Магнитный картридж , чаще называемый граммофонным картриджем или звукоснимателем , представляет собой электромеханический преобразователь , который используется для воспроизведения граммофонных пластинок на проигрывателе .
Картридж содержит съемную или постоянно установленную иглу , наконечник которой — обычно из драгоценного камня, например, алмаза или сапфира — физически контактирует с канавкой пластинки. В народном использовании и на жаргоне диск-жокеев иглу, а иногда и весь картридж часто называют иглой. Когда игла движется по зубчатой канавке, она заставляет вибрировать консоль, на которой установлен постоянный магнит, который перемещается между магнитными полями наборов электромагнитных катушек в картридже (или наоборот: катушки установлены на консоли, а магниты находятся в картридже). Смещающиеся магнитные поля генерируют электрический ток в катушках. Электрический сигнал, генерируемый картриджем, может быть усилен и затем преобразован в звук с помощью громкоговорителя . [1]
Первый коммерчески успешный тип электрического звукоснимателя для фонографа был представлен в 1925 году. Хотя он был электромагнитным, его сходство с более поздними магнитными картриджами было отдаленным: он использовал громоздкий подковообразный магнит и те же одноразовые стальные иглы, которые были стандартными с тех пор, как появились первые механические проигрыватели пластинок с переносом в 1890-х годах. Этот ранний тип магнитного звукоснимателя доминировал на рынке вплоть до 1930-х годов, но к концу того десятилетия его вытеснил сравнительно легкий пьезоэлектрический кристаллический звукосниматель, однако использование недолговечных одноразовых металлических игл оставалось стандартным. В годы, последовавшие сразу за Второй мировой войной, когда старые проигрыватели с очень тяжелыми звукоснимателями были заменены, все большую популярность приобрели прецизионно отшлифованные и долговечные игольчатые наконечники из сапфира или экзотического твердого металла осмия . Однако пластинки, сделанные для домашнего использования, по-прежнему изготавливались из того же абразивного шеллачного состава, разработанного для быстрого изнашивания кончиков стальных игл, чтобы соответствовать канавке.
Появление пластинки LP "album" на 33 1 ⁄ 3 об/мин в 1948 году и пластинки " single " на 45 об/мин в 1949 году побудило потребителей перейти на новый многоскоростной проигрыватель с требуемой иглой с меньшим наконечником "microgroove". Затем сапфир и алмаз стали стандартными материалами для наконечника иглы. Сначала новые иглы устанавливались в более мелкие, легкие пьезоэлектрические кристаллы или керамические картриджи общего типа, которые можно было найти в недорогих автономных портативных проигрывателях на протяжении всей фонографической эры. Керамические картриджи продолжают использоваться в большинстве "ретро" и компактных проигрывателей, которые производятся в настоящее время, отчасти потому, что они сравнительно прочны и устойчивы к повреждениям от небрежного обращения, но в основном потому, что они недороги. Однако в 1950-х годах появилось новое поколение небольших, легких, высокоподатливых магнитных картриджей, которые быстро завоевали популярность среди любителей высококачественного звука из-за их превосходных звуковых характеристик. Высокая податливость также снизила износ пластинки. Вскоре они стали стандартом во всех, кроме самых дешевых компонентных аудиосистем, и являются наиболее распространенным типом звукоснимателя, используемого сегодня.
Картридж состоит из нескольких компонентов: игла, кантилевер, магниты, катушки и корпус. Игла — это часть, которая при использовании является интерфейсом с поверхностью записи и отслеживает модуляции в канавке. Обычно она изготавливается из небольшого полированного алмаза или другого промышленного драгоценного камня. Кантилевер поддерживает иглу и передает вибрации от нее на узел катушки/магнита. [2] Первый обычно изготавливается из бора или алюминия, а ранее из бериллия, хотя некоторые производители выпускают модели с экзотическими кантилеверами из драгоценных камней. [3] Большинство моделей картриджей с подвижным магнитом имеют съемные подузлы игла–кантилевер, что позволяет производить их замену без необходимости снимать и заменять весь картридж, когда игла изнашивается. [4]
Корпус картриджа, соединенный с тонармом, служит для обеспечения подвижным частям неподвижной платформы, позволяющей им точно следовать канавке. [2]
В системах высокой точности кристаллические и керамические звукосниматели были заменены магнитными картриджами, использующими либо подвижный магнит, либо подвижную катушку.
По сравнению с кристаллическими и керамическими звукоснимателями магнитный картридж обычно обеспечивает улучшенную точность воспроизведения и меньший износ пластинки, отслеживая канавку с меньшим давлением. Магнитные картриджи используют меньшие силы отслеживания и, таким образом, снижают вероятность повреждения канавки. Они также имеют более низкое выходное напряжение, чем кристаллический или керамический звукосниматель, в диапазоне всего нескольких милливольт, поэтому требуют большего усиления.
В картридже с подвижным магнитом консоль иглы несет крошечный постоянный магнит , который расположен между двумя наборами фиксированных катушек (в стереофоническом картридже), образуя крошечный электромагнитный генератор. Когда магнит вибрирует в ответ на иглу, следующую по канавке записи, он индуцирует крошечный ток в катушках.
Поскольку магнит мал и имеет небольшую массу, а также не связан механически с генератором (как в керамическом картридже), правильно отрегулированная игла следует канавке более точно, требуя при этом меньшего усилия прижима (давления на иглу вниз).
В устройствах с подвижным железным и индуцированным магнитом (широко известным примером является АЦП) подвижный кусок железа или другого ферромагнитного сплава соединен с консолью (вместо магнита), в то время как постоянный, более крупный магнит расположен над катушками, обеспечивая необходимый магнитный поток.
Конструкция MC снова представляет собой крошечный электромагнитный генератор, но (в отличие от конструкции MM) с перевернутыми магнитом и катушками: катушки прикреплены к кантилеверу и движутся в поле постоянного магнита. Катушки крошечные и сделаны из очень тонкой проволоки.
Поскольку количество обмоток, которые могут поддерживаться в таком якоре, невелико, уровень выходного напряжения соответственно невелик. Результирующий сигнал составляет всего несколько сотен микровольт, и поэтому его легче заглушить шумом, наведенным гулом и т. д. Таким образом, сложнее спроектировать предусилитель с крайне низким уровнем шума на входе, необходимым для картриджа с подвижной катушкой, поэтому иногда вместо него используют «повышающий трансформатор».
Однако существует множество картриджей с подвижной катушкой «высокой выходной мощностью», которые имеют уровни выходной мощности, аналогичные картриджам ММ. [4]
Звукосниматели с подвижной катушкой — это чрезвычайно маленькие прецизионные приборы, поэтому они, как правило, дороги, но аудиофилы часто предпочитают их из-за субъективно лучшего качества.
Конструкция MMC была изобретена и запатентована компанией Bang & Olufsen . Картридж MMC является разновидностью конструкции Moving Iron (MI). Магниты и катушки неподвижны, в то время как микрокрест перемещается вместе со стилусом, тем самым изменяя расстояния между плечами креста и магнитами. Утверждается, что конструкция MMC обеспечивает превосходное разделение каналов [ необходима цитата ] , поскольку движения каждого канала происходят на отдельной оси.
Картриджи с подвижным магнитом чаще встречаются в «нижнем сегменте» рынка, тогда как в «верхнем сегменте» преобладают конструкции с подвижной катушкой. Споры о том, какие конструкции MM или MC в конечном итоге могут давать лучший звук, часто бывают жаркими и субъективными. Различие между ними часто стирается из-за соображений стоимости и дизайна — например, может ли картридж MC, требующий еще одного шагового усиления, превзойти качественные картриджи MM, которым нужны более простые входные каскады?
MM-картриджи обычно имеют выход 3-6 мВ, совместимый с MM-входами предусилителей. MC-картриджи бывают двух видов: с низким выходом (обычно < 1,0 мВ) и с высоким выходом (более 1,5 мВ); есть также некоторые с очень низким выходом (0,3 мВ или меньше). MC-картриджи с высоким выходом являются уступкой совместимости со старыми MM-входами предусилителя; MC-картриджи с низким выходом могут генерировать чрезмерный шум или иметь недостаточное усиление предусилителя для вывода усилителей на номинальную мощность при использовании на MM-входах. Большинство твердотельных предусилителей имеют отдельные MC-входы с высоким коэффициентом усиления и низким уровнем шума для их размещения. Картриджам с очень низким выходом требуется отдельный каскад предварительного усиления фонокорректора перед входом на каскад MC или MM-предусилителя.
Фоно -картриджи Decca имели уникальную конструкцию с фиксированными магнитами и катушками. Стержень иглы состоял из алмазного наконечника, короткого куска мягкого железа и Г-образного кантилевера из немагнитной стали. Поскольку железо располагалось очень близко к наконечнику (в пределах 1 мм), движения наконечника можно было отслеживать очень точно. Инженеры Decca называли это «позитивным сканированием». Вертикальная и боковая податливость контролировались формой и толщиной кантилевера. Картриджи Decca имели репутацию очень музыкальных; однако ранние версии требовали большей силы прижима, чем конкурирующие конструкции, что делало износ пластинки проблемой.