О фонокартриджах от Рето Андриоти. Часть 1

19 августа 2016 года

Добрый день, уважаемые дамы и господа.

Сегодня я начну публиковать рассказ о фонокатриджах от Рето Андриоли (Reto Andrioli). Он был написан для всех любителей винила и основан на многолетнем опыте сервиса головок разных производителей и строительства собственных. Я впервые ознакомился с рассказом Рето у своих друзей, российского дистрибьютора фонокартриджей Bluelectric (в прошлом MicroMagic) и там же получил разрешение на использование текста.   

О ГОЛОВКАХ ЗВУКОСНИМАТЕЛЕЙ: ОБЩИЙ ОБЗОР БЕЗ АБСОЛЮТНОЙ ИСТИНЫ И УГЛУБЛЕНИЯ В ДЕТАЛИ, ПОПЫТКА ОПИСАТЬ ФУНКЦИОНАЛЬНОСТЬ, ПЛЮСЫ И МИНУСЫ.

Элементарные сведения о головках, приведенные в этом файле, могут быть для вас полезны. Оставляя в стороне «экзотику» с использованием фотоэлементов или сенсоров давления для считывания сигнала с пластинки, существует два основных подхода в создании звукоснимателей:

первый - использование подвижных катушек (MC – moving coil),

второй - использование подвижных магнитов (MM- moving magnet), куда также входит конструкция VI, чаще именуемая MI (Moving Iron – подвижная железка). Согласно технической терминологии это неверно, и аббревиатура VI гораздо точнее соответствует реальному процессу, так как обозначает Variable Inductance - переменная индуктивность. Фактически в большинстве случаев MC-головки также используют подвижные железки в качестве оправки пары катушек для левого и правого каналов, на которых эти катушки и наматываются. А ММ-головки используют подвижный магнит, выполненный магнитного куска железа, в то время как в MI-головках  используется железная заслонка, частично намагниченная из-за близости к статору головки, состоящему из массивного магнита и катушек.

С точки зрения сигнала разницы между тем, движутся ли витки катушек в магнитном поле для генерации сигнала или, напротив, магнит ли колеблется в поле, модулируя сигнал с помощью переменной индуктивности, разницы нет. Фактически если бы кто-то перевернул МС-головку и прикрепил алмазную иглу к ее корпусу, а затем прикрепил иглодержатель к тонарму, то МС-головка превратилась бы в ММ-головку.

О конструкции.

По мере развития конструкций головок они патентовались, и хотя теперь эти патенты не представляют собой особой ценности, защита конструкций патентами, на ранней стадии развития, стимулировала производителей разрабатывать альтернативные конструкции, чтобы не платить за авторские права. Поэтому, развитие шло не только в сторону улучшения качества воспроизведения, но также и по экономическим причинам. Давайте представим себе головку, которая обеспечивает достаточно высокий уровень выхода, чтобы она могла подключаться непосредственно к фонокорректору, обладающую достаточной точностью следования канавке, и при этом недорогую в производстве. Такая головка могла бы стать рекордсменом продаж на рассвете стереофонической эпохи в масштабах всего мирового рынка. После того как такая головка была бы запатентована, конкурентам осталось бы не так много простора для маневрирования. Если бы это была ММ-головка, обладающая всеми перечисленными выше достоинствами, что должна была бы делать конкурирующая компания для того, чтобы производить и продавать головки? Ответ, производить головки по другой технологии – чтобы не нарушать авторских прав. Тогда почему бы не инвертировать конструкцию и не сделать МС-головку с очень низким выходом, и не сделать для нее повышающий трансформатор, помещающийся непосредственно в ее корпусе, так, чтобы эта комбинация позволила получить примерно такой же уровень выхода, как у ММ-головки? Во времена расцвета радио и телевидения было множество проигрывателей либо с головками Shure V75 или SPU-GT (длинный шелл (G) со встроенным трансформатором (T)). Каждая из этих конструкций имеет свои врожденные недостатки и преимущества, но важно то, что не только само по себе качество звучания определяло выбор той или иной конструкции. Можно было пойти по пути переменной индуктивности, что и сделали GE, Fairchild, Decca еще в монофонические времена, а Decca позднее развила эту идею, сделав головку с двухмерным реагированием на изменение индуктивности отдельно по горизонтали и вертикали. Grado получила патент за головку с изменяемой индуктивностью по направлениям 45/45, как сейчас в стандартных ММ- и МС-головках. Потом каждая компания занялась поисками не занятого патентами направления, чтобы создавать свои головки, и это вылилось в незначительные изменения существующих конструкций звукоснимателей, которые оформлялись как инновации. Так появились Stanton, B&O, Clearaudio и другие. Но по большому счету все они делятся всего лишь на 2 типа: первый тип -это ММ-головки с высоким выходом и VI-головки также с высоким выходом, второй тип это - МС-головки с низким выходом, устройство которых иное в плане подвески (хотя Clearaudio фактически сделали модель с подвеской как у ММ-головки с двумя подвижными катушками на иглодержателе).

Головки ММ:

Давайте поближе взглянем на ММ-головку. Она была самой популярной головкой во всем мире благодаря ее качеству. Преимущества ММ-головки:

- экономичность производства в связи с раздельными катушками, похожими на катушки обмоток реле;

- высокий уровень выхода;

- легко достижимое равенство уровней выхода каналов;

- возможность достижения очень высокой точности следования иглы канавке;

- совместимость с любыми тонармами;

- высокое отношение сигнал/шум;

- из-за высокого импеданса катушек статора совокупное контактное сопротивление от головки до входа фонокорерктора пренебрежимо мало;

- сменный иглодержатель;

- отсутствие влияния магнитных материалов проигрывателя и диска. Некоторые проигрыватели имели и имеют стальные диски (как, например, Cello и Td124), у других моторы расположены вблизи головки, а в моторах присутствуют стальные статоры/роторы или постоянные магниты (как в модных ныне хайэндных вертушках с бесколлекторными моторами), а некоторые модели проигрывателей даже используют магнитную подвеску диска, такие, как Verdier, Gabriel,  Räke и прочие, у которых поле рассеяния распространяется на 15 метров от самого проигрывателя, что нетрудно проверить с помощью компаса, стрелка которого вместо северного магнитного полюса Земли показывает на вертушку. Еще в вертушках присутствуют железные болты, магнитные тормоза и прочее. Именно ММ-головки наименее чувствительны к воздействию источников магнитного поля.

- могут иметь малую массу подвижной системы;

После такого количества текста давайте взглянем на удивительно простую конструкцию ММ-головки

Shure M7 1963 г.

Вставка иглодержателя с магнитом (вверху) и обойма с подвеской.

Это предельно простая конструкция, иглодержатель V-образной формы в разрезе, изогнутый дугообразно и магнит, установленный на вершине V. Единый узел без механических соединений, за исключением магнита и иглы, механические потери очень низкие, иглодержатель может настраиваться для балансировки в подвеске в процессе выравнивания масс передней и задней частей без возникновения резонансов, биений и дребезга в подвижной системе, как в случае с идеально сбалансированным колесом. В такой головке магнит достаточно массивен. С другой стороны, сопротивление катушек достаточно мало – порядка 280 Ом. При этом обеспечивается высокий выход для подачи сигнала на стандартный ламповый фонокорректор напрямую. Конструкция MI / VI во многом идентична, только вместо одного магнита здесь кусок железа и только за ним уже магнит в корпусе головки, контактирующий с железным сердечником, проходящим через катушки статора. Когда железка колеблется в магнитном поле, индукция, воздействующая на катушки, меняется соответствующим образом и формирует в них электрический сигнал. Очевидно, что магнит в этом случае, помещенный в корпус головки, может быть больше по размерам, а число витков катушек может быть уменьшено для получения сравнимого с ММ уровня выхода. Как будет объяснено позже, это является преимуществом с точки зрения расширения рабочего диапазона электрического сигнала. На практике же, слишком сильное магнитное поле может служить причиной полного выхода головки из строя. Когда железка подходит очень близко к полюсам магнита, она может полностью притягиваться к ним и биться о них, вызывая повреждение подвижной системы. Подобная проблема наблюдается и в МС-головках с боковыми полюсами таких как Neumann, Tzar, FR7 и других. Именно поэтому у них катушки без сердечника, т.е. катушки немагнитные. В противном случае эти головки не могли бы работать. Таким образом, их конструкция была изменена так, чтобы подвижная железка никогда не касалась полюсов магнитной цепи, что значит либо то, что подвеска блокирует эффекты близости (Grado), железка отодвинута и укорочена так, чтобы никогда не касаться полюсов (Grado) или расстояние до полюсов выбирается достаточно большим (Grado, Decca – горизонтальные катушки).

Магнит, полюс поверх катушки, зазор, стальной иглодержатель, зазор, полюс поверх катушки, магнит.

Итак, одно преимущество достигается за счет появления других проблем. В то время как малые размеры магнита ММ-головок позволяют разместить его очень близко к полюсам статора благодаря малой напряженности магнитного поля и обеспечить короткую связь в механической цепи, тогда как в МС головках приходится увеличивать количество витков для достижения приемлимого уровня выхода, а в вариантах MI / VI приходится избегать такой близости с помощью специальной конструкции подвески или путем ослабления магнитного поля, чтобы получить такой же высокий уровень выхода с тем же или меньшим числом витков катушек по сравнению с ММ-головками.

С учетом такого количества преимуществ ММ-головок возникает вопрос: почему же не все головки именно ММ?

Очевидно, у них должны быть и недостатки.

Прежде всего:

- ДЕШЕВИЗНА. Так как такие головки можно делать недорого, они и производятся недорого. Массовая продукция для широких масс позволяет получить большой торговый оборот, а большие объемы продаж с малой наценкой на единицу продукции способствует получению гораздо бОльших итоговых доходов по сравнению с торговлей малотиражными высококачественными изделиями. Производство может быть значительно автоматизировано с уменьшением затрат рабочего времени и производственных расходов.

Посмотрим на головку массового производства, вернемся к Shure M7. Катушки статора похожи на обмотки реле массовой продукции. Иглодержатель представляет собой штамповку из алюминия, магнит размещен прямо на конце для облегчения ручной сборки. Алмазная игла запрессована в иглодержатель. Часто встречается, что алмаз запрессован криво, и азимут смещен… Алмаз малых размеров сначала прикреплен к металлической основе, а потом уже все это собрано воедино. Сборка достаточно крупная и вставляется без проблем. Алмаз низкого качества без кристаллической ориентации. V-образный иглодержатель с трудом позволяет выдержать положение 45/45 относительно подвески при установке вставки, фактически для этого потребовалась бы точная подгонка вертикальности оси алмазной иглы. А для этого потребовалась бы прецизионная ручная работа, которая отсутствует – и отсюда возникает перекос. Сегодня сменные вставки иглодержателя для M7 все еще доступны. Чтобы сделать их еще дешевле и одновременно решить описанную выше проблему, новые головки стали оснащать трубчатыми иглодержателями, так что погрешности азимута не возникают из-за запрессовки алмаза в трубку, поскольку она может быть повернута по продольной оси для подстройки азимута. Однако для этого опять же требуется точная ручная работа, которая по-прежнему не имеет места. Именно так производились и продолжают производиться MM / VI-головки – дешевым методом.

Конец первой части.

Всего вам интересного,

Федорив Андрей