Fundering kring kopplingskondensator på ingången

[ollenorell]

På en förstärkare kan man sätta en liten filmkondensator på ingången för att blockera DC.
Jag har lärt mig att en kondensator ger upphov till en fasförskjutning mellan ström och spänning på 90 grader.
Borde inte ström och spänning komma in fasförskjutna till förstärkarsteget då?
Hur funkar det egentligen? Det verkar ju inte bra... I en audioförstärkare måste väl ström och spänning vara i fas eller?

Jag vet att det hela fungerar, men inte varför, eller hur

[n3mmr]

På en förstärkare kan man sätta en liten filmkondensator på ingången för att blockera DC.
Jag har lärt mig att en kondensator ger upphov till en fasförskjutning mellan ström och spänning på 90 grader.
Borde inte ström och spänning komma in fasförskjutna till förstärkarsteget då?
Hur funkar det egentligen? Det verkar ju inte bra... I en audioförstärkare måste väl ström och spänning vara i fas eller?

Jag vet att det hela fungerar, men inte varför, eller hur

I området där kondingen blockerar har man en sån fasförskjutning, jo.

I passbandet, där ljudet bör finnas, ska man inte ha det.

Men, det är p g a detta (och en hel del annat) som kondingen ska göras större än man tror, så att undre gränsfrekvens hamnar på < 1/10 av lägsta hörbara frekvens.

Vill man filtrera bort LF-störningar bättre, utan att filtret påverkar hörbart, så kan man ta till mer komplicerade filterfunktioner (med många fler komponenter) som undviker fasförskjutning och nivåavvikelser närmare filtrets undre gräns. Då kan man ha högre undre gränsfrekvens utan att det kan sägas ge hörbara effekter på det intressanta ljudet.

F/E-test av ett sånt perfekt filter är inte alldeles lätt: Om det ska vara användbart så filtrerar det ju bort nåt som hörs....
Testsignalen måste rensas a priori från det som annars skulle filtrerats bort.

[ollenorell]

I området där kondingen blockerar har man en sån fasförskjutning, jo.

Säg att en konding i en viss applikation (säg min rörförstärkare) först börjar släppa igenom vid säg 50hz... Då har den alltså en undre gränsfrekvens på 50hz.
Är det så att signal under 50hz kommer bli fasförskjuten och förstörd, medans signal en bit över 50hz, säg en sångröst på 600hz kommer förbi hyffsat oförstörd, där ström och spänning är hyffsat i fas?

I passbandet, där ljudet bör finnas, ska man inte ha det.

Okej så är det bekräftat det jag trodde: Man vill inte ha någon fasförskjutning!
Men kommer man att få det iallafall?

Jag läste gammal ellära och såg att med en kondensator i en seriekrets blir fasförskjutningen -90 grader. Med en spole +90 grader.
Det står inte när detta gäller!

[ollenorell]

Jag scannade in min gamla ellära

[skrutten]

Fasförskjutningen ger normalt mest fel i tonkurvan och detta hörs lättast/mest. Då förskjutningen bara ändras gradvis med frekvensen blir den riktigt svår att höra? Sen finns det ju allpassfilter som alla borde ha lyssnat på.

[ollenorell]

Jag börjar förstå att det är proffsigare att göra som n3mmr skriver:

Vill man filtrera bort LF-störningar bättre, utan att filtret påverkar hörbart, så kan man ta till mer komplicerade filterfunktioner (med många fler komponenter) som undviker fasförskjutning och nivåavvikelser närmare filtrets undre gräns. Då kan man ha högre undre gränsfrekvens utan att det kan sägas ge hörbara effekter på det intressanta ljudet.

Varför jag nu funderar på detta är att på Bullits kort med LM3886x3 så sitter det en konding i signalvägen för att blockera DC.
Jag funderar på om det försämrar...

[Zei]

Ingen konding (eller filter) på ingången måste ju vara det "bästa".
Men om det innebär att få DC in i stärkaren såååå.. filter .

Man kan ju också vara väldigt säker på sina grejer så man inte behöver kondingen.. kanske filter på ett eventuellt förstegs utgång?


/JZ

[Svante]

På en förstärkare kan man sätta en liten filmkondensator på ingången för att blockera DC.
Jag har lärt mig att en kondensator ger upphov till en fasförskjutning mellan ström och spänning på 90 grader.
Borde inte ström och spänning komma in fasförskjutna till förstärkarsteget då?
Hur funkar det egentligen? Det verkar ju inte bra... I en audioförstärkare måste väl ström och spänning vara i fas eller?

Jag vet att det hela fungerar, men inte varför, eller hur

Jo, det är alltid 90 graders fasförskjutning mellan ström och spänning genom/över en kondensator.

Feltänket du gör är att spänningen över kondensatorn inte är samma som inspänningen till förstärkaren, och att du inte funderar över hur stor spänningen över kondensatorn är. Vid höga frekvenser, dvs över brytfrekvensen, så är spänningen över kondensatorn försumbar. Spänningen över förstärkarens inresistans blir därmed nästan samma som inspänningen. Därmed blir den också i fas med inspänningen.

För låga frekvenser däremot, när kondensatorns impedans är stor så kommer i stort sett hela spänningen över kondensatorn. Inspänningen till förstärkaren blir då i stort sett proportionell mot strömmen genom kondensatorn, dvs 90 grader fasförskjuten mot inspänningen.

Jag minns när jag själv satt och funderade på filterkretsar på det här sättet med fasvridningar och vektorer för att bestämma hur en första ordningens länk påverkar signalen. Det var ruskigt knivigt att få koll på, tyckte jag. Sen sa min fysiklärare "jw-metoden" till mig och förklarade den och då blev allt mycket lättare.

Så vill du lära dig hur filter påverkar signalen, så är det jw-metoden du ska lära dig. I korthet går den ut på att man räknar med komplexa tal och låter fasvridning representeras av det komplexa talets argument (=vinkel i det komplexa talplanet). En spole får impedansen Zl=jwL och en kondensator får impedansen Zc=1/jwC.

w=2*pi*f, f=frekvensen i Hz, j är det imaginära talet sqrt(-1).

CR-länken du beskriver ovan får då överföringsfunktionen (med hjälp av vanliga formeln för spänningsdelning)

H(w)=R/(R+Zc)=R/(R+1/jwC)=jwRC/(1+jwRC)

Beloppet av den funktionen är det vi brukar kalla tonkurva och kan skrivas som

|H(w)|=|jwRC/(1+jwRC)| = |jwRC|/|1+jwRC| = wRC/|1+jwRC| = wRC/sqrt(1²+(wRC)²)

och fasvinkeln blir argumentet för överföringsfunktionen:

arg(H(w))=arg(jwRC/(1+jwRC))=arg(jwRC)-arg(1+jwRC)=pi/2-arctan(wRC/1)=pi/2-arctan(wRC)

Här kan man se att fasvinkeln för höga frekvenser blir noll. Det kan man också se redan om man tittar på

H(w)=jwRC/(1+jwRC)

eftersom den blir 1 för stora w.

Utan den förståelsen blir det lätt att tycka att fasvridande komponenter (som kondensatorer) har en inneboende dålighet och att de ska bort. Så behöver det inte vara.

[RogerGustavsson]

Det ska väl heller inte glömmas att en del konstruktioner har mängder med DC-blockerande kondensatorer medans andra har ett fåtal. Hade ett Quad 44 försteg för många år sedan och där var det många DC-blockerande kondensatorer i serie med signalen och jag antar att avskärningen blev ganska kraftig. Med Quad's egna elektrostater vad det kanske en fördel att basen kapades medans andra bredbandigare högtalare tappade en hel del energi i det lägsta registret.

[ollenorell]

Tack för fysikutläggningen Svante!
Nu börjar jag fatta ett och annat
Så länge späninngsfallet över kondensatorn är lågt så är det ganska lugnt
Det är därför n3mmr skriver att man inte får underdimensionera kondingen. Med för liten konding tappar man basåtergivning eftersom att det blir ett för stort spänningsfall över kondingen. Det spänningsfallet vill man ha över ingången på förstärkaren istället!
Ökar man kondingens värde så är det löst...

Då är jag inte lika orolig längre över fasförskjutningar och "kondensatorers dålighet"

ps. Jag ser dock ett litet problem om förstärkarens inimpedans varierar kraftigt...

[Svante]

ps. Jag ser dock ett litet problem om förstärkarens inimpedans varierar kraftigt...

Det finns ett enkelt svar på det: Det gör den inte.

...och skulle den göra det, så kunde man räkna på vanlig spänningsdelning med förstärkarens (komplexa) inimpedans och märka att kondensatorns (lilla) impedans inte har en chans att få någon nämnvärd spänning över sig om inte inimpedansen blir ohemult låg.

[ollenorell]

Då är det rätt lugnt då Bra för mig som har sådana DC-blockerar-kondingar i mina diy-förstärkare

[soundbrigade]

Däremot har du ett annat problem med fasvridningar. Du vill ju att kondingen ska vrida 90 grader åt ena eller andra hållet men kondingar har ofta (alltid) en s.k. förlustfaktor; för elektrolyter kallas den ESR och för plast/papperskondingar tgd (tangens(delta)).
Fenomenet kommer av att det seriellt med kondingen sitter ett parasitiskt motståndselement och tillsammans med kondensatorn får du en fasvridning som INTE är 90 grader utan avviker. Tgd anger tangensfunktionen av den avvikelsen.

[ollenorell]

Det borde inte vara så farligt så länge inte fasvridningen varierar för mycket med frekvensen?

[soundbrigade]

Jag ville bara nämna det. För kondensatorer som arbetar med höga strömmar/spänningar kan förlustfaktorn ge upphov till temperaturhöjningar.
Och för en elektrolyt kan det innebära att den filtrerar sämre.

Men det var inte detta som avsågs.