Магнитный картридж , чаще называемый картриджем фонографа или фонокартриджем или (в просторечии) звукоснимателем , представляет собой электромеханический преобразователь , который используется для воспроизведения пластинок на проигрывателе .
Картридж содержит съемный или постоянно установленный иглу , кончик которой - обычно драгоценный камень, например алмаз или сапфир, - которого физически контактирует с канавкой пластинки. В обиходе и на жаргоне диск-жокеев иглу, а иногда и весь картридж, часто называют иглой. Когда игла движется по зубчатому пазу, она вибрирует кантилевер, на котором установлен постоянный магнит, который перемещается между магнитными полями наборов электромагнитных катушек в картридже (или наоборот: катушки установлены на кантилевере, а магниты в картридже). Смещающиеся магнитные поля генерируют электрический ток в катушках. Электрический сигнал, генерируемый картриджем, может быть усилен , а затем преобразован в звук с помощью громкоговорителя . [1]
Первый коммерчески успешный тип звукоснимателя для фонографа был представлен в 1925 году. Несмотря на то, что он электромагнитный, его сходство с более поздними магнитными картриджами отдаленно: в нем использовался громоздкий подковообразный магнит и те же одноразовые стальные иглы, которые были стандартными со времен первого механического переноса. проигрыватели дисков появились 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 стандартом оставалось использование недолговечных одноразовых металлических игл. В годы, последовавшие сразу за Второй мировой войной, когда старые проигрыватели с очень тяжелыми звукоснимателями были заменены, все большую популярность приобретали прецизионные и долговечные наконечники игл, изготовленные из сапфира или экзотического твердого металла осмия . Однако пластинки, сделанные для домашнего использования, по-прежнему изготавливались из того же абразивного состава шеллака, разработанного для быстрого изнашивания кончиков стальных игл до соответствия канавке.
Появление «альбома» LP с пластинкой со скоростью 33 1 ⁄ 3 об / мин в 1948 году и « сингла » с пластинкой со скоростью 45 об / мин в 1949 году побудило потребителей перейти на новый многоскоростной проигрыватель пластинок с необходимым стилусом с «микроканавками» с меньшим наконечником. Сапфир и алмаз стали стандартными материалами для наконечников иглы. Сначала новые стилусы устанавливались в меньшие по размеру и более легкие пьезоэлектрические кристаллические или керамические картриджи общего типа, которые использовались в недорогих автономных портативных проигрывателях на протяжении всей фонографической эпохи. Керамические картриджи по-прежнему используются в большинстве «ретро» и компактных проигрывателей, выпускаемых в настоящее время, отчасти потому, что они сравнительно прочны и устойчивы к повреждениям в результате неосторожного обращения, но главным образом потому, что они недороги. Однако в 1950-х годах появилось новое поколение небольших, легких и очень гибких магнитных картриджей, которые быстро завоевали популярность среди энтузиастов высокого качества звука благодаря своим превосходным характеристикам звука. Высокая податливость также снизила износ пластинок. Вскоре они стали стандартом для всех компонентных аудиосистем, кроме самых дешевых, и являются наиболее распространенным типом звукоснимателей, используемых сегодня.
Картридж состоит из нескольких компонентов: иглы, кантилевера, магнитов, катушек и корпуса. Игла — это часть, которая при использовании является интерфейсом с поверхностью пластинки и отслеживает модуляции в канавке. Обычно он изготавливается из небольшого полированного алмаза или другого промышленного драгоценного камня. Консоль 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 продают модели с консолью из экзотических драгоценных камней. [3] Большинство моделей картриджей с подвижными магнитами имеют съемные узлы игла-консоль, которые позволяют заменять их без необходимости снимать и заменять весь картридж, когда игла изнашивается. [4]
В сочетании с тонармом функция корпуса звукоснимателя состоит в том, чтобы предоставить движущимся частям неподвижную платформу, чтобы они могли точно отслеживать канавку. [2]
В системах высокой точности воспроизведения кристаллические и керамические звукосниматели были заменены магнитным картриджем, в котором используется либо подвижный магнит, либо подвижная катушка.
По сравнению с хрустальными и керамическими звукоснимателями магнитный картридж обычно обеспечивает более высокую точность воспроизведения и снижает износ пластинки за счет более легкого давления на канавку. Магнитные картриджи используют меньшие прижимные силы и, таким образом, снижают вероятность повреждения канавок. Они также имеют более низкое выходное напряжение, чем кристаллический или керамический датчик, всего в пределах нескольких милливольт, что требует большего усиления.
В картридже с подвижным магнитом кантилевер иглы несет крошечный постоянный магнит , который расположен между двумя наборами фиксированных катушек (в стереофоническом картридже), образуя крошечный электромагнитный генератор. Поскольку магнит вибрирует в ответ на движение иглы по канавке пластинки, он индуцирует слабый ток в катушках.
Поскольку магнит небольшой, имеет небольшую массу и не связан механически с генератором (как в керамическом картридже), правильно отрегулированная игла следует более точно по канавке, требуя при этом меньше прижимной силы (давления на иглу вниз).
Типы движущегося железа и индуцированных магнитов (хорошо известный пример — ADC) имеют подвижный кусок железа или другого ферросплава, соединенный с кантилевером (вместо магнита), в то время как постоянный магнит большего размера находится над катушками, обеспечивая необходимую магнитный поток.
Конструкция MC снова представляет собой крошечный электромагнитный генератор, но (в отличие от конструкции MM) с перевернутым 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 можно разместить в таком якоре, невелико, то и уровень выходного напряжения соответственно невелик. Результирующий сигнал составляет всего несколько сотен микровольт и, следовательно, его легче заглушить шумом, наведенным фоном и т. д. Таким образом, сложнее спроектировать предусилитель с чрезвычайно низким уровнем шума на входе, необходимый для картриджа с подвижной катушкой, поэтому необходимо сделать шаг вперед. Вместо этого иногда используется трансформатор.
Однако существует множество картриджей с подвижной катушкой «высокой мощности», уровень выходной мощности которых аналогичен картриджам ММ. [4]
Картриджи с подвижной катушкой представляют собой чрезвычайно маленькие прецизионные инструменты и поэтому, как правило, дороги, но аудиофилы часто предпочитают их из-за субъективно лучших характеристик.
Конструкция MMC была изобретена и запатентована компанией Bang & Olufsen . Картридж MMC представляет собой разновидность конструкции Moving Iron (MI). Магниты и катушки неподвижны, в то время как микрокрест перемещается вместе с иглой, тем самым изменяя расстояния между плечами креста и магнитами. Утверждается, что конструкция MMC обеспечивает превосходное разделение каналов , поскольку движения каждого канала происходят на отдельной оси.
Картриджи с подвижными магнитами чаще встречаются на рынке «нижнего уровня», в то время как на рынке «более высокого класса», как правило, преобладают конструкции с подвижной катушкой. Споры о том, могут ли конструкции MM или MC в конечном итоге обеспечить лучший звук, часто бывают жаркими и субъективными. Различие между ними часто стирается из-за стоимости и конструктивных соображений - например, может ли картридж MC, требующий еще одного повышающего усиления, превзойти хорошо сделанные картриджи MM, которым требуются более простые входные каскады?
Картриджи ММ обычно имеют выходное напряжение 3–6 мВ, что соответствует входам ММ предусилителей. Картриджи MC бывают двух разновидностей: с низким выходным сигналом (обычно < 1,0 мВ) и с высоким выходным сигналом (более 1,5 мВ); есть также модели с очень низким выходным сигналом (0,3 мВ или меньше). Картриджи MC с высокой выходной мощностью — это уступка совместимости со старыми входами предусилителя MM; Картриджи MC с низкой выходной мощностью могут генерировать чрезмерный шум или иметь недостаточное усиление предусилителя для вывода усилителей на номинальную мощность, если они используются на входах MM. Большинство твердотельных предусилителей имеют отдельные входы MC с высоким коэффициентом усиления и низким уровнем шума. Картриджам с очень низкой выходной мощностью требуется отдельный каскад предварительного фонокорректора перед входом на каскад предусилителя MC или MM.
Фонокартриджи Decca имели уникальную конструкцию с фиксированными магнитами и катушками. Стержень иглы состоял из алмазного наконечника, короткого куска мягкого железа и L-образной кантилевера из немагнитной стали. Поскольку утюг располагался очень близко к наконечнику (в пределах 1 мм), движения наконечника можно было отслеживать очень точно. Инженеры Decca назвали это «позитивным сканированием». Вертикальная и латеральная податливость контролировалась формой и толщиной кантилевера. Картриджи Decca имели репутацию очень музыкальных устройств; однако ранние версии требовали большего прижимного усилия, чем конкурирующие модели, что вызывало беспокойство по поводу износа пластинок.