Магнитный картридж

Для проверки этой статьи нужны дополнительные цитаты . Помогите улучшить эту статью , добавив ссылки на надежные источники . Материалы без ссылок могут быть оспорены и удалены. Найти источники:  «Магнитный картридж» – новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( сентябрь 2014 г. ) ( Узнайте, как и когда удалять это сообщение )

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?

• MC-картриджи обладают очень низкой индуктивностью и импедансом, что означает, что влияние емкости (в кабеле, идущем от картриджа к предусилителю) незначительно, в отличие от MM-картриджей, которые сравнительно обладают очень высокой индуктивностью и импедансом. В последнем случае емкость кабеля может негативно влиять на равномерность частотной характеристики и линейность фазовой характеристики. Это может объяснить потенциальное звуковое преимущество MC-типов.
• Обычно считается, что картриджи MC имеют меньшую подвижную массу. Однако качественные картриджи MM могут предложить такую ​​же низкую или меньшую подвижную массу, чем некоторые картриджи MC. Например, современный Technics EPC-100CMK4 с эффективной массой наконечника 0,055 мг, с подвижной магнитной конструкцией. Для сравнения, популярный картридж с подвижной катушкой Denon DL-301 имеет эффективную массу наконечника 0,270 мг.
• При различении картриджей по механизму (MC или MM) не учитывается тот факт, что форма кончика иглы (коническая или эллиптическая или усовершенствованная), крепление (приклеенное или голое), материал иглодержателя (алюминий или бор или бериллий) и конструкция иглодержателя (цельный стержень или катаная трубка) оказывают значительное влияние на звук, и это может объяснить большую разницу в качестве звука, чем тип используемого механизма.

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.

• История картриджей из книги «Hi-Fi All-New 1958 Edition»
• Понимание звукоснимателей от SK Pramanik, инженера по исследованиям и разработкам в области аудиотехники – Bang & Olufsen – Struer, Дания, «Понимание звукоснимателей в области аудиотехники», Audio Vol.63 (март 1979 г.).