Электромагнитный звукосниматель и тонарм

Давно ушли в прошлое времена фонографа и патефо­на - эти устройства воспроизводили звук с грампластин­ки с помощью иглы, прикрепленной прямо к металличес­кому диффузору. Для усиления звука использовался массивный рупор (точнее, он не усиливал звук, а просто повышал без этого ничтожно малый КПД такой звуковоспроизводящей системы). Давление иглы на канавку грампластинки достигало десятков граммов - надо ли гово­рить, что после уже нескольких циклов проигрывания пластинки звуковая дорожка изнашивалась и пластинка шипела, как примус.

Кардинальное улучшение качества грамзаписи про­изошло после перехода на электромагнитный и пьезоэлектрический способ съема информации с помощью соответ­ствующих звукоснимателей, с малым давлением иглы на борозду пластинки. Отпала необходимость запи­си звуковых колебаний с большой амплитудой отклоне­ний дорожки. Малый сигнал, полученный от звукоснима­теля, усиливается электронными усилителями, так что громкость звука может быть получена любая. Пластинка стала долгоиграющей, а затем и стереофонической. Число оборотов пластинки при проигрывании сократилось с 78 до 45 и затем до 33,3.

Из множества конструкций звукоснимателей практи­чески по сей день так, и применяются электромагнитные и пьезоэлектрические звукосниматели. Причем вторые, похоже, также сходят со сцены. Современный электромагнитный звукосниматель с алмазной иглой способен преобразовывать извилины звуковой дорожки пластины в диапазоне частот от 5-10 Гц до 20-40 кГц, что заметно перекрывает нормальный частотный диапазон звуковых сигналов. Специальная форма иглы и малое давление (менее 1 грамма) на пластинку минимизируют шум пластинки и обеспечивают точнейшее считывание информации - если, конечно, пластинка ранее не проигрывалась на старом проигрывателе. Одно такое проигрывание способно безнадежно испортить пластинку.

Основные недостатки электромагнитного звукоснимателя - малая ЭДС (порядка 1-2 мВ), ее рост с увеличением частоты (что требует соответствующей коррекции) и чувствительность к переменным магнитным полям. Коррекция АЧХ нормирована и реализуется довольно легко. Что касается чувствительности к магнитным полям, то ее снижают экранированием, как самой головки, так и источников этих полей - например, двигателей и силовых трансформаторов.

Головка звукоснимателя располагается на специальном рычаге, называемом тонармом. Он управляется вручную или автоматически. Управление вручную означаем, перемещение тонарма к пластинке и установку иглы головки звукоснимателя на поверхность пластинки в нужном месте (обычно на начало нужной вещи или на начало пластинки). Это не очень приятное занятие, и потому обычно оно автоматизируется.

Основная задача тонарма - перемещать иглу звукоснимателя по проигрываемой пластинке вдоль ее радиуса или с минимальным отклонением от него. Кроме этого он должен отвечать совершенно противоположным требованиям, а именно не влиять на полезные колебания иглы (быть совершенно инертным) и одновременно мгновенно реагировать на кривизну поверхности пластинки (обладая в идеале нулевой инерцией), обеспечивая нечувствительность подвижной системы звукоснимателя к паразитным внешним воздействиям. При этом тонарм должен обеспечивать поддержание надежного и симметричного контакта иглы с обеими стенками канавки. Основными элементами тонарма являются: трубка тонарма (armtube), поворотный узел (bearing), противовес (counterweight), компенсатор скатывающей силы (anti-skating) и площадка для крепления головки звукоснимателя (head shell).

Угловые искажения

Как известно резец рекордера при записи перемещается по прямой линии вдоль радиуса записываемого диска; классический же тонарм представляет собой поворотную конструкцию (pivoted tonearm), где игла перемещается по дуге с радиусом, равным расстоянию между поворотной осью тонарма и кончиком иглы. Поэтому между направлением колебаний иглы и радиусом, вдоль которого колеблется резец при поперечной записи, образуется некоторый угол, называемый горизонтальным углом погрешности (tracking error). С точки зрения отсутствия угловых ошибок при проигрывании, наилучшим решением является прямой тангенциальный тонарм. Однако устройство сервосистемы его движения очень сложно и такой тонарм не инертен по отношению к звукоснимателю, т.к. механизм его движения отслеживает изменение усилия бокового воздействия канавки на иглу, в результате чего подвижная система головки испытывает циклически повторяющееся переменное боковое воздействие. Вдобавок, сервосистема является источником (причем непосредственно связанным с тонармом) дополнительных вибраций. Была разработана конструкция с применением так называемого воздушного подшипника. В зазор между направляющей штангой тонарма и его опорной втулкой подается воздух под давлением, что обеспечивает отсутствие трения. Это позволило обойтись без сервостстемы, поскольку усилия давления канавки на иглу достаточно для перемещения тонарма. Правда сама пневмосистема очень сложная, дорогая и требует размещения компрессора вдали от проигрывателя.