Основные параметры электропроигрывающих устройств

Перезапись грампластинки на магнитофон давно используется любителями и является одним из основных способов пополнения домашних фонотек. Несмотря на относительную простоту такой перезаписи, далеко не всегда удается получить высококачественную запись, отвечающую возможностям современной аппаратуры. Поэтому, прежде чем перейти к технологии перезаписи, кратко рассмотрим основные особенности современной техники воспроизведения грамзаписи.

Всякое электропроигрывающее устройство (ЭПУ) состоит из движущего механизма с изменяемой редукцией (для вращения грампластинки с различными частотами), диска для установки грампластинки и звукоснимателя. Кроме перечисленных узлов ЭПУ имеет ряд вспомогательных механизмов, например автостоп, микролифт (механизм для плавного спуска и подъема звукоснимателя) и др. Электропроигрывающее устройство может также включать в себя предварительный усилитель и корректирующее устройство. Все механизмы и узлы монтируют на общей панели. Электропроигрывающее устройство, оформленное в виде отдельной переносной конструкции и приспособленное для подключения к тракту звукоусиления, принято называть электропроигрывателем. Сочетание электропроигрывателя, усилителя и акустических систем называют электрофоном. В радиолы ЭПУ входит составной частью.

Отечественная промышленность выпускает ЭПУ четырех классов, отличающиеся качественными показателями и наличием тех или иных эксплуатационных удобств. Согласно ГОСТ 18631-73 электропроигрывающие устройства высшего и I классов выпускают только стереофонические, II класса — в стереофоническом и монофоническом вариантах, а ЭПУ III класса — только монофонические.

Условное обозначение ЭПУ состоит из обозначения класса (высший I, II. III), букв ЭПУ, порядкового номера разработки и буквы С (для стереофонических ЭПУ). Например, обозначение Н-ЭПУ-50 означает ЭПУ II класса, монофоническое, 50-й разработки, а 1-ЭПУ-73С — ЭПУ I класса, стереофоническое, 73-й разработки. ЭПУ высшего, I и II классов выпускают с питанием от сети переменного тока, а ЭПУ III класса — с питанием от сети переменного тока или автономных источников постоянного тока.

Качество воспроизведения определяют следующие основные параметры ЭПУ: отклонения номинального значения частоты вращения диска, коэффициент детонации, уровень рокота (уровень помех от вибраций). Помимо этих показателей, зависящих главным образом от конструкции движущего механизма и точности его изготовления, очень важны также электрические параметры, например частотный диапазон воспроизведения и неравномерность частотной характеристики, определяемые звукоснимателем, установленным в ЭПУ.

Для воспроизведения звука в правильной тональности диск проигрывателя должен вращаться с частотой, близкой к номинальной. Помимо обеспечения номинальной частоты вращения диска требуется еще, чтобы периодические отклонения частоты вращения были незначительными. Эти отклонения вызывают изменения высоты тона воспроизводимого сигнала, называемые детонацией.

Причиной детонации является недостаточная точность изготовления деталей движущего механизма ЭПУ, а также нарушение правил его эксплуатации.

Допустимый коэффициент детонации и допустимое отклонение от номинального значения частоты вращения для разных классов ЭПУ обусловливаются нормами. При работе движущего механизма вибрации двигателя или других его деталей через ряд звеньев конструкции ЭПУ передаются игле звукоснимателя. Эти вибрации прослушиваются через громкоговоритель как низкочастотная помеха, напоминающая рокот.

Основные качественные параметры ЭПУ приведены в табл. 3. В зависимости от класса в ЭПУ предусмотрены различные эксплуатационные удобства, перечисленные в табл. 4.

Звукосниматель содержит головку и тонарм. Головка звукоснимателя представляет собой электромеханический преобразователь механических колебаний иглы в электрические сигналы. По типу преобразователя головки звукосниматели разделяют на пьезоэлектрические и магнитные.

Принцип действия пьезоэлектрического звукоснимателя основан на. и спользовании пьезоэффекта (возникновении электрических зарядов на гранях некоторых кристаллов при их деформации). Выходное напряжение пьезоэлемента пропорционально смещению иглы, поэтому частотная характеристика пьезоэлектрических звукоснимателей имеет спад от низких частот к высоким,

В магнитных преобразователях используют принцип получения э. д. с. в катушке при изменении магнитного потока, пронизывающего ее. Изменение магнитного потока происходит под влиянием колебаний иглы звукоснимателя. Так как э. д. с, возникающая в катушке, пропорциональна колебательной скорости записи, частотная характеристика имеет вид горизонтальной прямой.

Основные достоинства пьезоэлектрических головок — высокая чувствительность и близость частотной характеристики к номинальной частотной характеристике воспроизведения. К недостаткам этих головок следует отнести большой разброс параметров однотипных головок, сравнительно узкий диапазон воспроизводимых частот, большую неравномерность частотной характеристики и более низкую гибкость преобразующего элемента.

Преимуществами магнитных головок являются широкая полоса воспроизводимых частот, малые нелинейные искажения, высокая гибкость подвижной системы головки по сравнению с пьезоэлектрическими звукоснимателями, что определяет преимущественное использование этих головок для высококачественного воспроизведения стереозаписи. Однако из-за малой чувствительности магнитной головки возникает необходимость применять предварительный усилитель, а для придания необходимой формы частотной характеристики канала воспроизведения в предварительном усилителе используют корректирующие цепочки. По указанным причинам пьезоэлектрические звукосниматели применяют в ЭПУ II и III классов, а магнитные — в аппаратах высшего и I классов.

Выпускаемые промышленностью головки звукоснимателей имеют условные обозначения из букв и цифр, определяющие ее тип и конструкцию. Например, обозначение наиболее распространенной пьезоэлектрической головки ГЗКУ-631 расшифровывается как головка звукоснимателя керамическая универсальная, а ГЗМ-003 — головка звукоснимателя магнитная. Цифры указывают номер и тип разработки.

Тонарм является основным несущим узлом звукоснимателя. На нем закрепляется головка звукоснимателя, он определяет правильное положение головки относительно канавки и обеспечивает ее перемещение по пластинке. От конструкции тонарма зависит частотная характеристика канала воспроизведения, особенно на низких частотах. При этом сам тонарм должен свободно, с минимальным трением перемещаться над пластинкой и не вносить изменений в колебания иглы, обусловленных модуляцией канавки, его массу делают достаточно большой по сравнению с массой подвижной системы головки звукоснимателя, и в то же время она не должна быть чрезмерной, чтобы не вносить дополнительной нагрузки на канавку при вертикальных колебаниях тонарма.

При проигрывании пластинки игла звукоснимателя должна быть расположена симметрично канавке и сохранять контакт с двумя ее стенками, поэтому тонарм должен быть сбалансирован в поперечном направлении, т. е. нагрузка на каждый горизонтальный подшипник должна быть одинаковой. Особенно это важно при воспроизведении стереозаписи.

Проигрывание пластинки во избежание ее порчи ведется при сравнительно малых значениях прижимной силы. По этой причине тонарм должен быть сбалансирован относительно горизонтальной оси, позволяющей ему двигаться вверх и вниз. Необходимая прижимная сила достигается либо применением специальной пружины, прижимающей звукосниматель к пластинке (такое устройство используется в ЭПУ II и III классов (рис. 4, а)), либо с помощью противовеса, применяемого в ЭПУ высшего и первого классов (рис. 4, б).

Кроме поперечного и горизонтального балансов в тонармах для высококачественного воспроизведения предусматривается компенсация скатывающей силы, которая повышает давление на внутреннюю стенку канавки и ослабляет его в той же мере на внешнюю стенку, В результате нарушается баланс воспроизводимых сигналов правого и левого каналов стереозаписи, появляются искажения звука и усиливается износ внутренней стенки канавки и соответствующей стороны воспроизводящей иглы. Скатывающая сила создает момент вращения тонарма, который стремится повернуть тонарм к центру пластинки. Компенсация этого момента выполняется добавлением к тонарму равного по величине и противоположно направленного момента. Так, в тонарме ЭПУ типа 0-ЭПУ-1С для этого использован груз, подвешенный на нити, связанной с опорой тонарма (рис. 4,6).

При записи резец рекордера перемещается по радиусу записываемого диска, а игла звукоснимателя при проигрывании пластинки перемещается по дуге, в связи с чем между направлением колебаний иглы и радиусом, вдоль которого колеблется резец, образуется некоторый угол, называемый углом погрешности

Такое несоответствие в направлениях колебаний резца и иглы вносит изменения в воспроизводимый сигнал — возникают так называемые угловые искажения. Для снижения этих искажений тонарм имеет соответствующий изгиб на угол коррекции, кроме того, тонарм устанавливают на плате так, чтобы игла заходила за шпиндель диска.

Независимо от типа и конструкции все звукосниматели характеризуются определенными параметрами. Чувствительность звукоснимателя — это напряжение, измеренное на номинальной нагрузке при воспроизведении сигнала с частотой 1000 Гц и отнесенное к единице колебательной скорости.

Для пьезоэлектрического звукоснимателя номинальная нагрузка равна 1 МОм, для электромагнитного — 47 кОм. Чувствительность пьезоэлектрических звукоснимателей составляет 70— 140 мВ/(см/с). Магнитные звукосниматели обладают значительно меньшей чувствительностью — 0,5—2 мВ/(см/с).

Прижимная сила звукоснимателя — это статическая сила, действующая через иглу на канавку. У магнитных звукоснимателей прижимная сила колеблется в пределах 15—30 мН (1,5—3 г), у пьезоэлектрических— 60—70 мН (6—7 г). Превышение прижимной силы, установленной для данной головки, приводит к ускоренному износу пластинки, при ее уменьшении ухудшаются условия огибания канавки иглой звукоснимателя, особенно при больших амплитудах записи.

Под гибкостью головки звукоснимателя подразумевают способность ее подвижной системы перемещаться под воздействием силы, приложенной к острию иглы. Гибкость определяется отношением перемещения острия иглы к силе, вызывающей это перемещение. Единицей измерения гибкости является метр на ньютон (м /Н). Чем больше гибкость, тем меньшее усилие требуется от модулированной канавки, чтобы отклонять иглу.

Гибкость подвижной системы головки — основной фактор, определяющий наименьшее допустимое значение прижимной силы. Гибкость подвижной системы типовых пьезоэлектрических головок звукоснимателей составляет (1—2) 10-3 м/Н, а современных магнитных головок (10—20) 10-3 м/Н. Подвижная система стереофонической головки в отличие от монофонической должна иметь необходимую гибкость как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении. Гибкость пьезоэлектрических головок III класса примерно в 15 раз меньше гибкости магнитных головок высшего класса. Следует отметить, что в пьезоэлектрических головках невозможно добиться высокой гибкости. Это объясняется тем, что иглодержатель в таких головках жестко связан с твердым пьезоэлементом, деформация которого необходима для получения электрического сигнала. Именно это обстоятельство определяет использование магнитных звукоснимателей в высококачественной аппаратуре.

Помимо указанных параметров стереофонические звукосниматели должны удовлетворять специфическим требованиям. Для неискаженного стереофонического воспроизведения необходимы одинаковые усиление и совпадение частотных характеристик в обоих каналах. Рассогласование каналов звукоснимателя по ходу частотных характеристик и по чувствительности не должно превышать 2 дБ для ЭПУ высшего и I классов и 3 дБ —д ля II класса.

Звукосниматель должен раздельно воспроизводить информацию обоих стереофонических каналов. Однако вследствие невозможности создать идеальный разделяющий механизм всегда в той или иной степени происходит паразитное проникание сигнала одного канала в другой. Это взаимное проникание оценивается параметром, который называют разделением каналов. Разделение каналов — важный фактор, определяющий стереоэффект при воспроизведении (обычно меняется с частотой).

На средних частотах (в области 1000 Гц) разделение между стереоканалами в ЭПУ высшего и I классов должно быть не менее 20 дБ, а в ЭПУ II класса — не менее 15 дБ.

Важной деталью головки звукоснимателя является игла, непосредственно соприкасающаяся с поверхностью стенок канавок. Колебания иглы передаются подвижной системе звукоснимателя. При воспроизведении записи игла должна опираться на стенки канавки, не касаясь ее дна. При следовании по стереофонической канавке игла отклоняется не только в горизонтальном направлении, но и вертикальном, поэтому радиус иглы стереофонического звукоснимателя должен быть меньше монофонического. При этом должна быть снижена и допустимая нагрузка на иглу, так как вследствие уменьшения площади соприкосновения сферического острия иглы со стенками канавки давление ее на канавку возрастает, что приводит к повышенному износу пластинки.

В звукоснимателях старых выпусков для воспроизведения стереозаписи применялись иглы с радиусом 12—15 мкм, для воспроизведения монофонической записи —20—25 мкм. Воспроизведение записи с широкой монофонической канавкой (пластинка на 78 об /мин ) производится иглой с радиусом 55—70 мкм. В настоящее время для унификации звукоснимателей согласно ГОСТ 7765-70 для воспроизведения стереофонической и монофонической записей применяют корундовые и алмазные иглы с радиусом закругления 14— 19 мкм.

Электропроигрывающие устройства I и высшего классов звукосниматели комплектуются алмазными иглами, а ЭПУ II и III классов — иглами из корунда. Алмазные иглы имеют долговечность (стойкость к стиранию конца иглы) примерно в 10 раз более высокую, чем иглы из корунда (1000—1500 ч по сравнению с 150— 200 ч для иглы из корунда).

В современных моделях высококачественных ЭПУ применяют эллиптические иглы из алмаза. Форма эллиптической иглы ближе к форме резца рекордера (рис. 5), что улучшает условия вопроизведения на высоких частотах и уменьшает нелинейные искажения. Эллиптические иглы применяют в звукоснимателях, работающих с прижимной силой не более 15 мН (1,5 г).

Изготовление эллиптических игл связано с большими трудностями, что повышает их стоимость, кроме того, они менее долговечны (срок службы алмазной эллиптической иглы составляет примерно 500 ч) [4].