Hallo Forengemeinde, immer wieder findet man auch in professionellen Schaltungen ELKOs statt Folienkondensatoren in NF Signalpfaden. Es sind definitiv keine bipolaren ELKOs. Ich habe die Überlegung nun soweit eingekreist: ELKOs an verhätlnismäßig kleinen Wechselspannungen überleben. Okay, glaube ich einfach mal so. Wenn ein OPV kein Signal hat, sollte der ELKO 0V zwischen den einzelnen Stufen haben, ausgenommen der Offset Spannung des OPV. --> Kann 1mV einen ELKO auf Dauer beschädigen? Wenn ich z.B. einen Line-Eingang nehme und mein angschlossenes Gerät im schlimmsten Fall z.B. 1V Offset hat (Ground hängt in der Luft, billig gebaut...), dann müsste sich der ELKO doch ziemlich zuverlässig verabschieden, richtig? Beitrag "Wieso Elko in NF Audio Schaltung zur galvanischen Entkopplung ?" in diesem Beitrag wird die Frage auch nicht entgültig geklärt, wie rum man so einen ELKO überhaupt einbaut und, in wie fern er die eine Halbwelle verzerrt. Gibt es da mal etwas handfestes zum Nachlesen? Nimmt man heute nurnoch Folien- oder (wenn es billig sein soll?) Keramrikkondensatoren? Danke schonmal! :-)
ELKO schrieb: > immer wieder findet man auch in professionellen Schaltungen ELKOs statt > Folienkondensatoren in NF Signalpfaden. Früher gab es auch Elkos am Lautsprecheranschluss, weil die Schaltungen mit nur einer Versorgungsspannung aufgebaut wurden, sagen wir +30V in Bezug auf Masse und so hatte jeder Elko eine deutlich positive Vorspannung, nämlich so ca. 15V, und diente der Abtrennung dieser Vorspannung. Die Vorspannung hat den Nachteil, beim Einschalten als deutlicher Einschaltplopp aufzufallen. Dein Fall also, daß ein Ausgang eine leicht negative Spannung haben konnte gab es nicht, weil die immer viel kleiner war als die sowieso vorhandene positive Vorspannung, und eigentlich gibt es die auch heute nicht, denn noch immer bauen Audiobastler auch am Ausgang Koppelkondensatoren dran (mit dem Nachteil, nicht zu wissen, welchen Wert sie für eine niedrige untere Grenzfrequenz bekommen müssten, also möglichst hohe Kapazitätswertem, also kommt man in den Bereich von Elkos). Ein Elko in einer Schaltung ohne Vorspannung, wo also im Mittel 0V anliegen, überlebt, denn Audiosignale sind gleichspannungsfrei. Wenn natürlich wie in deinem Beispiel eine negative Spannung dauerhaft anliegt, gehen sie kaputt. > Nimmt man heute nurnoch Folien- oder (wenn es billig sein soll?) > Keramrikkondensatoren? Möglichst Folie und keine Piezokeramik.
Elkos vertragen z.T. 2 Volt 'falsch herum', steht gelegentlich im Datenblatt: http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/400000-424999/422819-da-01-en-Kondensatoren.pdf
MaWin schrieb: > Ein Elko in einer Schaltung ohne Vorspannung, wo also im Mittel 0V > anliegen, überlebt, denn Audiosignale sind gleichspannungsfrei. Wie viel früher meinst du? :-) OP Amps sind ja jetzt nicht mehr sooo alt. Ich meine auch nicht unbedingt Endstufen, sondern die ganzen Equalizer, Balancer usw. Diskret aufgebaut mag das mit dem ELKO kein Problem sein, mit OPVs wird es dennoch oft gemacht. Da habe ich dann die 0V +/- die Offsetspannung. U. B. schrieb: > Elkos vertragen z.T. 2 Volt 'falsch herum', steht gelegentlich im > Datenblatt: Bei Reichelt und Conrad habe ich gerade bei Wald- und Wiesen-ELKOs bei je 10 verschiedenen Datenblättern keine Angabe gefunden. Wäre natürlich interessant zu wissen, ob diese 2V vielleicht von einer Chemischen Spannung kommen, wie auch jeder Batterie- und Akku-Typ seine eigene Spannung hat. Damit würden dann im Bereich von <2V (was bei den meisten Audio Signalen der Fall ist) keine Probleme auftreten. Was ist denn mit der Verzerrung? Verhält er sich anders, wenn er (AC) umgepolt wird?
>Bei Reichelt und Conrad habe ich gerade bei Wald- und Wiesen-ELKOs bei >je 10 verschiedenen Datenblättern keine Angabe gefunden. Wäre natürlich >interessant zu wissen, ob diese 2V vielleicht von einer Chemischen >Spannung kommen, wie auch jeder Batterie- und Akku-Typ seine eigene >Spannung hat. Ja, hat mit der internen Chemie zu tun. Die Al2O3-"Sperrsschicht" wirkt wie eine Diode mit Flußspannung. In der einen Richtung sperrt sie weitgehend bis zur spezifizierten U, andersherum geht der Strom erst so bei 1-2V los. D.h., bis dahin könnte man den Elko auch revers betreiben. Sollte man aber sicherlich nicht ewig machen, weil der Elko schon so eine gewissen Selbstzerstörungstendenz hat, wenn er nicht immer mal wieder eine normal gepolte U bekommt (ok, dauert schon rel. lange, ehe sich die Isolierschicht aufgelöst hat - hängt sicher auch vom geheimen Chemiemix ab). >Damit würden dann im Bereich von <2V (was bei den meisten Audio Signalen der Fall ist) keine Probleme auftreten. Manche Hersteller haben die reverse U spezifiziert, die dauerhaft anliegen darf (zumindest bestimmte Zeit). Allerdings bringst Du sicherlich etwas durcheinander: die Audiospannung ist ja nicht die U, die der Elko sieht, solange Du nicht gerade in der Gegend um/unter der Grenzfrequenz operierst. Ist die Frequenz hoch genug, dann sieht der Elko praktisch 0V Wechselspannung. Du kannst also auch 1000V Wechselspannung mit einem 10V-Elko koppeln ... >Was ist denn mit der Verzerrung? Verhält er sich anders, wenn er (AC) >umgepolt wird? Wenn die Spannung über dem Elko zu hoch wird, dann ja. Aber wie gesagt, spielt nur dann eine Rolle, wenn man um/unter der Grenzfrequenz herumspielt.
>Was ist denn mit der Verzerrung? Du hast deine Frage schon selbst beantwortet: >immer wieder findet man auch in professionellen Schaltungen ELKOs statt >Folienkondensatoren in NF Signalpfaden. Na, dann kann es wohl nicht so schlimm sein. Was aber auffällt, ist, daß die Zeitkonstanten recht groß gewählt werden, also größere Elkos verwendet werden als für den Frequenzgang nötig. Beispielsweise ist 10µF x 10kOhm = 0,1sec eine gängige Zeitkonstante. Sehr oft sieht man auch, daß überall 47µ verbaut sind, sodaß man Zeitkonstanten von deutlich über 0,1sec erhält. Für einen Hochpaß bedeutet das eine Grenzfrequenz von kleiner 1,6Hz, oder einen Frequenzgangsabfall von weniger als 0,03dB bei 20Hz. Das sieht nach völliger Verschwendung aus. Macht aber Sinn, weil dadurch die am Elko abfallende Wechselspannung sinkt. Bei 40Hz beispielsweise, und viel tiefer geht es kaum bei Retortenmusik, würde bei einer Amplitufde von 15V am Hochpaß, am Elko nur 0,6V abfallen, mit sinkender Tendenz zu hohen Frequenzen. Dadurch ist sichergestellt, daß nicht einmal bei übersteuernder Schaltung am Elko eine unzulässige Spannung auftritt. Vorteil von den kleinen Spannungabfällen ist auch ein kleinerer Klirrfaktor, weil nur der Spannungsabfall über dem Elko klirrt. Deshalb nimmt der Klirrfaktor mit steigender Frequenz stark ab und ist oft nur für Frequenzen erheblich unter 40Hz meßbar. Für sehr niedrige Frequenzen, die man nicht mehr hören kann, wächst der Klirrfaktor aber mitunter drastisch. Was ist eine zulässig Sperrspannung für einen Elko? Einige Hersteller schreiben in ihren Papers, daß dauernd 2V keine Probleme macht. Andere schreiben 1,5V. Es gibt aber eine Angabe zur Kapazitätsabnahme in einem Paper von Nichicon, die zeigt, daß 2V Sperrspannung schon zuviel sein können: http://www.nichicon.co.jp/english/products/pdf/aluminum.pdf Wer bei hohen Temperaturen arbeitet, sollte nicht über 1V Sperrspannung gehen und besser noch sogar darunter bleiben. Bei Wechselspannung im Audiofrequenzbereich ist das nicht so kritisch, weil der Elko immer nur für kurze Zeit im Sperrspannungsbereich verbleibt und danach sofort wieder umgepolt wird.
Kai Klaas schrieb: > Na, dann kann es wohl nicht so schlimm sein. Das würde ich jetzt nicht als Argument nehmen. ;-) Gerade in Zeiten geplanter Obsoleszenz kann es gewollt sein, dass sie kaputt gehen. Kai Klaas schrieb: > Es gibt aber eine Angabe zur Kapazitätsabnahme in einem > Paper von Nichicon, die zeigt, daß 2V Sperrspannung schon zuviel sein > können: Meines Wissens kann man ELKOs mit kleinem Strom über lange Zeit komplett umpolen. Wenn ich das richtig verstehe, wäre das Schritt zwei nach der Kapazitätsabnahme. Kann mir sowas über laaaange Zeit bei 100mV schon passieren, oder tritt der Effekt erst ab den besagten 1-2V ein? Ich glaube ich muss wirklich mal einige Messungen anstellen... :-)
>Das würde ich jetzt nicht als Argument nehmen. ;-) Gerade in Zeiten >geplanter Obsoleszenz kann es gewollt sein, dass sie kaputt gehen. Ah, ein Verschwörungstheoretiker... Ja, dann darfst du natürlich nur deinen eigenen Messungen vertrauen, denn schon die Papers können ja gefakt sein. Aber warum fragst du dann hier, wenn du der Erfahrung und dem Fachwissen der Leute, die dir antworten, nicht traust?? >Meines Wissens kann man ELKOs mit kleinem Strom über lange Zeit komplett >umpolen. Wenn ich das richtig verstehe, wäre das Schritt zwei nach der >Kapazitätsabnahme. Kann mir sowas über laaaange Zeit bei 100mV schon >passieren, oder tritt der Effekt erst ab den besagten 1-2V ein? Warum liest du dich denn nicht erst einmal gründlich in die Materie ein? Denkst du nicht, daß es einen guten Grund für die 1-2V gibt? Jens hat dir ja schon einen Tipp gegeben. Elkos gehen aus zwei Gründen kaputt: Entweder, sie werden dauernd zu heiß betrieben, dann trocknet der Elektrolyt aus. Oder die Schaltung wird längere Zeit garnicht betrieben, dann fehlt aufgrund des spannungslosen Zustands die automatische Nachformierung und der Elko korrodiert von innen. Aber durch regulären Betrieb mit Audiosignalen geht kaum ein Elko kaputt. In professionellen Audioschaltungen, beispielsweise Mischpulten, kann auf den Elko im Signalweg kaum verzichtet werden. Dort wird aus Gründen des niedrigen Rauschens und des geringen kapazitiven Überkoppelns niederohmig garbeitet. Für ausreichende Zeitkonstanten in den Hochpässen sind große Kapazitäten nötig, die als Foliencap viel zu teuer und großvolumig wären. Wäre der Betrieb mit gepolten Elkos wirklich ein Problem, wäre es für die Industrie ohne weiteres möglich, bipolare Elkos zu verwenden. Im Vergleich zu den superteuren Fadern, die etliche 100€ kosten, wäre der Mehrpreis für bipolare Elkos völlig irrelevant.
Kai Klaas schrieb: > Aber warum fragst du dann hier, wenn du der Erfahrung und > dem Fachwissen der Leute, die dir antworten, nicht traust?? Ich hinterfrage doch nur... Die entscheidende Antwort hat noch keiner gefunden. Kai Klaas schrieb: > Warum liest du dich denn nicht erst einmal gründlich in die Materie ein? > Denkst du nicht, daß es einen guten Grund für die 1-2V gibt? Jens hat > dir ja schon einen Tipp gegeben. Ja, aber die Frage ist doch, ob es einfach unter der Spannung marginal ist, oder GAR nichts eintritt (Stichwort: Logarithmus). Kai Klaas schrieb: > Elkos gehen aus zwei Gründen kaputt Na, den mit dem reversen Betrieb über 2V hast du schon mal nicht genannt. ;-) Kai Klaas schrieb: > In professionellen Audioschaltungen, beispielsweise Mischpulten, kann > auf den Elko im Signalweg kaum verzichtet werden. Dort wird aus Gründen > des niedrigen Rauschens und des geringen kapazitiven Überkoppelns > niederohmig garbeitet. Folienkondensatoren sind günstiger und kleienr geworden, so dass sie heute oft anstelle der ELKOs in High-End Geräten verwendet werden. Kai Klaas schrieb: > Wäre der Betrieb mit gepolten Elkos wirklich ein Problem, wäre es für > die Industrie ohne weiteres möglich, bipolare Elkos zu verwenden. Na, aber die genaue Antwort, warum es unter 2V klappt hast du auch nicht liefern können. Kai Klaas schrieb: > Warum liest du dich denn nicht erst einmal gründlich in die Materie ein? Schau mal: ELKO schrieb: > Gibt es da mal etwas handfestes zum Nachlesen? Ich suche doch nach etwas zum einlesen, deswegen frage ich hier schließlich. Da du nichts verlinkt oder genannt hast, glaubst du wohl auch einfach die Tatsache, dass es funktioniert, ohne zu wissen warum. Richtig?
Der Elko besteht aus zwei Alufolien. Jede hat eine Oxidschicht. Die Kathodenfolie nur die unvermeidliche Luftoxidschicht und die Anode die eigentlich gewünschte, durch anodische Oxidation (Formierung) erzeugte Dielektrikumschicht. Kathodenfolie, deren Oxidschicht und der Elektrolyt bilden zusammen ein chemisches Element, mit einer Zellenspannung von rund 2V. Erst wenn diese Potentialbarriere durch Umpolung des Elkos überschritten wird, fließt ein unerwünschter Gegenformierungsstrom, der kathodische Oxidation bewirkt. Es kommt infolge davon zu einer Gas- und Wärmeentwicklung und schließlich zu einem Kapazitätsverlust, wenn der Überdruck den Elko nicht schon vorher zerstört. Der Potentialbarriere liegt wieder eine exponentielle Strom/Spannungsgesetzmäßigkeit zu Grunde, ähnlich wie bei einer Diode. Das heißt, daß nicht bei exakt 2V Falschpolung plötzlich und abrupt ein Strom zu fließen beginnt, sondern kontinuierlich, bereits unterhalb der 2V-Barriere. Zusätzlich ist zu beachten, daß die genaue Höhe der Potentialbarriere von der genauen Chemie des Elko und abhängt und der Temperatur. Man sieht aus dem oben verlinkten Diagramm, daß bei Raumtemperatur und 1V Falschpolung praktisch nichts passiert. Bei höheren Temperaturen kommt aber bereits ein unerwünschter Gegenformierungsstrom zustande, der eine Kapazitätsabnahme bewirkt. Wer also einen Elko bei höheren Temperaturen betreibt, sollte nicht mehr als 1V Falschpolung zulassen. Das Diagramm zeigt aber auch, daß bei 2V Falschpolung schon bei Raumtemperatur ein unerwünschter Gegenformierungsstrom zu fließen beginnt. So, das war jetzt die Situation mit DC-Falschpolung. Bei AC-Falschpolung sieht die Situation etwas unkritischer aus, weil einige Reaktionsprodukte durch die "sofortige" Umpolung teilweise wieder rückgängig gemacht werden können, etwa die Gasbildung.
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