Para muchos puede que no haya diferencia alguna entre un capacitor que se utilice en un amplificador de audio de alta calidad y otra aplicación cualquiera, como una fuente de alimentación, inversor, etc. Sin embargo, no es lo que ocurre. Para aplicaciones en audio la calidad de un capacitor influye en el rendimiento y los oídos sensibles pueden detectar esto. Es justamente de este asunto que trataremos en este artículo.
Los capacitores son capacitores, dirán los lectores, y una vez que tengan la capacidad adecuada y las propiedades básicas que les permitan trabajar en circuitos de audio, no tenemos que preocuparnos por nada más.
Sin embargo, no es lo que ocurre, como demuestra el fabricante inglés de capacitores ClarityCap de Inglaterra. Pequeñas diferencias en características que no siempre se tienen en cuenta en un proyecto pueden significar una buena calidad de sonido o problemas que pueden ser acusados por los oídos más sensibles.
Pero, ¿qué tipo de problemas pueden ser causados ??por un capacitor que no tenga las características adecuadas para una aplicación específica, por ejemplo, en audio, donde distorsiones pueden alterar la calidad de la reproducción?
El capacitor ideal
El capacitor ideal presenta sólo una capacitancia, no teniendo ningún elemento parásito que pueda afectar el circuito tanto eléctricamente y mecánicamente. Pero no es eso lo que ocurre en la práctica.
Un capacitor real posee una resistencia asociada en serie (ESR) y también una inductancia, comportándose como un circuito RLC, mostrado en la figura 1.
En la práctica sabemos que la ESR de un capacitor debe ser la menor posible en cualquier aplicación, así como la inductancia. Estos dos elementos son básicamente causados por la resistencia de las terminales y por la propia construcción física del componente que agrega inductancia.
Además, tenemos problemas mecánicos a considerar. Cuando una tensión se aplica a un capacitor, independientemente de la naturaleza del dieléctrico se produce una pequeña deformación mecánica. Esta deformación ocurre del hecho de que en la carga, las armaduras del capacitor se atraen, apareciendo una fuerza de compresión y en la descarga, esa fuerza de atracción disminuye ocurriendo una descompresión. Si la señal es alternada significa que el dieléctrico entra en vibración y con ello el capacitor también. En la figura 2 mostramos la oscilación amortiguada que ocurre en un capacitor cuando recibe un pulso de tensión.
Esta vibración significa tanto la presencia de una impedancia adicional al circuito como en un efecto mucho más grave para aplicaciones en audio: el capacitor tiene una frecuencia de resonancia que tiende a hacerlo vibrar más en una determinada frecuencia. En la práctica, se verifica que los capacitores comunes tienden a roncar en frecuencias entre 5 kHz y 25 kHz, lo que está justo dentro de la banda de audio.
Esto significa que, recibiendo señales que están en esta banda, el capacitor puede tener una impedancia más elevada para ellos, comportándose como un elemento adicional de circuito capaz de afectar la calidad de la señal. En otras palabras, afectando la curva de respuesta del circuito, como muestra la figura 3.
Una investigación hecha en Inglaterra en la Universidad de Salfoird que es conocida por su excelencia en los estudios de acústica muestra que las personas pueden fácilmente detectar las diferencias que ocurren en la reproducción de un amplificador que utilice capacitores que no estén diseñados para reducir los efectos tanto de la ESR y las inductancias parásitas como de la resonancia mecánica.
El capacitor ideal
Para aplicaciones en audio, concluimos entonces, que no basta que un capacitor tenga una baja ESR e inductancia asociada. Es necesario más. Se deben utilizar tecnologías que también reduzcan la resonancia mecánica que puede causar oscilaciones del componente con las señales alternadas con mayor amplitud en una determinada frecuencia.
Hay varias empresas que se especializan en esta tecnología que están desarrollando productos específicos para este tipo de aplicación. Para un buen diseño de audio, en las posiciones críticas del circuito, deben ser utilizados capacitores con características propias que no afecten la señal de audio.