Головки звукоснимателей

Задача головки звукоснимателя — преобразование модуляции звуковой канавки винилового диска в электрический сигнал. Поскольку звукосниматель преобразует один вид энергии в другой (механическую в электрическую), его иногда называют также преобразователем. На противоположном конце вашей системы воспроизведения имеется другой преобразователь — это громкоговоритель, который осуществляет преобразование электрического сигнала в энергию звуковых волн.

Звукосниматель состоит из корпуса, иглы, иглодержателя и генерирующей системы. Корпус предназначен для защиты внутренних элементов звукоснимателя от внешней среды. Игла, изготовленная обычно из алмаза, крепится на иглодержателе (небольшом рычаге в нижней части корпуса). Игла движется в различных направлениях под действием модуляции звуковой канавки. Это движение передается при помощи иглодержателя на генерирующую систему, где энергия движения преобразуется в электрический сигнал.

Звукосниматели с подвижным магнитом и подвижной катушкой

По принципу действия различают звукосниматели с подвижным магнитом и с подвижной катушкой. В устройствах с подвижным магнитом крохотные магниты, соединенные с иглодержателем, движутся в катушке, неподвижно закрепленной в корпусе звукоснимателя. Движение создаваемого магнитами магнитного поля индуцирует в катушке электрическое напряжение — зьуковой сигнал (это явление более подробно рассматривается в Приложении Б). Менее распространенной разновидностью звукоснимателя с подвижным магнитом является конструкция с индуцированным магнитом и звукосниматель электромагнитного типа (с подвижным якорем). На рис. 9-9 показаны основные элементы звукоснимателя с подвижным магнитом.

В звукоснимателях с подвижной катушкой используется тот же самый физический принцип, но магниты при этом остаются неподвижными, а движутся катушки. Звукосниматели с подвижной катушкой обычно имеют гораздо меньшую движущуюся массу, чем головки с подвижным магнитом. Этот фактор обеспечивает им лучшее следование по канавке и более хорошую переходную характеристику — в сравнении с головками второго типа. Благодаря тому, что в

них приводится в движение меньшая масса, звукосниматели с движущейся катушкой могут лучше отслеживать быстрые изменения записанного сигнала. Из-за особенностей своей конструкции звукосниматели с подвижной катушкой по большей части имеют несменяемую иглу, и если возникнет необходимость ее замены, звукосниматель придется возвращать на завод-изготовитель.

Выходное напряжение звукоснимателей этих двух типов существенно различается. Для устройств с подвижным магнитом оно колеблется от 2 мВ до 8 мВ, а для моделей с подвижной катушкой — от 0,15 мВ до 2,5 мВ. Хотя обычно звукосниматели с подвижной катушкой имеют более низкое выходное напряжение сигнала, все же отдельные модели такого типа с “высоким выходным уровнем” дают сигнал более высокого напряжения, чем некоторые головки с подвижным магнитом. Выходное напряжение звукоснимателя измеряют, когда колебательная скорость, с которой игла движется по звуковой канавке, составляет 5 см/сек (действующее значение) при частоте записанного сигнала 1 кГц.

Столь широкий диапазон выходного напряжения требует согласования коэффициента усиления фонокаскада с выходным напряжением звукоснимателя. Чем ниже выходное напряжение звукоснимателя, тем выше должен быть коэффициент усиления фонокаскада для получения на его выходе сигнала линейного уровня (более подробное обсуждение вопроса о согласовании выходного напряжения с коэффициентом усиления фонокаскада содержится в главе 5).

Выходное напряжение звукоснимателя с подвижной катушкой преимущественно определяется числом витков провода: чем больше число витков, тем выше выходное напряжение, и соответственно, от фонокаскада потребуется меньшее усиление. Однако большинство разработчиков все же предпочитают использовать в катушке звукоснимателя минимально возможное количество витков для того, чтобы максимально снизить массу устройства.

Способ генерирования аудиосигнала — будь то подвижный магнит или подвижная катушка — влияет на степень чувствительности звукоснимателя к “нагрузке”, то есть к входному сопротивлению преду сил ителя. Выход звукоснимателя “видит” электрическую нагрузку, состоящую из активного сопротивления и емкости на входе предусилителя, а также емкости кабеля тонарма. Активная и емкостная составляющие сопротивления накрузки соединены параллельно-Частотная характеристика звукоснимателя с подвижным магнитом в значительной мере зависит от общей емкости кабеля тонарма и входа предусилителя. Если к выходу звукоснимателя с подвижным магнитом подключено номинальное активное сопротивление (47 кОм), но слишком велика емкость, то могут возникнуть частотные искажения — спад порядка 5 дБ в верхней части средних и на высоких частотах. Многие производители указывают для своих звукоснимателей рекомендуемые значения активного сопротивления и емкости. Типичная нагрузка звукоснимателя с подвижным магнитом составляет 47 кОм в параллель с емкостью 200-400 пФ (пикофарад). Устройства же с подвижной катушкой практически не чувствительны к эффектам емкости нагрузки.

Формы игл звукоснимателя и материал иглодержателя

Существует достаточно большое разнообразие форм игл звукоснимателя. Самые простые и, естественно, самые дешевые среди них — это конические, или сферические иглы. Коническая игла представляет собой крохотный кусочек алмаза, которому придана в процессе шлифовки коническая форма. Поскольку кончик иглы должен свободно входить в звуковую канавку, радиус конической иглы должен составлять около 15 мкм.

Однако коническая игла не в состоянии достаточно точно отслеживать модуляцию звуковой канавки, поскольку форма у нее иная, чем у резца записывающей головки. Как это видно на рис. 9-10, коническая игла следует по стенкам звуковой канавки иначе, чем резец, что вызывает искажения. Это иногда приводит даже к выталкиванию иглы из звуковой канавки. Хотя и коническая игла, и та, которая использовалась при записи, имеют одинаковую ширину, первая все же “видит” более узкую дорожку, поскольку — в отличие от резца записывающей головки — не может точно вписаться в профиль канавки.

Эту проблему можно решить, используя эллиптическую иглу. Такая игла имеет не круглый кончик, а овальное в сечении острие с двумя сплющенными поверхностями. Эллиптическая форма в максимальной степени соответствует конфигурации иглы рекордера, что позволяет избежать искажений неогибания и эффекта выталкивания. Она позволяет также лучше следовать за модуляцией высокой частоты и распределяет давление на большую площадь, что уменьшает износ пластинки. На рис. 9-10 хорошо видно, как взаимодействуют иглы обоих типов со звуковой канавкой, в сравнении с резцом записывающей головки.

Третий тип игл, с более острым кончиком, пожалуй, самый совершенный. В этот класс входят иглы Шибата, ванден Гула, гиперэллиптические и некоторые другие. Звукосниматели с любой иглой данного класса требуют более точной настройки, чем с конической или стандартной эллиптической иглами.

Одним из вариантов эллиптической иглы является так называемый микрогребень, который имеет крохотные канавки с обеих сторон острия. В процессе износа иглы микрогребень сохраняет неизменную форму, благодаря чему остается прежним взаимодействие между иглой и звуковой канавкой.

Чрезвычайно важно во время эксплуатации содержать иглу в чистоте: ее необходимо очищать перед прослушиванием каждой стороны пластинки. Частицы грязи и пыли цепляются к игле и, подобно наждаку, разрушают стенки звуковой канавки. А если принять во внимание огромное давление, оказываемое иглой на канавку, то станет совершенно очевидной необходимость очистки иглы. Например, усилие огибания в 1,4 Г, приложенное к обычной зоне контакта иглы с канавкой (10~4 мм2), дает общее давление порядка 14 кГ/мм2. Такого давления вполне достаточно, чтобы мгновенно разрушить внешнюю стенку звуковой канавки. Согласитесь, чистая игла более плавно и свободно скользит по канавке, к тому же меньше изнашивает пластинку. И вообще, она просто лучше звучит.

Очищать иглу следует от тыльной ее части вперед, так, чтобы движения кисточки соответствовали направлению движения грампластинки. Некоторые производители не советуют использовать никаких чистящих жидкостей, другие же, напротив, считают, что применение специальных жидкостей необходимо для эффективного удаления пыли и грязи. Также идут дебаты относительно наилучшего типа кисточки. У одних производителей кисточки сделаны из короткой, жесткой щетины, у других они больше напоминают кисточки для нанесения на ногти лака. Лучше всего следовать рекомендациям изготовителя звукоснимателя. И помните, никогда не следует чистить иглу, жестко закрепив при этом тонарм: вы можете случайно приложить слишком большое усилие к игле и повредить ее.

При хорошем уходе игла обычно служит в течение 1000 часов. Неплохо также через 500 часов работы осмотреть иглу под микроскопом, а затем еще раз — через 800 часов, чтобы вовремя выявить все дефекты, способные повредить пластинку.

Задачей иглодержателя является передача механических колебаний иглы к генератору сигнала, поэтому его конструкция также чрезвычайно важна. Иглодержатель должен быть очень легким, жестким и не резонирующим. Чем меньше масса иглодержателя, тем лучше — при прочих равных условиях — звукосниматель тщательнее следует за изгибами канавки. Для получения одновременно хорошей жесткости и малой массы иглодержатели часто изготавливают из экзотических материалов, таких как бор, алмаз, бериллий, титан, керамика, рубин и сапфир. Для уменьшения массы иглодержателя его часто делают полым, а иногда заполняют материалом, демпфирующим резонансы.

Противоположным от иглы концом иглодержатель крепится внутри корпуса звукоснимателя на упругом элементе. Обладая гибкостью, он позволяет иглодержателю свободно двигаться и вместе с тем сохранять изначальное положение. Поскольку у нового звукоснимателя упругий элемент довольно жесткий, потребуется несколько часов, чтобы разработать его для получения наилучшего качества звучания. Нередко бывает так, что после 100 часов работы звукосниматель начинает звучать лучше, чем новый. (О гибкости звукоснимателей речь шла ранее, в разделе “Технические аспекты выбора устройства воспроизведения грамзаписи”.)

Некоторые аудиофилы снимают корпус звукоснимателя, оставляя его работать совершенно “открытым”. Корпус звукоснимателя может быть источником резонанса и, кроме того, заметно увеличивает действующую массу тонарма. Однако эту операцию можно проводить лишь в том случае, если вы обладаете достаточным опытом обращения с высокоточными устройствами, иначе рискуете повредить свой звукосниматель.

Скопипастено с www.beo-store.com