Kondensatorens rolle i et delefilter

I et delefilter til højttalere fungerer kondensatoren som en frekvensafhængig modstand

– dens reaktans (modstand mod vekselstrøm) falder med stigende frekvens:

Xc = 1 / (2πfC)

hvor:

Xc = kapacitiv reaktans (Ω)

f = frekvens (Hz)

C = kapacitans (Farad)

Det betyder:

Ved lave frekvenser er Xc høj → kondensatoren blokkerer strømmen

Ved høje frekvenser er Xc lav → kondensatoren leder strømmen

Derfor bruger vi kondensatorer i serie med diskantenheder: de tillader kun de høje frekvenser at passere og beskytter diskanten mod lave frekvenser, som kan beskadige den.

 

Hvad er kapacitans?

Kapacitans (C) er et mål for en kondensators evne til at lagre elektrisk energi i et elektrisk felt. Den måles i farad (F).

Kapacitans defineres som:

C = Q / V

hvor:

C = kapacitans (Farad)

Q = ladning (Coulomb)

V = spænding (Volt)

Med andre ord: jo større kapacitans, desto mere ladning kan kondensatoren lagre ved en given spænding.

Kapacitans i praksis: afhænger af geometri og materialer

Kapacitansen i en fysisk kondensator afhænger af:

C = ε × (A / d)

hvor:

ε = permittivitet (materialets evne til at tillade feltet)

A = pladeareal

d = afstand mellem pladerne

Så:

Større plader = højere kapacitans

Mindre afstand = højere kapacitans

Bedre dielektrikum (materiale mellem pladerne) = højere kapacitans

Typer af kondensatorer i delefiltre

I højttalere bruges typisk ikke-elektrolytiske kondensatorer (film, polypropylen, osv.), fordi:

De har lav ESR (Equivalent Series Resistance) → bedre lyd

De har lav tab og stabil kapacitans over tid

De tåler højere strømme og spændinger uden at miste karakteristik

 

Vigtige avancerede begreber

1. Selvresonans

Hver kondensator har en grænsefrekvens, hvor dens indre ledninger og konstruktion gør, at den begynder at opføre sig som en spole – kaldet selvresonansfrekvens (SRF). Over SRF ændres dens virkning drastisk.

2. ESR (Equivalent Series Resistance)

Selvom en kondensator primært er kapacitiv, har den altid en lille indre modstand, som kan føre til energitab og varme. Lav ESR er ønsket i delefiltre, især i diskantledet.

3. Tolerancer

Kapacitansværdi har typisk en tolerance på ±1% til ±10%. I audiofil delefilterdesign vælger man ofte komponenter med snæver tolerance for præcis delefrekvens og faseadfærd.

4. Faseforskydning

Kondensatorer forskyder fasen mellem spænding og strøm (strømmen foran spændingen i en ideel kondensator). Det har betydning for den totale fase- og impulssvar i højttaleren.

 

Sammenhæng med filterdesign

I et 1. ordens højpasfilter (til diskant) bruger vi:

 

C = 1 / (2πfR)

Eksempel:

For delefrekvens 3.000 Hz og 8 ohm diskant, får du:

C ≈ 6,63 µF → en standard 6,8 µF kondensator vil passe fint.

Men:

Hvis du bruger en kondensator med dårlig ESR eller lav SRF, vil filteret opføre sig anderledes end beregnet – du får f.eks. en skæv overgang og dårlig faseintegration med bassen.

Opsummering

Kapacitans er evnen til at lagre ladning og bestemme, hvordan kondensatoren reagerer ved forskellige frekvenser.

I højttalere bruges kapacitans til at kontrollere, hvilke frekvenser når frem til hvilke enheder.

Større kapacitans → lavere delefrekvens (tillader flere frekvenser at gå igennem).

Kondensatorer i højttalere bør være højkvalitets filmtyper, ikke elektrolyt.

Faktorer som ESR, selvresonans og tolerancer spiller en stor rolle i high-end filterdesign.