0.1μFの種々のフィルム/マイカコンデンサの
インピーダンスを測定してみる

  (10.10.10~10.10.18更新)


 おじさん工房 APB−1を入手し、リターンロスブリッジを作った。これはコンデンサ等のインピーダンスを測定するためである。この結果、結構面白いデータとなったので発表する。


 測定したのは、下の各コンデンサ。

 測定したコンデンサ

 上の段、左からSEマイカ、V2A、TRITEC MKP-QS、
 二段目、真ん中 ニッセイMMT(積層)、ニッセイAPS(倦回)
 下の段、左からTDKの積層セラミック、NECの積層セラミック、太陽誘電のセラミック。今回はフィルム/マイカコンデンサについての研究であり、NECと太陽誘電のデータは特に今回は公開しない。別の機会があれば。

 APB-1のインピーダンスアナライザとリターンロスブリッジでコンデンサを測定するため、コンデンサ用のテストフィクスチャをつくった。秋月で売られているB-036のBNCプラグを用い、ICソケット(シングルタイプ)をバラにして半田付けした。
 オープン、ショートのキャリブレーションを行うには、このテストフィクスチャを付けた状態にするとより良い特性が取れることが判った。オープンキャリブレーションの時にはコンデンサのみ取り去った状態で行う。ショートキャリブレーションの時には、コンデンサのリード線の長さと同じくらいの長さのリード線をつけてショートすると、とても良い特性が得られる事が判った。

 

  ショートCAL ←ショートプラグというより、リード線1.8cm(被測定Cの足のおおよその足の長さ)でショート

 折角ショートプラグを付けたが、この様にした方が最終結果がよい。

  で、実際のコンデンサは、たとえばニッセイAPB-1は下記の様に取り付けた。

 APB-1

  その他のコンデンサも同様ではあるが、V2AとQSは穴にリード線が入らないので押しつけた。

 測定結果は下。

広帯域 ~10MHz 低周波帯域  

広帯域Z

低周波Z

|Z|

インピーダンスの大きさ

広帯域Re 低周波Re

Re

抵抗分

広帯域C 低周波C

容量

 「S」と表記されてるものはSE(画面上消えてしまった)。当然「SE」と書いてあるものもSE。

 まず左縦列の広帯域について。上の|Z|特性を見ると、ピークが出ている。これは容量Cと内部(およびリード線)のL成分による自己共振。だたし1.8cm分はキャリブレーションができているようで、ショートキャリブレーションするとき、リード線長ほぼ0のショートプラグを使うと、積層セラミックでも10MHz以下にピークが出る。

 SEコンは、さすがに形状が大きく、内部L成分が大きいので低い周波数でピークが生じている。リード線が長いことも理由の一つ。ピーク以下の周波数ではC性、それ以上ではL性の特性である。

 V2AとMKP-QS、ほぼ同じようなピーク。形状が似ているためか。

 MMTは、比較例として入れているTDKの積層セラミックとほぼ同じ特性、10MHz以下でピークが無い。

 問題はAPS。この|Z|特性だけ見ていると、ピークがない様に見える。ところが、一番下のCの特性を見て頂ければ判るが、APSは7.9MHz付近でピークを持っており、これ以上の周波数ではL性となる。なぜ|Z|でピークが出ていないのか?これが今回の測定結果の最大のミステリー(笑)。

 いや、じつは|Z|特性にピークが出ているがよく見えていないだけ。よーく見れば、7.9MHzのところが一番インピーダンスが低くなっている。鋭いピークが出ていない。それに、7.9MHz以上の周波数では、0.3Ωくらいが続いている。真ん中のRe特性を見ると、APSのReがとても大きく、Reが0.3〜0.2Ωくらい。つまり7.9MHz以上では|Z|≒Reとなっているわけ。普通この領域はL性になるのだが、APSはインピーダンス的にはR性となっていると考えられる

 このミステリーの解答は、おそらく、APSのReがとても大きく、|Z|のピークが出にくいためではないか、と。別ないい方をすれば、「自己共振のQが低い」

 APSは抵抗分が異様に大きい。これは、抵抗によるロスが大きい事を意味し、正直言って、オーディオに向いているのだろうか??と思う。カップリングコンにつかったら、音は悪いと思う。

 Re、SEとMKP-QSはとても小さい。マイカはさすがと言ったところ。QSは、以外に小さい。V2Aは若干大きい。MMTとV2Aが近い。以外に積層セラミックが大きい。右の低周波帯域の特性を見ると、MMTもけっこう大きい。もちろん、Reは小さければ小さい方が理想コンデンサに近く、よい。

 Cは、MMTがセラミックに近いくらいの特性。さすが積層。倦回はこうはいかない。ほかは全てピークをもってL性になってしまう。

 低周波帯域|Z|をみると、全て、低周波では重なっている。

 低周波帯域のCをみると、50kHz以上でだいたいちゃんと値を測定できている。V2Aが低く、セラミックが高く出ているが、これは値のばらつきであって、周波数等とは無関係。

 低周波帯域の50kHz以下は、全て、あまり当てにならないデータと言える。これは、つくったリターンロスブリッジの特性限界と思われる。(10.10.18 低周波用RLBを作ったところ、数kHzまでちゃんと測定できた)

 

 


 まとめとして、0.1μFは

 ・SEマイカは低周波に限って使えそう。高周波は良くない。(S/PDIFのカップリングにつかってよいのか?)
 ・V2Aは若干Reが大きめだが、なかなか良い特性で卒がない。ただし、高周波はダメなのでロジックのパスコンには無理。
 ・MKP-QSは、ほぼV2Aと同じ。ただReが小さいのでカップリングコンなどにはV2Aよりはこちらかな?
 ・APSは、高周波特性が今ひとつ(V2A、QSよりはよいが)、Reが大きくロスが大きいので、全体的にあまり使いたくない。
 ・MMTは高周波特性がよく、その他の特性もまずまずなので、ロジックのパスコンにも使えるかも(もう少し高域特性も見なければならないが)。Reが低周波で良くないので、カップリングコンにはよくないかも。
 

 と、音を考えず、データだけを見て判断したもの。それに、このAPB-1と自作リターンロスブリッジはまったくトレーサビリティが取れていないし、当てになるものではないが、ある程度はその特性を測定できているのではないかな?という程度のデータである。

 それにしてもAPSは良くないですねぇ。APSに関してはもう一つ別ロットを測定してみましたが、ほぼ同じような特性でした