 мкФ		Кг = 0,64% К'г = 2,2%		-1,15
1-3	1 мкФ		Кг = 0,51% К'г = 1,15%		-1,05
2-1	0,1 мкФ		Кг = 1,57% К'г = 4,3%		-0,59
2-2	0,1 мкФ		Кг = 0,68% К'г = 1,4%		-1,4
2-3	0,1 мкФ		Кг = 0,44% К'г = 1,16%		-1,73
2-4	0,1 мкФ		Кг = 0,51% К'г = 1,27%		-1,15
2-5	0,1 мкФ		Кг = 0,026% К'г = 0,057%		-0,18
3-1	0,022 мкФ		Кг = 1,17% К'г = 6,5%
3-2	0,022 мкФ		Кг = 0,88% К'г = 2,1%
3-3	0,022 мкФ		Кг = 0,16% К'г = 0,36%		-0,094
4	10 нФ		Кг = 0,08% К'г = 0,18%		-0,078
5	5,6 нФ		Кг = 0,0023% К'г = 0,009%		-0,1
6	3 нФ		Кг = 0,0018% К'г = 0,007%
7 8 9	2,4 нФ 1,5 нФ 750 пФ		Кг = 0,0017% К'г = 0,007%

Значения ТКЕ я измерил не для всех конденсаторов, но и этих чисел достаточно для предварительных выводов. Знак "минус" означает, что с ростом температуры емкость падает.

Выводы

1. Действительно, чем больше емкость и при этом чем меньше габариты, тем хуже линейность. Вот зависимость искажений от емкости для конденсаторов К10-17а, имеющих корпуса практически одинаковых размеров:

2. Конденсаторы небольшой емкости (менее 5 нФ) имеют хорошую линейность. Причем их искажения (в пределах моей погрешности измерений) от емкости не зависят. Наверное, там используется другой диэлектрик?

3. Конденсаторы в больших корпусах более линейны. Сравните 2-3 и 2-5 (именно они показаны в разломанном виде на фото вверху). Объем корпуса, а главное - объем "кристалла" в несколько раз больше, и искажения различаются более чем на порядок!

4. Конденсаторы разных типов имеют разные характеристики при одной и той же емкости. (Ну это и так понятно, непонятно зачем их столько разных вообще выпускают?!)

5. Интересно, что же происходит в SMD конденсаторах, которые еще меньше по размерам?

6. Зависимость "чем лучше ТКЕ, тем лучше линейность" (а это широко распространенное мнение) в общем случае подтверждается, но не совсем однозначно. Где-то так, а где-то и наоборот. По-видимому все зависит от свойств диэлектрика, причем если ТКЕ нормируется производителями и ТУ, то линейность - нет. Но чтобы хорошенько разобраться в вопросе, нужно провести много экспериментов с конденсаторами разных групп ТКЕ, а это пока не представляется возможным.

7. Качество звучания усилителя с проходыми керамическими конденсаторами большой емкости будет подпорчено.

Что делать?

Один из двух "классических русских вопросов" (второй вопрос: "Кто виноват?").

• По возможности меньше пользоваться керамическими конденсаторами в тракте сигнала (да и питания). Пленочные - лучше.
• Если же пользоваться - то не гнаться за миниатюрностью. С другой стороны, не нужно впадать в крайности и использовать огромные высоковольтные конденсаторы, все должно быть разумно. Огромные и высоковольтные могут быть сделаны из какой-то специальной керамики, которая может оказаться еще хуже "обыкновенной".
• Конденсаторы малой емкости (< 2000 пФ) ведут себя пристойно. Но за все их типы я не ручаюсь.

Но все не так плохо, как кажется на первый взгляд. Даже с плохими конденсаторами можно иметь дело, приняв меры, чтобы не испортить ими звук (разве что совсем чуть-чуть). Об этом обязательно, но позже. Продолжение следует!

1. Всякие неэлектролиты

2. Для вас, аудиофилы!