Что такое кантилевер головки звукоснимателя
Выбираем звукосниматель для проигрывателя винила
Задачей картриджа проигрывателя винила является преобразование механических колебаний этой иглы в электрический сигнал. В дальнейшем, пройдя несколько стадий усиления и преобразования, именно он превратится в звук из колонок. Поэтому к выбору звукоснимателя нужно подойти очень внимательно.
Сохранить и прочитать потом —
Тип звукоснимателя
По принципу действия звукосниматели подразделяются на MM (с движущимся магнитом) и MC (с движущейся катушкой). Первые обеспечивают сигнал более высокого уровня, имеют сравнительно скромную стоимость и блок иглы в них, как правило, можно менять. Зато вторые в силу конструктивных особенностях лучше звучат, за что и ценятся аудиофилами. При выборе картриджа нужно учитывать, что MM и MC-модели требуют различных фонокорректоров по коэффициенту усиления и нагрузочным характеристикам. Поэтому нужно определить подходящий для вашей системы тип, в зависимости от имевшегося в системе фонокорректора. Можем сразу подсказать, что для проигрывателей винила начального и среднего уровня предпочтительными будут MM-звукосниматели. Так, одной из самых удачных моделей головок данного типа с очень выгодным соотношением качества и цены является Ortofon 2M-Red.
Отдельно стоит упомянуть звукосниматели MC-типа, которые в силу специальных конструктивных решений развивают выходной сигнал, близкий по уровню к ММ-головкам. Хорошим примером такой модели является картридж Sumiko Blue Point Special EVO III H. Однако надо учесть, что при формальной поддержке стандартного для ММ входного импеданса фонокорректора 47 кОм, электрические характеристики (внутренний импеданс и выходное напряжение) подобных моделей немного отличаются от MM-головок. Поэтому такие картриджи желательно использовать с фонокорректорами, позволяющими экспериментировать с настройками входного импеданса.
На игле
Следующей важной характеристикой, влияющей на выбор картриджа, является тип заточки иглы. Чем меньше ее радиус (и меньше соответствующее пятно контакта), тем точнее игла будет считывать звуковую дорожку виниловой пластинки. Однако и механическая нагрузка слишком «острой» иглы на канавку пластинки будет высокий, так что здесь необходимо соблюдать определенный компромисс. Самыми популярными на сегодня являются сферическая и эллиптическая заточки. Эллиптическая имеет меньшее пятно контакта со звуковой дорожкой при разумном давлении, поэтому считывает ее модуляции точнее, чем сферическая. Особенно это проявляется на высоких частотах, диапазон которых у звукоснимателей с эллиптическими иглами шире. Эллиптическую заточку, например, имеет игла в звукоснимателе Audio-Technica AT-F7.
Существуют и более экзотические типы заточки игл, встречающиеся в дорогих моделях звукоснимателей. Однако для большинства меломанов оптимальным выбором могут стать картриджи именно с эллиптическими иглами.
Удержать и направить
Алмазную иглу удерживает специальный миниатюрный рычажок, называемый кантилевером. Его задача – как можно точнее передать механические колебания с той стороны, где расположена игла, на противоположную, где находятся магниты (в MM-головках), или катушки (в MC). Отсюда следует, что кантилевер должен быть как можно более легким и в то же время жестким, чтобы работать точно, и в то же время не создавать паразитных вибраций. На это влияет материал, размер и форма данного элемента картриджа. Обычно в качественных головках кантилевер представляет собой алюминиевую трубочку, однако в моделях высокого класса он может быть изготовленным из бора, карбона или каких-нибудь металлических сплавов.
С иглой связана еще одна хитрость. Иногда в названии модели картриджа рядом с обозначением типа заточки может стоять еще одно слово – Nude. Оно означает, что игла полностью выполнена из цельного алмаза и закреплена на кончике кантилевера (на рисунке вариант a). Альтернативным решением является использование металлического стержня с алмазным наконечником (вариант b), что позволяет сэкономить на размерах последнего и сделать картридж дешевле. Однако с точки зрения качества звука иглы Nude предпочтительнее, так как менее склонны к возникновению паразитных резонансов. Игла такого типа установлена, например, в MC-звукоснимателе Ortofon Cadenza Red, который ценится среди меломанов за точный и сбалансированный звук.
Тонармы бывают разные
По способу монтажа к тонарму звукосниматели можно разделить на два основных типа. Самым популярным является крепление картриджа к держателю (шеллу) тонарма с помощью двух винтов. Расстояние между отверстиями на шелле и корпусе звукоснимателя стандартизовано, и составляет полдюйма. Есть также картриджи, которые стыкуются к торцевой части тонарма, если последний поддерживает именно этот тип подключения. Эти картриджи могут быть или уже установлены на шелл (P-Mount), или иметь конструкцию, аналогичную моделям Ortofon серии SPU.
Законы механики
Важным механическим параметром звукоснимателя, на который нужно обращать внимание – трекинг. Он показывает, с какой максимальной амплитудой может перемещаться игла в дорожке пластинки до того, как в звуке появятся искажения. Эта величина измеряется в микрометрах (мкм), и чем она больше, тем лучше.
Для определения совместимости картриджа и тонарма необходимо обратить внимание на два параметра. Первый называется податливость и измеряется как соотношение микрометр на микроньютон (мкм/мН) либо см/дин х 10-6. Оптимальная податливость картриджа для проигрывателя зависит от эффективной массы установленного на нем тонарма (см. таблицу).
Иными словами более жесткие (с малой податливостью) картриджи нуждаются в тяжелых тонармах и наоборот. При невыполнении этого требования в звуке появятся искажения, вызванные резонансами. Самые любознательные могут вычислить резонансную частоту своей системы:
F = 159/√((Mэф + Mг + Mк ) * С), где:
Mэф — эффективная масса тонарма в граммах (см. спецификацию производителя);
Mг — масса головки в граммах (см. спецификацию производителя);
Mк — масса крепежа, примерно 0,5 г, но можно взвесить самостоятельно;
С — податливость кантилевера в см/дин х 10-6 (см. спецификацию производителя).
Желательно, чтобы резонансная частота оказалась в области инфразвука, но не слишком низко, около 10 — 14 Гц, иначе у коробленых пластинок будет страдать устойчивость иглы в канавке. В то же время следует избегать резонанса системы на более высоких частотах, поскольку на 20 Гц официально начинается рабочая область фонограммы.
Вторым параметром, влияющим на совместимость картриджа с тонармом, является вес. Он должен попадать в диапазон регулировки противовеса, иначе тонарм не удастся сбалансировать. И, разумеется, при настройке проигрывателя необходимо убедиться в том, что установленная прижимная сила для головки совпадает с рекомендованной изготовителем.
ММ-головка: что это такое?
Изучаем все виды головок звукоснимателя для винила
ММ-головка: что это такое?
Изучаем все виды головок звукоснимателя для винила
При покупке проигрывателя винила необходимо уделять пристальное внимание тому, какая головка звукоснимателя на нем установлена. Самые распространенные сегодня картриджи относятся к типу ММ, то есть головкам с подвижным магнитом. В данной статье вы узнаете все об их конструкции, истории появления и особенностях эксплуатации, но мы также расскажем и о других разновидностях головок звукоснимателя.
Для чего нужна головка звукоснимателя?
Чтобы воспроизвести сигнал, содержащийся в звуковых дорожках виниловых пластинок, необходимо сперва его считать. Этим и занимается головка звукоснимателя, и делает она это при помощи установленной в ней иглы, закрепленной на конце иглодержателя (кантилевера).
Когда появились ММ-головки?
Вообще, первые модели магнитных головок звукоснимателя появились практически одновременно с началом развития электронной звукозаписи при помощи электрических микрофонов в 1920-х годах. Новый принцип звукозаписи, в отличие от существовавшего до той поры акустического, обеспечивал гораздо более широкий динамический диапазон и позволял нарезать на пластинку существенно больше звуковой информации. Однако для ее адекватного воспроизведения понадобилось разработать более точный инструмент. Дело в том, что использовавшиеся до того времени граммофонные иглы не только не могли правильно огибать усложнившийся профиль канавок, но и создавали избыточное давление на пластинку, что приводило к ее очень быстрому износу. Достаточно сказать, что прижимная сила у граммофона доходила до 100 граммов, тогда как современные магнитные картриджи работают с весом, измеряемым в единицах граммов. Правда, первые модели магнитных головок тоже были далеки от совершенства и изысканности теперешних картриджей, и в них тоже использовались стальные граммофонные иглы. Однако они оставались главными средствами воспроизведения грампластинок на 78 оборотов до появления в 1930-х годах пьезоэлектрических головок. Современные же разновидности магнитных головок звукоснимателя начали развиваться уже после выхода на рынок формата долгоиграющих пластинок (LP) в конце 1940-х годов. Какие же разновидности магнитных головок существуют и как они работают?
Головки звукоснимателя с подвижным магнитом (ММ-головки)
На приведенном рисунке изображен принцип действия головки звукоснимателя с подвижным магнитом (Moving Magnet), работающей за счет электромагнитной индукции. Иголка, закрепленная на кончике иглодержателя, огибает профиль канавки звуковой дорожки, а расположенный на другом конце кантилевера небольшой кусочек магнита взаимодействует с находящимися рядом с ним катушками. В результате возникает слабое электрическое напряжение, передающееся дальше на соединенные с концами катушек стержни. К которым, в свою очередь, подсоединяются провода тонарма, по которым сигнал поступает на фонокорректор. (О том, какие бывают фонокорректоры и как их правильно выбирать, вы можете узнать из нашей статьи.)
Еще одна важная особенность подавляющего большинства моделей головок с подвижным магнитом, это возможность заменять иголку в комплекте с иглодержателем и магнитом по мере ее износа. Это позволяет сэкономить на эксплуатации проигрывателя и не беспокоиться о скорой кончине иглы всякий раз, как вы решаете послушать несколько пластинок подряд.
Головки звукоснимателя с подвижной катушкой (МС-головки)
Несмотря на частое противопоставление с ММ-головками, картриджи с подвижной катушкой работают по тому же принципу электромагнитной индукции. Правда, в нем элементы конструкции меняются местами – на противоположном конце иглодержателя закреплен уже не магнит, а небольшая катушка, намотанная на каркасе и перемещающаяся относительно одного или нескольких расположенных рядом магнитов.
Как правило, МС-головки имеют более низкую чувствительность – есть модели с напряжением на выходе не выше 0,1 мВ, а также невысокую податливость подвеса кантилевера. В силу этого их электрическое согласование с фонокорректором и механическое с тонармом осуществить чуть сложнее, чем в случае с ММ-картриджами, но современные модели, как правило, разрабатываются с учетом данных особенностей и могут работать практически на всех производимых сегодня тонармах. Главное преимущество данного типа головок, это меньшая подвижная масса и существенно меньшие внутреннее сопротивление и индуктивность, что сводит на нет влияние соединительных кабелей на тональный баланс. Однако противопоставлением разных видов головок мы займемся в другом разделе статьи.
Головки звукоснимателя с подвижным железом (MI-головки)
По своей конструкции данные картриджи близки к моделям с подвижным магнитом, за той лишь разницей, что вместо небольшого магнита в преобразовании механической энергии в электрическую участвует небольшой кусочек металла. А постоянный магнит располагается поверх катушек, создавая необходимую напряженность поля. Любопытно, что фактический изобретатель головок с подвижной катушкой Джо Градо затем полностью сосредоточился на производстве именно MI-картриджей под своим брендом Grado.
С точки зрения эксплуатации большинство таких головок идентичны моделям с подвижным магнитом (ММ), их можно подключать к самым обычным фонокорректорам. Исключение составляют лишь головки с низкой чувствительностью, для правильной нагрузки которых придется воспользоваться МС-корректором.
Головки звукоснимателя с подвижным крестом (ММС-головки)
Данный вид головок изобрела и производила в свое время компания Bang&Olufsen. Их название расшифровывается как Moving Micro Cross, они являются разновидностью MI-картриджей. Особенность заключается в том, что кусочек железа на конце иглодержателя имеет форму креста, то есть движение иглы при считывании дорожек стереофонической пластинки происходит по отдельной оси для каждого канала. После прекращения датской компанией производства проигрывателей винила канула в Лету и данная технология.
Оптические звукосниматели
Подобные головки производились и производятся ограниченным числом компаний, и широкого распространения они не получили как из-за дороговизны, так и особенностей эксплуатации. Однако в теории они обладают рядом важных преимуществ. Во-первых, это минимальная подвижная масса, поскольку никаких дополнительных магнитов либо катушек на кантилевере не установлено. Во-вторых, поскольку движение иглы по канавкам считывается при помощи фотоэлектронных датчиков, механические шумы практически не прослушиваются. Кроме того, сопротивление магнитного поля также отсутствует, а значит, подвижная система может перемещаться свободно. Однако оптические головки требуют подведения к ним питания, которое подается от входящего в комплект такого картриджа фонокорректора.
Лазерные звукосниматели
Несмотря на то, что разработка лазерных проигрывателей для винила велась с 1970-х годов, и несколько рабочих прототипов демонстрировались публике в 1980-х годах, первая модель появилась в продаже только в 1997 году. Надо сказать, что компания ELP и сегодня принимает заказы на лазерные вертушки, цена которых составляет около 20 000 долларов США. Хотя в теории отсутствие физического контакта звукоснимателя с поверхностью пластинки выглядит выигрышным, на практике все оказалось не так радужно. Помимо того, что для правильной работы подобного звукоснимателя необходимы сразу пять лазеров, главной проблемой является невозможность отличать загрязнение дорожек от полезного сигнала. Поэтому такие вертушки могут работать только с новым черным винилом в идеальном состоянии, и неспособны воспроизводить прозрачные и цветные пластинки.
Звукосниматели с тензометрическим датчиком (Strain gauge)
В данной разновидности головок, как следует из названия, используются датчики, реагирующие на сжатие и расширение специальных кремниевых элементов, происходящее под воздействием иглодержателя. Конструкция фактически лишена подвижной массы в привычном понимании, кроме того, здесь нет магнитных элементов и проводов, подверженных воздействию электромагнитных помех. Как и оптические картриджи, данные головки поставляются совместно с собственным блоком питания и фонокорректором, объединенными в одном корпусе. При этом фонокорректор работает совершенно иначе, чем обычные модели, восстанавливающие кривую RIAA. Данный тип головок требует минимальной коррекции сигнала, поскольку головка изначально выдает практически ровную АЧХ, за исключением нескольких участков.
Пьезоэлектрические звукосниматели
Весьма распространенный в свое время тип головок отличается применением пьезоэлектрического принципа для создания напряжения, аналогичного тому, что можно встретить в зажигалках и газовых конфорках. Только в головках звукоснимателя дело до появления искры не доходит. Для создания необходимого электрического сигнала при движении иглы по канавке иглодержатель крепится внутри синтетического кристалла, обладающего свойством производить электричество при деформации. Соответственно, та минимальная деформация, которая возникает при модуляции иглы и иглодержателя канавками пластинки, и позволяет кристаллу преобразовывать механическую энергию в электрическую. На практике подобные головки используются сегодня только в очень недорогих проигрывателях, и не отличаются высоким качеством звука. Прежде всего, страдает высокочастотный диапазон.
Какие головки для винила покупать?
После описания всех видов существующих сегодня на рынке головок звукоснимателя, логично задаться вопросом – так какие же головки лучше всего покупать для своего любимого проигрывателя винила, если вы приобрели его без установленного на заводе картриджа или если нужно заменить изношенный?
ММ-головки, как наиболее часто встречающиеся в продаже, стоят дешевле и подходят для всех видов тонармов и фонокорректоров, встроенных в вертушки и усилители либо ресиверы. Цена хорошей ММ-головки начинается сегодня от 10 000 рублей, сменные иглы для них обойдутся примерно в половину от указанной суммы. Интересную бюджетную серию VM95 представила пару лет назад компания Audio-Technica – корпус с катушками во всех картриджах одинаковый, поэтому даже самую бюджетную головку можно улучшить путем покупки более дорогой вставки с иглой сложной заточки.
МI-головки во много аналогичны по своим характеристикам, за исключением тех моделей, которые имеют низкую чувствительность. Самые распространенные на нашем рынке производит фирма Grado, при этом даже самые дешевые ее модели сделаны на заводе компании в Нью-Йорке.
МС-головки лучше выбирать тем из покупателей, кто готов платить существенно большие суммы за высокое качество звука. Продающиеся недорогие МС-картриджи с высокой чувствительностью – около 3 мВ – по характеристикам и звуку очень близки к ММ-головкам, поэтому искать священный аудиофильский Грааль нужно среди моделей с низким выходом – от 0,2 мВ. Цена на них сегодня начинаются где-то от 25 000 рублей и могут достигать заоблачных сумм. Приготовитесь также потратить время на подбор подходящего фонокорректора, и, возможно, повышающего трансформатора.
При выборе следует обращать внимание на тип заточки иглы – чем она сложнее, тем больше информации иголка сможет извлечь из дорожек пластинки. Распространенные названия, которые можно встретить в описании – Elliptical, Nude File Line, Micro Ridge, Gyger, Shibata, Replicant. Кроме того, смотрите на присутствие слова Bonded в описании – это означает, что иголка в данной головке составная, и только самый ее кончик представляет собой натуральный алмаз. Сложные формы заточки более чувствительны к правильной геометрической настройке, поэтому ей необходимо будет уделить больше времени.
Технические и физические особенности фонокартриджей
Существует два основных типа картриджей ММ и МС.
ММ картридж это головка с подвижным магнитом, средним выходом 5 милливольт. Магниты крепятся к кантиливеру и бывают разной конструкции в виде галочки как на фото, в виде кольца или цилиндра. Дополняет колебательный контур неподвижная катушка индуктивности. ММ иглы просты в изготовлении и относительно не дороги. На фотографии 1 хорошо видны магниты прикреплённые к кантиливеру.
фото 1
фото 2
Об этом написано очень много, а мы поговорим о технических и физических особенностях фонокартриджа.
Начнём с кантиливера.
Кантиливер картриджа как и сам стилус, является важной частью колебательного контура и необходим для точной передачи вибраций от пластинки к фонокартриджу.
Для изготовления кантиливеров используются различные материалы, такие как алмаз, алюминий, сапфир, цирконий, бор и др. Чем легче и жестче материал, тем лучше и точнее кантиливер будет передавать вибрацию.
В современных картриджах высокого класса точность также требуется при обработке и сборке деталей магнитной цепи, а также механизма подвески, соединенного с кантиливером.
Алюминий имеет низкую относительную плотность, а наконечник иглы запрессован, поэтому он улавливает вибрации канавки со стабильной и точной характеристикой трассировки.
Кантиливер из бора
Большой модуль упругости, высокая удельная жесткость и быстрая передача звука. Наконечник фиксируется клеем из-за хрупкости и ограниченной технологичности. Это самый хрупкий кантиливер.
Циркониевый кантиливер
Цирконий позволяет сделать кантиливер в форме трубы. Этот кантиливер издает очаровательный звук, отличный от других материалов.
Сапфировый и рубиновый кантиливер
Поскольку сапфировый кантиливер очень жесткий, он точнее передает вибрацию по сравнению с металлическими кантиливерами, поэтому получается более чистый звук.
Когда часть Al 3 + основного компонента сапфира, заменяется хромом драгоценный камень меняет цвет на красный, который делает его рубином. Рубин похож на сапфир с точки зрения физических характеристик, он также используется из-за его визуальной эстетики.
Алмазный кантиливер
Алмаз самый твердый материал на Земле и возможно лучший материал для изготовления кантиливера. Он слабо деформируется при приложении силы, а скорость передачи звука намного выше, чем у других материалов. При воспроизведении пластинки система состоящая из алмазного стилуса и алмазного кантилевера отслеживает канавку с наибольшей точностью.
Физические свойства материалов используемых при изготовлении кантиливеров.
Теперь разберём стилус – игла, алмаз на кончике кантиливера.
При воспроизведении записи с пластинки, наиболее важной частью картриджа является игла которая непосредственно контактирует с канавкой и улавливает её тончайшие вибрации. Задача иглы идеально отслеживать канавку пластинки и не стачивать её.
Игла MicroRidge имеет крохотный радиус закругления похожий на закрытый тор начерченный во фронт, который не будет менять форму при истирании и скалывании. Он способен намного точнее воспроизводить сигналы, поэтому высокочастотный звук и широкий динамический диапазон могут воспроизводиться без искажений. Это первоклассный стилус с высокими характеристиками, долгим сроком службы и точным воспроизведением звука. Увеличинная линия контакта между звуковой канавкой и наконечником помогает снизить давление иглы на единицу площади, продлевая срок службы как пластинки так и наконечника иглы. Пятно контакта равно 62.1 квадратных микрометра.
Тип Шибата, Shibata
Тип стилуса с линейным контактом разработаный для 4-канальных записей (формат CD-4). Его полоса воспроизводимых частот намного шире чем у эллиптического стилуса и он может намного лучше отслеживать высокочастотный и динамический диапазон. Увеличинная линия контакта между звуковой канавкой и наконечником помогает снизить давление иглы на единицу площади, продлевая срок службы как пластинки так и наконечника иглы. Пятно контакта равно 46.7 квадратных микрометра.
Тип Эллипс, Elliptical
При шлифовании эллиптической иглы с обеих сторон и затем скруглении углов радиусы становятся 0,3 х 0,7 микрометра. По сравнению со сферическим стилусом эллиптический стилус звучит с меньшими искажениями и хорошо воспроизводит высокие частоты, но оказывает большее давление на единицу площади, что сокращает срок службы пластинки и иглы, особенно если они сделаны из чёрного алмаза. Пятно контакта равно 20.6 квадратных микрометра.
Тип Сферический, Spherical
Это наиболее распространенная форма стилусов. Сферический наконечник иглы обычно используется в более дешевых моделях общего назначения. Басы воспроизводятся мощно и стабильно, но детализация звучания значительно упрощена. Радиусы бывают от 0,5 до 0,7 микрометра. Пятно контакта равно 30.5 квадратных микрометра.
Остановимся более подробно на стилусе в виде MicroRidge.
MicroRidge имеет крошечный радиус закругления чего нет у других стилусов. Он имеет ленточную форму (тор) шириной всего несколько микрон.
Микронный радиус позволяет воспроизводить звук без искажений в центре и на периферии пластинки.
Сравнение частотной характеристики MicroRidge и Line Contact
Немного философии – каждый выбирает идеал по своему.