Это вы о чём? -3
Коэффициент демпфирования (параметр усилителя мощности) также внесистемная величина. Этот коэффициент выражает соотношение номинального сопротивления нагрузки и выходного сопротивления усилителя. Эта устремленная в бесконечность величина обычно оказывает на потребителя магическое действие, хотя ни в каких расчетах, касающихся согласования усилителя и громкоговорителя, она не учитывается. На самом деле потребитель может воспользоваться этой величиной только для качественной оценки влияния выходного сопротивления усилителей на работу разделительного фильтра акустической системы. Если коэффициент демпфирования больше 10, то о его влиянии на качество работы акустической системы можно забыть.
Коэффициент демпфирования и мощность - это параметры аудиоаппаратуры, которые по своей сути никакого смысла не несут. Они, подобно заклинаниям живших еще в том музыкальном времени египетских жрецов, воздействуют прежде всего на подсознание потребителей и служат тем самым благородной цели аудиофикации нашей страны и мира.
Несколько слов о единицах измерения рассмотренных величин. Изучая рекламные проспекты или многоколоночные таблицы с параметрами аудиокомпонентов, вы постоянно сталкиваетесь с тем, что указанные в них величины имеют единицы измерения, которые отличаются от принятых в международной системе СИ. Такие единицы, как микрон, минута, число оборотов в минуту, грамм-сила, см/с, мВ/см/с, мкм/мН и т. п., относят к внесистемным. Будучи не совсем законными, они применяются только потому, что нормируемые параметры аудиоаппаратуры и единицы их измерения родились задолго до появления системы СИ.
Конечно, для рядового покупателя аудиоаппаратуры не важно, в каких единицах измеряется та или иная величина, главное - привычка. Ведь гораздо привычней для восприятия частота вращения 331/3 об/мин, чем 0,55 (и еще 5 в периоде) об/с. Сложнее тем, кто решил воспользоваться параметрами аудиоаппаратуры, то есть произвести на их основе какие-либо расчеты. Мой настоятельный совет таков: прежде чем взяться за дело, аккуратнейшим образом пересчитайте все единицы измерения параметров аудиокомпонентов в единицы системы СИ. Чтобы при таком пересчете у вас не возникло недоразумений, далее в тексте рядом с каждым определяемым параметром я указываю единицы измерения, получившие наибольшее распространение в стандартах и у производителей аудиоаппаратуры.
ПРИНЦИПЫ, ПОДХОДЫ, СОГЛАШЕНИЯ
В принципах согласования аудиокомпонентов, несмотря на элементы кривой логики, есть ясно очерченный и вполне рациональный смысл. Смысл этот эволюционным путем оттачивался более 30 лет, поэтому, несмотря на изначальные различия национальных подходов, принципы согласования в конце концов оказались у всех примерно одинаковыми. Это помогло в конце концов всем договориться и создать международный документ (МЭК 268-15), включающий требования к согласованию компонентов аудиоаппаратуры, которыми должны руководствоваться все ее производители. Начиная свою работу, разработчики документа договорились принимать в расчет только те аудиокомпоненты, которые потребитель рассматривает как заменяемые в своей аудиосистеме и которые характеризуются входными и выходными параметрами вне зависимости от других компонентов аудиосистемы. Последнему условию, как оказалось, не отвечают головки звукоснимателей и тонармы (об этом см. ниже).
Изначально подход к согласованию аудиокомпонентов был ориентирован на то, что главный источник музыкальных программ - проигрыватель Lp. Другие источники - я имею в виду тюнер, магнитофон, проигрыватель компакт-дисков - „присоединились” к аудиосистеме позже. Специфика подхода к согласованию аудиокомпонентов и выбор соответствующих параметров предопределились разбросом максимальных уровней записей на Lp (более 10 дБ) и различием чувствительности выпускаемых промышленностью головок звукоснимателей. Из-за этого разброса сложнее всего оказалось нормировать максимальный и минимальный уровни сигналов на входах и выходах согласуемых компонентов, при которых обеспечивается нормальная громкость звучания аудиосистемы. В рамках МЭК 268-15, к сожалению, не удалось договориться обо всех важных параметрах согласования, так что эти договоренности можно считать лишь „таможенным” соглашением между производителями аудиокомпонентов. Обозначим таможенные границы между аудиокомпонентами на схеме (рис. 1) знаком «Х».
Рис. 1 Структурная схема аудиосистемы. В этой схеме усилитель, в котором объединены функции предварительного усилителя и усилителя мощности, называется полным; предварительным называется линейный усилитель, имеющий в своем составе корректирующий усилитель или не имеющий его. Все таможенные границы между аудиокомпонентами обозначены знаком «Х».
Обсуждение вопросов, касающихся согласования аудиокомпонентов, начнем с рассмотрения параметров согласования у грампластинки и электропроигрывателя, а затем, миновав все таможенные посты, остановимся на разновидностях мощности при согласовании усилителя и громкоговорителя. Для каждого параметра согласования будут приведены все наиболее часто употребляемые термины (на русском и английском языках), условия определения параметров, а также единицы измерения. В случаях, когда в разных стандартах встречаются неодинаковые толкования одного и того же параметра, будет даваться их сравнительный анализ. Для тех, кто желает более подробно ознакомиться с затронутыми вопросами, в конце статьи приведена обширная библиография.
I. СОГЛАСОВАНИЕ ГРАМПЛАСТИНКИ И ЭЛЕКТРОПРОИГРЫВАТЕЛЯ
Электропроигрыватель состоит из следующих узлов: привода диска (поворотного стола), головки звукоснимателя и тонарма.
1. Согласование грампластинки и привода (см. МЭК 98А [5])
Для согласования грампластинки с приводом диска нужно знать частоту вращения диска (номинальное значение 331/з или 45 об/ мин) (spead of rotation of turntable 331/з (or 45) rev/min, сокращенно – spead rpm 331/з (ог 45)) .
Если в проигрывателе установка частоты вращения не предусмотрена, то должно указываться среднее значение отклонения этого параметра от номинального значения в процентах (mean deviation from each rated spead ±%, сокращенно – spead inaccuracy, %).
Можно считать удовлетворительной неточность частоты вращения в пределах ±0,5%. Мною не рассматриваются параметры привода, такие как коэффициент детонации (wow and flater [6]) и уровень рокота (ramble [7]), поскольку они характеризуют качество работы электропроигрывателя.
2. Согласование грампластинки и звукоснимателя (см. МЭК 98А)
Звукосниматель состоит из двух „независимых” узлов - головки и тонарма. Для согласования звукоснимателя с грампластинкой установлены следующие параметры.
Тип и размеры кончика иглы (styles type). Они определяются двумя радиусами, мкм: фронтальным (frontal radius, mm) и боковым (fore/aft radius, mm). В недорогих электропроигрывателях используют однорадиусные иглы, так называемые сферические (с радиусом 18 мкм). Такие иглы также применяют при определении геометрической огибаемости предельно модулированной канавки грампластинки (см. МЭК 98-1 [8]). Иглы, характеризуемые двумя и более радиусами кончика, называют многорадиусными. У многорадиусной иглы ширина следа на стенках канавки грампластинки меньше, чем у сферической иглы, благодаря этой особенности огибание сильно модулированной канавки грампластинки не сопровождается явными искажениями огибания [9], которые всегда отмечаются при использовании сферической иглы. Другое важное преимущество некоторых типов многорадиусных игл - большая площадь контакта с канавкой грампластинки, а это значит, что при одной и той же прижимной силе можно получить меньшее давление на стенки канавки и благодаря этому более высокую частоту ВЧ-резонанса подвижной системы головки звукоснимателя (см. ниже).
Прижимная сила, мН (tracking forse, mN) - вертикальная сила, с которой игла звукоснимателя прижата к обеим стенкам грампластинки. Она может быть номинальной - тогда указывают одно значение - или рекомендуемой (recommended tracking forse range). В этом случае обязательно обозначают допуск этой величины или ее пределы.
Вертикальный угол воспроизведения (vertical angle of playback). Этот угол, образованный осью иглодержателя и ее проекцией на поверхность грампластинки, должен быть равен 20 (±1,5)°, то есть соответствовать эффективному вертикальному углу записи 20° (до 1964 г. этот угол был равен 15°).
Способность к огибанию канавки, мН (tracking ability, mN). Этот параметр определяется значением минимальной прижимной силы звукоснимателя, требуемой для поддержания контакта между его иглой и обеими стенками канавки грампластинки при воспроизведении тестовой записи „EMI Ltd” TS201 (см. [5], appendix D).
Тестовый диск TS201 имеет следующие параметры: диаметр диска 175 мм; частота вращения 331/3 об/мин; сигнал синусоидальный (отдельно в правом и левом канале), его частота изменяется от 80 до 8000Гц и опять к 80 Гц. От 80 до 630 Гц колебательная скорость записи увеличивается с 0,6 до 8 см/с, от 2 до 2,5 кГц имеет практически постоянное значение 12 см/с (кстати, это значение не является предельным для Lp-записи, см. ниже), выше частоты 2,5 кГц колебательная скорость записи падает.
Если при проигрывании этого диска вы не заметите хрипа, вызванного отрывом иглы звукоснимателя от канавки, значит, проверяемый звукосниматель механически согласован с грампластинкой. Гарантия производителя звукоснимателей, проверившего свою продукцию с помощью этого тестового диска, наверное, устроила бы всех, если бы головка и тонарм продавались как единое целое. Ну, а что делать, если вы купили головку отдельно от тонарма, да к тому же тестового диска у вас нет? Здесь Лушечка сразу бы встряла: „Прижать иглу как следует, чтобы не выскакивала, и все дела!” Но не стоит спешить с присвоением самой говорливой собачке степени доктора наук.
Если установить прижимную силу более 20 мН (при использовании сферической иглы) или более 40 мН (при многорадиусной игле, например типа „Van den Hul”), то после проигрывания грампластинки ее канавка будет необратимо деформирована [10]. Грампластинка приобретет радиальные блики, а при повторном ее воспроизведении будут хорошо заметны шум, хрипы и потрескивания. Такую пластинку обычно называют „заезженной”. Чтобы не испортить свои любимые записи, попробуем установить прижимную силу в соответствии с указаниями в инструкции к головке звукоснимателя. И снова беда! Беспомощно наблюдаем, как ни с того ни с сего игла застревает на одном месте или начинает скакать по грампластинке, или в громких местах на вас обрушивается ужасающий скрежет, да к тому же вы замечаете странное подвывание, наподобие плача гавайской гитары. Однако не спешите обращаться с жалобой в фирму-производитель. В том, что происходит, виноваты вы сами, поскольку не учли механические параметры согласования головки звукоснимателя и тонарма - и понятно почему: эти параметры никогда не рассматривались как присоединительные, так как они конструкционные.
Для головки звукоснимателя это следующие параметры:
• динамическая гибкость (вертикальная и поперечная), мкм/мН (dynamic compiance (vert/lateral), mm/mN);
• действующая масса подвижной системы головки, мг (effective mass of stylis assemble, mg);
• масса головки, г (weight (or mass), grams).
Для тонарма это следующие параметры:
• действующая масса тонарма, г (effective mass of tonarm, grams);
• рекомендуемая масса головки от и до, г (cartrige weight range, grams);
• тип демпфирования (type damping).
Оказывается, только учитывая эти, напрямую не связанные с передачей сигнала, конструкционные параметры, можно оценить согласованность головки и тонарма и их способность совместно обеспечивать надежное огибание канавки грампластинки, в том числе „мелодийной”. Чтобы оценить эту способность, необходимо взять калькулятор и произвести несложные расчеты. Но для начала немножко физики.
Начнем с того, что в механике есть свой закон Ома, который в приложении к затронутому нами вопросу согласования гласит: сила взаимодействия иглы и канавки равна колебательной скорости этой канавки, умноженной на приведенное к игле механическое сопротивление звукоснимателя (действующее). Чтобы игла не отрывалась от канавки грампластинки, упомянутая мной сила взаимодействия должна быть меньше прижимной силы звукоснимателя. Рассчитать силу взаимодействия иглы и канавки можно, зная динамические пределы колебаний иглы в канавке грампластинки (в диапазоне частот, который несколько шире звукового диапазона). Такие пределы установлены Хантом [11] на основе анализа физических ограничений механической звукозаписи:
- максимальное мгновенное ускорение модулированной канавки грампластинки не должно превышать 9,8 103 м/с2 или 1000 g (не правда ли, впечатляющее значение?). Этот предел определяется кривизной модулированной канавки, которую может огибать игла со сферическим кон¬чиком, имеющим радиус 18мкм;
- максимальная колебательная скорость модулированной канавки грампластинки не должна превышать 0,25 м/с (амплитудное значение). Значение этого предела определяется крутизной канавки, которая без искажений может быть записана резцом рекордера. В соответствии с п. 11 МЭК 268-15, СКЗ максимальной колебательной скорости не должно превышать 17,5 см/с;
- максимальное колебательное смещение модулированной канавки не должно превышать 50,8 м. Этот предел задается максимальной амплитудой колебательного смещения записи, при которой не происходит пересечения канавок грампластинки;
- максимальное ускорение иглы звукоснимателя, которое может возникнуть в результате огибания короблений грампластинки. Значение этой величины считается равным 0,23 м/с2;
- максимальная колебательная скорость иглы в процессе огибания короблений грампластинки. В наихудшем случае это значение составляет 0,6 см/с на частоте 3 Гц, затем, начиная с частоты 10 Гц и выше, наблюдается минимум 0,2 см/с.
Указанные в последних двух пунктах значения подтверждены экспериментально [12].
Опираясь на эти данные, Хант утверждал, что свобода выбора конструкционных (механических) параметров головки и тонарма ограничена. Чтобы обосновать это утверждение, он связал предельные параметры грамзаписи с конструкционными параметрами головки и тонарма, выразив эту связь в форме трех неравенств:
где F - прижимная сила звукоснимателя, Н;
Сиг - динамическая гибкость подвижной системы звукоснимателя, м/Н;
Мзв - действующая масса звукоснимателя (головки и тонарма), кг;
Rd - приведенное к игле механическое сопротивление демпфера звукоснимателя вязкого типа, Нс/м;
Mиг - действующая масса подвижной системы звукоснимателя, кг;
- максимальное колебательное смещение модулированной канавки, м;
- максимальная радиальная скорость тонарма при перемещении головки к центру диска, м/с;
- максимальное ускорение иглы в модулированной канавке, м/с2;
- максимальное ускорение иглы, вызванное короблением грампластинки, м/с2.
Прежде чем делать выводы, остановимся еще на двух важных условиях согласования грампластинки и звукоснимателя. Эти условия прямо не следуют из приведенных выше неравенств. Речь идет о критических резонансах звукоснимателя. Первый, так называемый ВЧ-резонанс, образован гибкостью канавки грампластинки (при ее контакте с иглой звукоснимателя) и действующей массой подвижной системы звукоснимателя. У современных звукоснимателей эта частота обычно располагается выше 12 кГц. Второй, так называемый НЧ-резонанс, образован гибкостью подвижной системы звукоснимателя и действующей массой этого звукоснимателя (то есть тонарма и головки). Частота этого резонанса обычно расположена ниже 20 Гц. Важно, что механическое сопротивление звукоснимателя, приведенное к игле, на частотах этих резонансов возрастает пропорционально добротности каждого из них. Обычно добротность этих резонансов бывает больше 10. Несмотря на то, что эти резонансы часто находятся за пределами диапазона воспроизводимых частот аудиосистемы, вред, наносимый ими качеству звучания, весьма ощутим, и об этом стоит поговорить.
О ВЧ-резонансе подвижной системы звукоснимателя
В его окрестности (±1 октава) наблюдается рост нелинейных искажений (в основном частотно-разностных) [13], причем искажения эти часто превышают несколько процентов [14]; кроме того, существенно растет шум, сопровождающий отслеживание иглой канавки. Искажения, о которых идет речь, называют динамическими или деформационными [15].
Сузив рассматриваемый вопрос до роли ВЧ-резонанса в согласовании звукоснимателя и грампластинки, можно смело утверждать: когда этот резонанс расположен в звуковом диапазоне, он является причиной частых микроотрывов иглы от канавки грампластинки. Можно избежать этих неприятностей, выбрав частоту ВЧ-резонанса выше удвоенной частоты верхней границы звукового диапазона [11]. Для этого подвижная система головки звукоснимателя должна иметь действующую массу, составляющую доли миллиграмма. Технически это осуществимо, если иглодержатель изготовлен из бериллия, имеет форму конуса и интегрирован с иглой [16], например путем нанесения на его кончик алмазной пленки [17]. Механическое сопротивление подвижной системы в районе ВЧ-резонанса можно уменьшить, обеспечив его динамическое демпфирование. С этой целью между иглодержателем и подвижной частью преобразователя вводится вязко-упругая связь [18, 19].
О НЧ-резонансе звукоснимателя
В результате огибания иглой звукоснимателя даже небольших короблений грампластинки, на частоте НЧ-резонанса возникают колебания тонарма относительно грампластинки, амплитуда которых при отсутствии демпфирования этого резонанса более чем на 20 дБ превышает амплитуду колебаний иглы, вызванных этими короблениями. В процессе вертикальных колебаний тонарма игла звукоснимателя совершает также продольные колебания (то есть вдоль канавки), которые являются причиной заметной детонации звука. Эта детонация в проигрывателях без демпфирования тонарма достигает 0,5% [20]. Вернемся к вопросу согласования грампластинки и звукоснимателя: существенный рост механического сопротивления его подвижной системы в окрестности НЧ-резонанса является главной причиной нарушения контакта этой системы с канавкой грампластинки. Этот дефект можно устранить только путем применения устройств для демпфирования НЧ-резонанса звукоснимателя. Об этом знали основоположники механической звукозаписи и воспроизведения Хант[11], Бауер [10] и др. Недотепы конструкторы современных сверхдорогих проигрывателей Lp об этом уже не знают, хотя теория и расчет основных видов механического демпфирования звукоснимателей были разработаны еще 20 лет назад [20].
Назовем основные виды механического демпфирования звукоснимателей.
Применение вязкой (резистивной) связи между тонармом и его неподвижным основанием. Техническое воплощение этого вида демпфирования можно встретить во многих проигрывателях (см. об этом, в частности, в „АМ” №4(5)95, с. 61).
Динамическое резонансное демпфирование. Основано на взаимодействии рычага тонарма и настроенного на частоту НЧ-резонанса его противовеса. Обе части тонарма соединены между собой вязко-упруго. (Этот вид демпфирования был реализован в эектропроигрывателе „Dual 701”.)
Динамическое демпфирование вязкого типа. Устройство демпфирования этого вида включает тело демпфера (имеющее ощутимую массу, приведенную к игле), которая взаимодействует с действующей массой звукоснимателя через вязкую связь. Идея такого демпфирования принадлежит Накаи [21], однако автор не смог довести эту идею до промышленного воплощения из-за трудностей, возникших при конструировании такого тонарма. Над осуществлением динамического вязкого демпфирования звукоснимателей работали многие, однако реализовать его удалось, как мне известно, только в СССР в электропроигрывателе „Корвет 003” [22, 23]. Вспомните большой блестящий шар, расположенный на пересечении осей тонарма. Как удалось решить возникшие при реализации этого устройства технические проблемы, вы можете узнать, прочитав статью в журнале „Радио” [24]. Тонарм с демпфером-шаром, подвешенным в сферической полости, которая была заполнена вязкой жидкостью, мои сослуживцы называли „яйцом Лихницкого”. К сожалению, после моего ухода из „Морфизприбора” оставшиеся разработчики-энтузиасты почти сразу удалили желток (то есть внутренний шар) из этого яйца.
Следует упомянуть и о тонармах, в которых используется достаточно сложное по конструкции электромеханическое демпфирование, - примером может служить тонарм в электропроигрывателе „Denon L7”. Более простым применением электромеханического демпфирования этого типа можно считать шунтирование обмоток головки последовательной резонансной цепью, настроенной на частоту НЧ-резонанса звукоснимателя [25].
А теперь обещанные мной простые соотношения между конструкционными параметрами головки и тонарма, при которых обеспечивается согласование звукоснимателя и грампластинки.
1) Частота НЧ-резонанса звукоснимателя, Гц:
fнч=
Эта частота должна иметь следующие значения:
15-18 Гц (для звукоснимателя без демпфирования);
11 Гц (в случае демпфера вязкого типа);
9 Гц (в случае динамического резонансного демпфирования);
>7 Гц (в случае динамического демпфирования вязкого типа).
2) Соотношение действующей массы звукоснимателя и прижимной силы [11].
Отношение выраженной в граммах массы звукоснимателя ( ) к выраженной в граммах прижимной силе должно составлять:
<3,5 (при использовании демпфирования вязкого типа с резонансным пиком +З дБ);
6,8 (то же с резонансным пиком +10дБ);
13 (без применения демпфирования или с динамическим демпфированием).
3) Соотношение между вертикальной составляющей динамической гиб¬кости (в мкм/мН) и прижимной силой (в мН):
Сиг = 168 / F.
4) Соотношение между действующей массой подвижной системы звукоснимателя и прижимной силой:
Mиг <0,14 мг на каждый грамм прижимной силы для сферической иглы радиусом 18мкм [11];
Mиг <0,28 мг на каждый грамм прижимной силы для многорадиусной иглы [26], например типа „Van den Hul”.
II. СОГЛАСОВАНИЕ ВЫХОДОВ ИСТОЧНИКОВ МУЗЫКАЛЬНЫХ ПРОГРАММ И ВХОДОВ УСИЛИТЕЛЯ
Здесь и далее речь пойдет о соглашении между производителями аудиокомпонентов, в котором принимались во внимание, скорее сложившиеся традиции, чем физика.
Производители аудиоаппаратуры договорились об унификации параметров для трех видов источников программ:
а) электропроигрывателя с головкой высокой чувствительности, подключаемого к корректирующему входу усилителя (так называемому входу ММ);
б) электропроигрывателя с головкой низкой чувствительности, подключаемого к корректирующему входу усилителя (так называемому ВХОДУ МС);
в) корректора, тюнера, магнитофона, проигрывателя компакт-дисков или другого вспомогательного оборудования, подключаемого к линейному входу усилителя (так называемому входу высокого уровня).
1. Выходные параметры головки звукоснимателя, используемые при согласовании с корректирующим входом усилителя (см. МЭК 98А, МЭК 268-15)
Тип преобразователя (tupe tranduser). Обозначается в паспорте на головку. Из этого обозначения должен быть ясен принцип преобразования механических колебаний иглы в электрические. У большинства современных головок звукоснимателя напряжение на выходе обусловлено явлением электромагнитной индукции и поэтому пропорционально скорости колебаний иглы. Такие головки называют магнитными. Преобразователи магнитных головок подразделяются на следующие виды: с подвижным магнитом (ММ), с индуцированным магнитом (IМ), с переменным магнитным сопротивлением (МI) и с подвижными катушками (МС).
Чувствительность канала, мВ/см/с (canal sensitivity, mV/cm/s). Это отношение напряжения, развиваемого звукоснимателем на выходе правого или левого каналов на номинальном сопротивлении нагрузки и при частоте 1000 Гц, к колебательной скорости записи .
Высокая чувствительность головок, в соответствии с п. 11 МЭК 268-15, должна находиться в пределах от 0,7 до 2 мВ/см/с, а низкая чувствительность - от 0,04 до 0.16 мВ/см/с. Если изменить размерность чувствительности на размерность в системе СИ - В/м/с, то она предстанет перед нами как коэффициент электромеханической связи Вl (где В - индукция в зазоре магнита, Тл; l - длина проводника в этом зазоре, м) между колебательной скоростью иглы и ЭДС на выходе головки звукоснимателя.
Номинальное сопротивление головки (rated impedance). Это полное внутреннее сопротивление, измеренное на выходе каждого канала головки. Для головок магнитного типа обычно указывают сопротивление по постоянному току в Ом (W) и индуктивность обмотки в мГн (mH).
Номинальное сопротивление нагрузки головки, кОм (rated load impedance, kW). Это сопротивление представляет собой нагрузку канала головки, при использовании которой производитель гарантирует параметры этой головки. (Обычно указывают сопротивление нагрузки в кОм и значение рекомендуемой параллельной емкости в пФ.) Производителям головок разрешается рекомендовать специальную корректирующую цепь ее нагрузки (см. МЭК 98А, п. 3.3.Зd). В общем случае головки высокой чувствительности должны быть рассчитаны на номинальное сопротивление нагрузки 47 кОм и параллельно к нему емкость 420 пФ (учитывает емкость кабеля и входную емкость усилителя).
Головки низкой чувствительности должны работать на номинальное сопротивление нагрузки 100 Ом.
Номинальное выходное напряжение, мВ (rated output voltage, mV). Это напряжение на выходе головки при нижнем пределе ее чувствительности (см. выше) и колебательной скорости записи 7 см/с на частоте 1000 Гц. Номинальное выходное напряжение головок высокой чувствительности - 5 мВ, низкой чувствительности - 0,3 мВ.
Максимальное выходное напряжение, мВ (maximum output voltage, mV). Это напряжение на выходе канала головки при верхнем пределе ее чувствительности и принятой за максимум колебательной скорости записи в правом или левом канале 17,5 см/с в диапазоне частот от 700 до 3000 Гц. Максимальное выходное напряжение у головок высокой чувствительности не должно превышать 35 мВ, а низкой - 2,8 мВ.
Подразделение головок на два вида чувствительности - высокого уровня и низкого уровня - сложилось исторически в конкурентной борьбе двух идеологических принципов.
Принцип ММ: легкий подвижной магнит взаимодействует с неподвижной катушкой большого размера, намотанной проводом большой длины (изобретение братьев Шур (Shure), патент США № 3475565, опубликован 17.12.68).
Принцип МС: маленькая и легкая подвижная катушка провода (без магнитного сердечника) взаимодействует с неподвижным магнитом большой энергии (первое удачное промышленное воплощение этого принципа продемонстрировано в головке „Ortofon tupe SPU-G”, разработку которой относят к началу 1960-х гг.).
На самом деле не важно, что относительно чего колеблется. Значение имеет то, что в головках ММ удалось получить большое выходное напряжение за счет огромной длины проводника и, соответственно, большой индуктивности катушки (обычно более 0,5 Гн).
В головках МС, при существенно большей (примерно в 10 раз) магнитной индукции, из-за невозможности намотать сверхминиатюрную катушку проводом нужной длины пришлось довольствоваться существенно более низкой чувствительностью, чем в головках ММ.
То, что раньше казалось недостатком головки МС, вскоре обернулось ее достоинством. Все стали отмечать, что звучание головок МС в сравнении с головками ММ заметно лучше. Сейчас этот феномен несложно объяснить, во-первых, существенным сокращением длины проводника катушки головки МС и, во-вторых, меньшей ее индуктивностью. Неблагоприятное действие на музыкальный сигнал большой индуктивности катушки в головках ММ выражается искажениями групповой задержки, которые наблюдаются при прохождении музыкального сигнала через Г-образный НЧ-фильтр, образованный этой индуктивность и суммарной емкостью кабеля, которая включает емкость кабеля и емкость, действующую на входе усилителя.
Небольшую по длине проводника катушку и, соответственно, малую индуктивность имеют головки МС(I),так называемые МС-головки высокого уровня. Они содержат магнитный сердечник в подвижной катушке. Благодаря этому сердечнику такие головки по чувствительности приближаются к ММ, а по качеству звучания – к МС. Кстати, многие считают этот сердечник недостатком, хотя не могут объяснить почему. Я же думаю, что принцип действия головки сам по себе не важен. Обращать внимание надо прежде всего на то, чтобы индуктивность ее катушек (приведенная к входу ММ) не превышала 50 мГн.

Коэффициент демпфирования (параметр усилителя мощности) также внесистемная величина. Этот коэффициент выражает соотношение номинального сопротивления нагрузки и выходного сопротивления усилителя. Эта устремленная в бесконечность величина обычно оказывает на потребителя магическое действие, хотя ни в каких расчетах, касающихся согласования усилителя и громкоговорителя, она не учитывается. На самом деле потребитель может воспользоваться этой величиной только для качественной оценки влияния выходного сопротивления усилителей на работу разделительного фильтра акустической системы. Если коэффициент демпфирования больше 10, то о его влиянии на качество работы акустической системы можно забыть.
Коэффициент демпфирования и мощность - это параметры аудиоаппаратуры, которые по своей сути никакого смысла не несут. Они, подобно заклинаниям живших еще в том музыкальном времени египетских жрецов, воздействуют прежде всего на подсознание потребителей и служат тем самым благородной цели аудиофикации нашей страны и мира.
Несколько слов о единицах измерения рассмотренных величин. Изучая рекламные проспекты или многоколоночные таблицы с параметрами аудиокомпонентов, вы постоянно сталкиваетесь с тем, что указанные в них величины имеют единицы измерения, которые отличаются от принятых в международной системе СИ. Такие единицы, как микрон, минута, число оборотов в минуту, грамм-сила, см/с, мВ/см/с, мкм/мН и т. п., относят к внесистемным. Будучи не совсем законными, они применяются только потому, что нормируемые параметры аудиоаппаратуры и единицы их измерения родились задолго до появления системы СИ.
Конечно, для рядового покупателя аудиоаппаратуры не важно, в каких единицах измеряется та или иная величина, главное - привычка. Ведь гораздо привычней для восприятия частота вращения 331/3 об/мин, чем 0,55 (и еще 5 в периоде) об/с. Сложнее тем, кто решил воспользоваться параметрами аудиоаппаратуры, то есть произвести на их основе какие-либо расчеты. Мой настоятельный совет таков: прежде чем взяться за дело, аккуратнейшим образом пересчитайте все единицы измерения параметров аудиокомпонентов в единицы системы СИ. Чтобы при таком пересчете у вас не возникло недоразумений, далее в тексте рядом с каждым определяемым параметром я указываю единицы измерения, получившие наибольшее распространение в стандартах и у производителей аудиоаппаратуры.
ПРИНЦИПЫ, ПОДХОДЫ, СОГЛАШЕНИЯ
В принципах согласования аудиокомпонентов, несмотря на элементы кривой логики, есть ясно очерченный и вполне рациональный смысл. Смысл этот эволюционным путем оттачивался более 30 лет, поэтому, несмотря на изначальные различия национальных подходов, принципы согласования в конце концов оказались у всех примерно одинаковыми. Это помогло в конце концов всем договориться и создать международный документ (МЭК 268-15), включающий требования к согласованию компонентов аудиоаппаратуры, которыми должны руководствоваться все ее производители. Начиная свою работу, разработчики документа договорились принимать в расчет только те аудиокомпоненты, которые потребитель рассматривает как заменяемые в своей аудиосистеме и которые характеризуются входными и выходными параметрами вне зависимости от других компонентов аудиосистемы. Последнему условию, как оказалось, не отвечают головки звукоснимателей и тонармы (об этом см. ниже).
Изначально подход к согласованию аудиокомпонентов был ориентирован на то, что главный источник музыкальных программ - проигрыватель Lp. Другие источники - я имею в виду тюнер, магнитофон, проигрыватель компакт-дисков - „присоединились” к аудиосистеме позже. Специфика подхода к согласованию аудиокомпонентов и выбор соответствующих параметров предопределились разбросом максимальных уровней записей на Lp (более 10 дБ) и различием чувствительности выпускаемых промышленностью головок звукоснимателей. Из-за этого разброса сложнее всего оказалось нормировать максимальный и минимальный уровни сигналов на входах и выходах согласуемых компонентов, при которых обеспечивается нормальная громкость звучания аудиосистемы. В рамках МЭК 268-15, к сожалению, не удалось договориться обо всех важных параметрах согласования, так что эти договоренности можно считать лишь „таможенным” соглашением между производителями аудиокомпонентов. Обозначим таможенные границы между аудиокомпонентами на схеме (рис. 1) знаком «Х».
Рис. 1 Структурная схема аудиосистемы. В этой схеме усилитель, в котором объединены функции предварительного усилителя и усилителя мощности, называется полным; предварительным называется линейный усилитель, имеющий в своем составе корректирующий усилитель или не имеющий его. Все таможенные границы между аудиокомпонентами обозначены знаком «Х».
Обсуждение вопросов, касающихся согласования аудиокомпонентов, начнем с рассмотрения параметров согласования у грампластинки и электропроигрывателя, а затем, миновав все таможенные посты, остановимся на разновидностях мощности при согласовании усилителя и громкоговорителя. Для каждого параметра согласования будут приведены все наиболее часто употребляемые термины (на русском и английском языках), условия определения параметров, а также единицы измерения. В случаях, когда в разных стандартах встречаются неодинаковые толкования одного и того же параметра, будет даваться их сравнительный анализ. Для тех, кто желает более подробно ознакомиться с затронутыми вопросами, в конце статьи приведена обширная библиография.
I. СОГЛАСОВАНИЕ ГРАМПЛАСТИНКИ И ЭЛЕКТРОПРОИГРЫВАТЕЛЯ
Электропроигрыватель состоит из следующих узлов: привода диска (поворотного стола), головки звукоснимателя и тонарма.
1. Согласование грампластинки и привода (см. МЭК 98А [5])
Для согласования грампластинки с приводом диска нужно знать частоту вращения диска (номинальное значение 331/з или 45 об/ мин) (spead of rotation of turntable 331/з (or 45) rev/min, сокращенно – spead rpm 331/з (ог 45)) .
Если в проигрывателе установка частоты вращения не предусмотрена, то должно указываться среднее значение отклонения этого параметра от номинального значения в процентах (mean deviation from each rated spead ±%, сокращенно – spead inaccuracy, %).
Можно считать удовлетворительной неточность частоты вращения в пределах ±0,5%. Мною не рассматриваются параметры привода, такие как коэффициент детонации (wow and flater [6]) и уровень рокота (ramble [7]), поскольку они характеризуют качество работы электропроигрывателя.
2. Согласование грампластинки и звукоснимателя (см. МЭК 98А)
Звукосниматель состоит из двух „независимых” узлов - головки и тонарма. Для согласования звукоснимателя с грампластинкой установлены следующие параметры.
Тип и размеры кончика иглы (styles type). Они определяются двумя радиусами, мкм: фронтальным (frontal radius, mm) и боковым (fore/aft radius, mm). В недорогих электропроигрывателях используют однорадиусные иглы, так называемые сферические (с радиусом 18 мкм). Такие иглы также применяют при определении геометрической огибаемости предельно модулированной канавки грампластинки (см. МЭК 98-1 [8]). Иглы, характеризуемые двумя и более радиусами кончика, называют многорадиусными. У многорадиусной иглы ширина следа на стенках канавки грампластинки меньше, чем у сферической иглы, благодаря этой особенности огибание сильно модулированной канавки грампластинки не сопровождается явными искажениями огибания [9], которые всегда отмечаются при использовании сферической иглы. Другое важное преимущество некоторых типов многорадиусных игл - большая площадь контакта с канавкой грампластинки, а это значит, что при одной и той же прижимной силе можно получить меньшее давление на стенки канавки и благодаря этому более высокую частоту ВЧ-резонанса подвижной системы головки звукоснимателя (см. ниже).
Прижимная сила, мН (tracking forse, mN) - вертикальная сила, с которой игла звукоснимателя прижата к обеим стенкам грампластинки. Она может быть номинальной - тогда указывают одно значение - или рекомендуемой (recommended tracking forse range). В этом случае обязательно обозначают допуск этой величины или ее пределы.
Вертикальный угол воспроизведения (vertical angle of playback). Этот угол, образованный осью иглодержателя и ее проекцией на поверхность грампластинки, должен быть равен 20 (±1,5)°, то есть соответствовать эффективному вертикальному углу записи 20° (до 1964 г. этот угол был равен 15°).
Способность к огибанию канавки, мН (tracking ability, mN). Этот параметр определяется значением минимальной прижимной силы звукоснимателя, требуемой для поддержания контакта между его иглой и обеими стенками канавки грампластинки при воспроизведении тестовой записи „EMI Ltd” TS201 (см. [5], appendix D).
Тестовый диск TS201 имеет следующие параметры: диаметр диска 175 мм; частота вращения 331/3 об/мин; сигнал синусоидальный (отдельно в правом и левом канале), его частота изменяется от 80 до 8000Гц и опять к 80 Гц. От 80 до 630 Гц колебательная скорость записи увеличивается с 0,6 до 8 см/с, от 2 до 2,5 кГц имеет практически постоянное значение 12 см/с (кстати, это значение не является предельным для Lp-записи, см. ниже), выше частоты 2,5 кГц колебательная скорость записи падает.
Если при проигрывании этого диска вы не заметите хрипа, вызванного отрывом иглы звукоснимателя от канавки, значит, проверяемый звукосниматель механически согласован с грампластинкой. Гарантия производителя звукоснимателей, проверившего свою продукцию с помощью этого тестового диска, наверное, устроила бы всех, если бы головка и тонарм продавались как единое целое. Ну, а что делать, если вы купили головку отдельно от тонарма, да к тому же тестового диска у вас нет? Здесь Лушечка сразу бы встряла: „Прижать иглу как следует, чтобы не выскакивала, и все дела!” Но не стоит спешить с присвоением самой говорливой собачке степени доктора наук.
Если установить прижимную силу более 20 мН (при использовании сферической иглы) или более 40 мН (при многорадиусной игле, например типа „Van den Hul”), то после проигрывания грампластинки ее канавка будет необратимо деформирована [10]. Грампластинка приобретет радиальные блики, а при повторном ее воспроизведении будут хорошо заметны шум, хрипы и потрескивания. Такую пластинку обычно называют „заезженной”. Чтобы не испортить свои любимые записи, попробуем установить прижимную силу в соответствии с указаниями в инструкции к головке звукоснимателя. И снова беда! Беспомощно наблюдаем, как ни с того ни с сего игла застревает на одном месте или начинает скакать по грампластинке, или в громких местах на вас обрушивается ужасающий скрежет, да к тому же вы замечаете странное подвывание, наподобие плача гавайской гитары. Однако не спешите обращаться с жалобой в фирму-производитель. В том, что происходит, виноваты вы сами, поскольку не учли механические параметры согласования головки звукоснимателя и тонарма - и понятно почему: эти параметры никогда не рассматривались как присоединительные, так как они конструкционные.
Для головки звукоснимателя это следующие параметры:
• динамическая гибкость (вертикальная и поперечная), мкм/мН (dynamic compiance (vert/lateral), mm/mN);
• действующая масса подвижной системы головки, мг (effective mass of stylis assemble, mg);
• масса головки, г (weight (or mass), grams).
Для тонарма это следующие параметры:
• действующая масса тонарма, г (effective mass of tonarm, grams);
• рекомендуемая масса головки от и до, г (cartrige weight range, grams);
• тип демпфирования (type damping).
Оказывается, только учитывая эти, напрямую не связанные с передачей сигнала, конструкционные параметры, можно оценить согласованность головки и тонарма и их способность совместно обеспечивать надежное огибание канавки грампластинки, в том числе „мелодийной”. Чтобы оценить эту способность, необходимо взять калькулятор и произвести несложные расчеты. Но для начала немножко физики.
Начнем с того, что в механике есть свой закон Ома, который в приложении к затронутому нами вопросу согласования гласит: сила взаимодействия иглы и канавки равна колебательной скорости этой канавки, умноженной на приведенное к игле механическое сопротивление звукоснимателя (действующее). Чтобы игла не отрывалась от канавки грампластинки, упомянутая мной сила взаимодействия должна быть меньше прижимной силы звукоснимателя. Рассчитать силу взаимодействия иглы и канавки можно, зная динамические пределы колебаний иглы в канавке грампластинки (в диапазоне частот, который несколько шире звукового диапазона). Такие пределы установлены Хантом [11] на основе анализа физических ограничений механической звукозаписи:
- максимальное мгновенное ускорение модулированной канавки грампластинки не должно превышать 9,8 103 м/с2 или 1000 g (не правда ли, впечатляющее значение?). Этот предел определяется кривизной модулированной канавки, которую может огибать игла со сферическим кон¬чиком, имеющим радиус 18мкм;
- максимальная колебательная скорость модулированной канавки грампластинки не должна превышать 0,25 м/с (амплитудное значение). Значение этого предела определяется крутизной канавки, которая без искажений может быть записана резцом рекордера. В соответствии с п. 11 МЭК 268-15, СКЗ максимальной колебательной скорости не должно превышать 17,5 см/с;
- максимальное колебательное смещение модулированной канавки не должно превышать 50,8 м. Этот предел задается максимальной амплитудой колебательного смещения записи, при которой не происходит пересечения канавок грампластинки;
- максимальное ускорение иглы звукоснимателя, которое может возникнуть в результате огибания короблений грампластинки. Значение этой величины считается равным 0,23 м/с2;
- максимальная колебательная скорость иглы в процессе огибания короблений грампластинки. В наихудшем случае это значение составляет 0,6 см/с на частоте 3 Гц, затем, начиная с частоты 10 Гц и выше, наблюдается минимум 0,2 см/с.
Указанные в последних двух пунктах значения подтверждены экспериментально [12].
Опираясь на эти данные, Хант утверждал, что свобода выбора конструкционных (механических) параметров головки и тонарма ограничена. Чтобы обосновать это утверждение, он связал предельные параметры грамзаписи с конструкционными параметрами головки и тонарма, выразив эту связь в форме трех неравенств:
где F - прижимная сила звукоснимателя, Н;
Сиг - динамическая гибкость подвижной системы звукоснимателя, м/Н;
Мзв - действующая масса звукоснимателя (головки и тонарма), кг;
Rd - приведенное к игле механическое сопротивление демпфера звукоснимателя вязкого типа, Нс/м;
Mиг - действующая масса подвижной системы звукоснимателя, кг;
- максимальное колебательное смещение модулированной канавки, м;
- максимальная радиальная скорость тонарма при перемещении головки к центру диска, м/с;
- максимальное ускорение иглы в модулированной канавке, м/с2;
- максимальное ускорение иглы, вызванное короблением грампластинки, м/с2.
Прежде чем делать выводы, остановимся еще на двух важных условиях согласования грампластинки и звукоснимателя. Эти условия прямо не следуют из приведенных выше неравенств. Речь идет о критических резонансах звукоснимателя. Первый, так называемый ВЧ-резонанс, образован гибкостью канавки грампластинки (при ее контакте с иглой звукоснимателя) и действующей массой подвижной системы звукоснимателя. У современных звукоснимателей эта частота обычно располагается выше 12 кГц. Второй, так называемый НЧ-резонанс, образован гибкостью подвижной системы звукоснимателя и действующей массой этого звукоснимателя (то есть тонарма и головки). Частота этого резонанса обычно расположена ниже 20 Гц. Важно, что механическое сопротивление звукоснимателя, приведенное к игле, на частотах этих резонансов возрастает пропорционально добротности каждого из них. Обычно добротность этих резонансов бывает больше 10. Несмотря на то, что эти резонансы часто находятся за пределами диапазона воспроизводимых частот аудиосистемы, вред, наносимый ими качеству звучания, весьма ощутим, и об этом стоит поговорить.
О ВЧ-резонансе подвижной системы звукоснимателя
В его окрестности (±1 октава) наблюдается рост нелинейных искажений (в основном частотно-разностных) [13], причем искажения эти часто превышают несколько процентов [14]; кроме того, существенно растет шум, сопровождающий отслеживание иглой канавки. Искажения, о которых идет речь, называют динамическими или деформационными [15].
Сузив рассматриваемый вопрос до роли ВЧ-резонанса в согласовании звукоснимателя и грампластинки, можно смело утверждать: когда этот резонанс расположен в звуковом диапазоне, он является причиной частых микроотрывов иглы от канавки грампластинки. Можно избежать этих неприятностей, выбрав частоту ВЧ-резонанса выше удвоенной частоты верхней границы звукового диапазона [11]. Для этого подвижная система головки звукоснимателя должна иметь действующую массу, составляющую доли миллиграмма. Технически это осуществимо, если иглодержатель изготовлен из бериллия, имеет форму конуса и интегрирован с иглой [16], например путем нанесения на его кончик алмазной пленки [17]. Механическое сопротивление подвижной системы в районе ВЧ-резонанса можно уменьшить, обеспечив его динамическое демпфирование. С этой целью между иглодержателем и подвижной частью преобразователя вводится вязко-упругая связь [18, 19].
О НЧ-резонансе звукоснимателя
В результате огибания иглой звукоснимателя даже небольших короблений грампластинки, на частоте НЧ-резонанса возникают колебания тонарма относительно грампластинки, амплитуда которых при отсутствии демпфирования этого резонанса более чем на 20 дБ превышает амплитуду колебаний иглы, вызванных этими короблениями. В процессе вертикальных колебаний тонарма игла звукоснимателя совершает также продольные колебания (то есть вдоль канавки), которые являются причиной заметной детонации звука. Эта детонация в проигрывателях без демпфирования тонарма достигает 0,5% [20]. Вернемся к вопросу согласования грампластинки и звукоснимателя: существенный рост механического сопротивления его подвижной системы в окрестности НЧ-резонанса является главной причиной нарушения контакта этой системы с канавкой грампластинки. Этот дефект можно устранить только путем применения устройств для демпфирования НЧ-резонанса звукоснимателя. Об этом знали основоположники механической звукозаписи и воспроизведения Хант[11], Бауер [10] и др. Недотепы конструкторы современных сверхдорогих проигрывателей Lp об этом уже не знают, хотя теория и расчет основных видов механического демпфирования звукоснимателей были разработаны еще 20 лет назад [20].
Назовем основные виды механического демпфирования звукоснимателей.
Применение вязкой (резистивной) связи между тонармом и его неподвижным основанием. Техническое воплощение этого вида демпфирования можно встретить во многих проигрывателях (см. об этом, в частности, в „АМ” №4(5)95, с. 61).
Динамическое резонансное демпфирование. Основано на взаимодействии рычага тонарма и настроенного на частоту НЧ-резонанса его противовеса. Обе части тонарма соединены между собой вязко-упруго. (Этот вид демпфирования был реализован в эектропроигрывателе „Dual 701”.)
Динамическое демпфирование вязкого типа. Устройство демпфирования этого вида включает тело демпфера (имеющее ощутимую массу, приведенную к игле), которая взаимодействует с действующей массой звукоснимателя через вязкую связь. Идея такого демпфирования принадлежит Накаи [21], однако автор не смог довести эту идею до промышленного воплощения из-за трудностей, возникших при конструировании такого тонарма. Над осуществлением динамического вязкого демпфирования звукоснимателей работали многие, однако реализовать его удалось, как мне известно, только в СССР в электропроигрывателе „Корвет 003” [22, 23]. Вспомните большой блестящий шар, расположенный на пересечении осей тонарма. Как удалось решить возникшие при реализации этого устройства технические проблемы, вы можете узнать, прочитав статью в журнале „Радио” [24]. Тонарм с демпфером-шаром, подвешенным в сферической полости, которая была заполнена вязкой жидкостью, мои сослуживцы называли „яйцом Лихницкого”. К сожалению, после моего ухода из „Морфизприбора” оставшиеся разработчики-энтузиасты почти сразу удалили желток (то есть внутренний шар) из этого яйца.
Следует упомянуть и о тонармах, в которых используется достаточно сложное по конструкции электромеханическое демпфирование, - примером может служить тонарм в электропроигрывателе „Denon L7”. Более простым применением электромеханического демпфирования этого типа можно считать шунтирование обмоток головки последовательной резонансной цепью, настроенной на частоту НЧ-резонанса звукоснимателя [25].
А теперь обещанные мной простые соотношения между конструкционными параметрами головки и тонарма, при которых обеспечивается согласование звукоснимателя и грампластинки.
1) Частота НЧ-резонанса звукоснимателя, Гц:
fнч=
Эта частота должна иметь следующие значения:
15-18 Гц (для звукоснимателя без демпфирования);
11 Гц (в случае демпфера вязкого типа);
9 Гц (в случае динамического резонансного демпфирования);
>7 Гц (в случае динамического демпфирования вязкого типа).
2) Соотношение действующей массы звукоснимателя и прижимной силы [11].
Отношение выраженной в граммах массы звукоснимателя ( ) к выраженной в граммах прижимной силе должно составлять:
<3,5 (при использовании демпфирования вязкого типа с резонансным пиком +З дБ);
6,8 (то же с резонансным пиком +10дБ);
13 (без применения демпфирования или с динамическим демпфированием).
3) Соотношение между вертикальной составляющей динамической гиб¬кости (в мкм/мН) и прижимной силой (в мН):
Сиг = 168 / F.
4) Соотношение между действующей массой подвижной системы звукоснимателя и прижимной силой:
Mиг <0,14 мг на каждый грамм прижимной силы для сферической иглы радиусом 18мкм [11];
Mиг <0,28 мг на каждый грамм прижимной силы для многорадиусной иглы [26], например типа „Van den Hul”.
II. СОГЛАСОВАНИЕ ВЫХОДОВ ИСТОЧНИКОВ МУЗЫКАЛЬНЫХ ПРОГРАММ И ВХОДОВ УСИЛИТЕЛЯ
Здесь и далее речь пойдет о соглашении между производителями аудиокомпонентов, в котором принимались во внимание, скорее сложившиеся традиции, чем физика.
Производители аудиоаппаратуры договорились об унификации параметров для трех видов источников программ:
а) электропроигрывателя с головкой высокой чувствительности, подключаемого к корректирующему входу усилителя (так называемому входу ММ);
б) электропроигрывателя с головкой низкой чувствительности, подключаемого к корректирующему входу усилителя (так называемому ВХОДУ МС);
в) корректора, тюнера, магнитофона, проигрывателя компакт-дисков или другого вспомогательного оборудования, подключаемого к линейному входу усилителя (так называемому входу высокого уровня).
1. Выходные параметры головки звукоснимателя, используемые при согласовании с корректирующим входом усилителя (см. МЭК 98А, МЭК 268-15)
Тип преобразователя (tupe tranduser). Обозначается в паспорте на головку. Из этого обозначения должен быть ясен принцип преобразования механических колебаний иглы в электрические. У большинства современных головок звукоснимателя напряжение на выходе обусловлено явлением электромагнитной индукции и поэтому пропорционально скорости колебаний иглы. Такие головки называют магнитными. Преобразователи магнитных головок подразделяются на следующие виды: с подвижным магнитом (ММ), с индуцированным магнитом (IМ), с переменным магнитным сопротивлением (МI) и с подвижными катушками (МС).
Чувствительность канала, мВ/см/с (canal sensitivity, mV/cm/s). Это отношение напряжения, развиваемого звукоснимателем на выходе правого или левого каналов на номинальном сопротивлении нагрузки и при частоте 1000 Гц, к колебательной скорости записи .
Высокая чувствительность головок, в соответствии с п. 11 МЭК 268-15, должна находиться в пределах от 0,7 до 2 мВ/см/с, а низкая чувствительность - от 0,04 до 0.16 мВ/см/с. Если изменить размерность чувствительности на размерность в системе СИ - В/м/с, то она предстанет перед нами как коэффициент электромеханической связи Вl (где В - индукция в зазоре магнита, Тл; l - длина проводника в этом зазоре, м) между колебательной скоростью иглы и ЭДС на выходе головки звукоснимателя.
Номинальное сопротивление головки (rated impedance). Это полное внутреннее сопротивление, измеренное на выходе каждого канала головки. Для головок магнитного типа обычно указывают сопротивление по постоянному току в Ом (W) и индуктивность обмотки в мГн (mH).
Номинальное сопротивление нагрузки головки, кОм (rated load impedance, kW). Это сопротивление представляет собой нагрузку канала головки, при использовании которой производитель гарантирует параметры этой головки. (Обычно указывают сопротивление нагрузки в кОм и значение рекомендуемой параллельной емкости в пФ.) Производителям головок разрешается рекомендовать специальную корректирующую цепь ее нагрузки (см. МЭК 98А, п. 3.3.Зd). В общем случае головки высокой чувствительности должны быть рассчитаны на номинальное сопротивление нагрузки 47 кОм и параллельно к нему емкость 420 пФ (учитывает емкость кабеля и входную емкость усилителя).
Головки низкой чувствительности должны работать на номинальное сопротивление нагрузки 100 Ом.
Номинальное выходное напряжение, мВ (rated output voltage, mV). Это напряжение на выходе головки при нижнем пределе ее чувствительности (см. выше) и колебательной скорости записи 7 см/с на частоте 1000 Гц. Номинальное выходное напряжение головок высокой чувствительности - 5 мВ, низкой чувствительности - 0,3 мВ.
Максимальное выходное напряжение, мВ (maximum output voltage, mV). Это напряжение на выходе канала головки при верхнем пределе ее чувствительности и принятой за максимум колебательной скорости записи в правом или левом канале 17,5 см/с в диапазоне частот от 700 до 3000 Гц. Максимальное выходное напряжение у головок высокой чувствительности не должно превышать 35 мВ, а низкой - 2,8 мВ.
Подразделение головок на два вида чувствительности - высокого уровня и низкого уровня - сложилось исторически в конкурентной борьбе двух идеологических принципов.
Принцип ММ: легкий подвижной магнит взаимодействует с неподвижной катушкой большого размера, намотанной проводом большой длины (изобретение братьев Шур (Shure), патент США № 3475565, опубликован 17.12.68).
Принцип МС: маленькая и легкая подвижная катушка провода (без магнитного сердечника) взаимодействует с неподвижным магнитом большой энергии (первое удачное промышленное воплощение этого принципа продемонстрировано в головке „Ortofon tupe SPU-G”, разработку которой относят к началу 1960-х гг.).
На самом деле не важно, что относительно чего колеблется. Значение имеет то, что в головках ММ удалось получить большое выходное напряжение за счет огромной длины проводника и, соответственно, большой индуктивности катушки (обычно более 0,5 Гн).
В головках МС, при существенно большей (примерно в 10 раз) магнитной индукции, из-за невозможности намотать сверхминиатюрную катушку проводом нужной длины пришлось довольствоваться существенно более низкой чувствительностью, чем в головках ММ.
То, что раньше казалось недостатком головки МС, вскоре обернулось ее достоинством. Все стали отмечать, что звучание головок МС в сравнении с головками ММ заметно лучше. Сейчас этот феномен несложно объяснить, во-первых, существенным сокращением длины проводника катушки головки МС и, во-вторых, меньшей ее индуктивностью. Неблагоприятное действие на музыкальный сигнал большой индуктивности катушки в головках ММ выражается искажениями групповой задержки, которые наблюдаются при прохождении музыкального сигнала через Г-образный НЧ-фильтр, образованный этой индуктивность и суммарной емкостью кабеля, которая включает емкость кабеля и емкость, действующую на входе усилителя.
Небольшую по длине проводника катушку и, соответственно, малую индуктивность имеют головки МС(I),так называемые МС-головки высокого уровня. Они содержат магнитный сердечник в подвижной катушке. Благодаря этому сердечнику такие головки по чувствительности приближаются к ММ, а по качеству звучания – к МС. Кстати, многие считают этот сердечник недостатком, хотя не могут объяснить почему. Я же думаю, что принцип действия головки сам по себе не важен. Обращать внимание надо прежде всего на то, чтобы индуктивность ее катушек (приведенная к входу ММ) не превышала 50 мГн.

В жизни всё возвращается бумерангом..
Мозгом наделены все, но не все разобрались с инструкцией....
Мозгом наделены все, но не все разобрались с инструкцией....

....Шо Вы так раздухарились-то 
