Приветствую всех неравнодушных к качественному звуку. Попробую вкратце осветить одну из проблем, часто мусолимую в инженерно - аудиофильских кругах, а именно: почему те или иные пассивные элементы ( в данном конкретном случае - электролитические конденсаторы) вносят существенную окраску в звучание аудиоустройства и какой из элементов предпочесть в каждом конкретном случае?

Итак, что у нас представляет собой конденсатор? Устройство для накопления электрического заряда! Формально, идеальный конденсатор представляет собой две идеально (!) проводящие пластины (т. н. "обкладки") с контактами, разделенные тончайшим слоем идеального (!) диэлектрика (т.е. вещества не являющегося проводником). Очевидно, что постоянный ток конденсатор не проводит, так как между обкладками нет контакта из-за наличия диэлектрика. Однако, при подаче электрического напряжения к клеммам (контактам пластин) из-за возникающего между пластин (в толще диэлектрика) электрического поля происходит, так называемый, "заряд" конденсатора, т.е кратковременное протекание тока и возникающее благодаря этому накопление на обкладках электрического заряда. При смене полярности подводимого напряжения конденсатор начинает менять полярность зарядов на обкладках, и опять у нас течет ток в цепи... Процесс зарядки-разрядки конденсатора происходит быстро, ( для буквоедов, график изменения тока описывается обратным экспоненциальным законом) и зависит от емкости конденсатора и сопротивления цепи. Таким образом, для конкретного конденсатора в конкретной цепи существует некоторая "постоянная времени" именуемая ТАУ и равная произведению емкости на сопротивление TAU~ R*C. Все здесь кажется ясным и понятным, и знакомым всем еще со школьного курса физики. Как может такой - вот радиоэлемент вносить существенную окраску в звучание аудиоустройства, в котором он использован? Что там «такого» может быть? Зарядился, накопил заряд – отдал его при потребности в нагрузку. Всего и делов - то! Думаете, все так просто? Проблема кроется в том, что то, что мы имеем в реальности в качестве конденсатора в наших аудио игрушках, очень сильно далеко от идеального элемента описанного выше. Для сохранения приемлемых размеров устройства (конденсатора) изобретатели постепенными итерациями пошли на целый воз уловок в надежде обмануть физику. Таким образом, устройство, именуемое нынче электролитическим конденсатором, представляет собой просто "клубок" кишащий пороками. Для сохранения габаритов в пределах разумного, обкладки конденсатора изготовили из полосок тончайшей фольги, разделенной тончайшим слоем сепаратора (слоя содержащего диэлектрический ЭЛЕКТРОЛИТ) свернутых затем в цилиндр.

1. В результате, полученная "спираль" из обкладок, очевидно, имеет определенную паразитную индуктивность, которая у нас оказывается включенной последовательно с емкостью самого конденсатора. Как мы знаем, индуктивность - суть реактивный элемент, так же как и конденсатор. При протекании переменного тока по данной индуктивности из-за возникающего вокруг проводника магнитного поля формирующего противо-ЭДС резко возрастает сопротивление цепи с ростом частоты тока. Сводя «тупо» на нет емкостные характеристики конденсатора на высоких рабочих частотах. Я уж просто не упоминаю о том, что цепь состоящая из емкости и индуктивности является резонансным контуром, очень сильно меняющим свои свойства вблизи определенных (резонансных) частот.

2. Тоненькие обкладочки изготовленные из фольги, вкупе с внешними выводами и неизбежными контактами между ними, обладают существенным омическим (активным) сопротивлением, которое оказывается, включено последовательно с нашим конденсатором и также влияет на его реальные характеристики.

3. Электролит, используемый в качестве наполнителя сепаратора, формирует нам слой "диэлектрика" в нашем реальном конденсаторе. Данная "субстанция" имеет высокие параметры диэлектрической проницаемости для того, чтобы конденсатор имел высокую емкость при как можно меньших габаритах. Однако, жидкий диэлектрик во-первых, не является полностью непроводящим материалом! Существует так называемый "ток утечки" оценивающий численно сопротивление данного "лже-диэлектрика". В результате конденсатор у нас оказывается шунтирован пусть и довольно большим, но все-же СОПРОТИВЛЕНИЕМ, которое также является паразитным, не свойственным природе собственно конденсатора и противоречащая нашим потребностям от данного устройства. (Что это за накопитель заряда, который склонен к саморазряду изначально?)

4. Мало у нас вышеизложенных проблем, так оказывается, электролит у нас еще и исключительно нелинейная среда! Для того, чтобы электролит эффективно работал, необходимо, чтобы к нему постоянно было приложено, так называемое, "напряжение поляризации" (постоянное напряжение определенной полярности, плюс на аноде, минус на катоде). Только в таком вот рабочем режиме электролит, находящийся внутри конденсатора, начинает работать так, как надо. И не дай бог полярность перепутать! Электролит не только не будет работать, но и из-за протекания внутри обратной химической реакции он может закипеть, разорвать корпус элемента и повредить многое, что находится рядом... Это условие вроде - бы выполняется, когда конденсатор стоит в качестве буфера-фильтра на выходе нашей системы питания. Однако представьте себе - в процессе работы в синхроне с нашим музыкальным, постоянно меняющимся сигналом конденсатор будет отдавать ток в усилитель, при этом напряжения на обкладках будут флуктуировать. Соответственно, напряжение поляризации, приложенное к электролиту, будет модулироваться нашим полезным сигналом. Т.е реактивные характеристики конденсатора будут постоянно менятся в зависимости от прослушиваемого нами музыкального сигнала! А только представьте, как будет работать полярный конденсатор, который сплошь и рядом ставят в качестве разделительного между цепями, фактически не имеющими разности потенциалов вообще! При «правильной» полярности приложенного звукового сигнала конденсатор будет конденсатором, хоть и меняющим свои параметры в зависимости от уровня приложенного сигнала. А вот при «обратной» полярности устройство будет уже вообще «неизвестно чем»! Если задуматься о том, что сигнал музыкальный у нас сугубо периодический, и его полярность меняется туда-сюда в диапазоне от единиц раз до десятков тысяч раз за секунду, то неудивительно, что результат, который у нас получится в результате такого элегантного «инженерного решения» не может радовать истинных фанатов качества звучания. Мутность, мыльность звучания подобных «аудиоподелок» де-факто стандарт для лоу- и мид-фай техники.

5. Структура электролитического конденсатора, описанная выше, очевидно, имеет потенциальную склонность к зависимости от «микрофонного эффекта». При механическом воздействии на конструкцию существует реальная предрасположенность к флуктуациям зазоров между обкладками, с флуктуацией фактической емкости в результате. Вам мало? Можно говорить далее о температурной нестабильности диэлектрических возможностей элекролита (ТКЕ). Процессах старения электролита (конденсаторы «усыхают» со временем, теряя свою емкость, растут токи утечки и тд и тп.) Зависимости возможностей по отдаче тока в нагрузку ( так называемый ripple current) от частоты. Величине «тангенса угла потерь», характеризующей «качество работы диэлектрика» и величину активных потерь при работе конденсатора и ее зависимости от напряжения поляризации… Так далее, так далее…

Вы все еще удивляетесь, что подобные «пассивные» элементы аудиотракта могут влиять на результирующее качество звука? И что все пафосные марки и модели конденсаторов являются таблетками плацебо для больных аудиофилов? Или Я вас убедил? Тогда дальше перейдем к моделям, самым интересным по звуку, и разберемся чем они хороши и почему.
сентябрь 2010
ЮА