Rodzaje wkładek gramofonowych

Wielokrotnie pisaliśmy już o wyborze wkładki gramofonowej, jednak nigdy nie pochyliliśmy się nad tym zagadnieniem od strony technicznej, czyli nie zgłębialiśmy tajników budowy samej wkładki. Dlatego dziś prześledzimy trzy podstawowe typy wkładek gramofonowych i postaramy się dostarczyć rzetelnej wiedzy, by po lekturze naszego artykułu każdy wiedział, jaki cel sobie obrać.

1. Wkładki piezoelektryczne

Wkładki piezoelektryczne, nazywane również ceramicznymi, to bardzo ciekawy typ wkładki gramofonowej, dzisiaj już praktycznie niewystępujący w sprzęcie Hi-Fi. Swoje zastosowanie znajduje jedynie w najtańszych, marketowych odtwarzaczach. W latach świetności miała wielu przedstawicieli, a jej możliwości nie były wcale tak słabe jak dzisiejszych odpowiedników. Nawet obecnie ma wiele zalet. Jej zastosowanie eliminuje konieczność używania przedwzmacniacza gramofonowego. Posiada na tyle wysokie napięcie wyjściowe, że bez problemu możemy podłączyć ją do wejścia liniowego we wzmacniaczu. Wszystkie pozostałe rodzaje wkładek gramofonowych wymagają używania stosownego przedwzmacniacza. 

Wyginanie kryształów

Jaka jest zasada działania wkładki piezoelektrycznej? Głównym budulcem jest materiał piezoelektryczny, czyli kryształ, który poddany oddziaływaniom mechanicznym, charakteryzuje się pojawianiem na jego powierzchni ładunków elektrycznych. Oznacza to, że wkładka piezoelektryczna generuje sygnał elektryczny dzięki wyginaniu się kryształów - dwóch, po jednym na każdy z kanałów! Ten kryształ może być również syntetyczny - w postaci ceramiki i stąd alternatywna nazwa dla tego typu wkładek. 

Zasada działania

Już sama zasada działania objawia nam problem, przed jakim stoją inżynierowie, projektując taki rodzaj wkładki. We wkładkach MM drga jedynie delikatny wspornik z osadzonym magnesem, a w kładkach MC malutka cewka elektryczna. W przypadku tej należy wyginać kryształy! Jest to zdecydowanie trudniejsze zadanie niż wprawienie w ruch prawie mikroskopijnych magnesów czy cewek. Cały układ musi zostać tak zaprojektowany, by siła była wystarczająca do wygięcia kryształu, a zarazem na tyle mała, by rejestrować każdą nagraną częstotliwość. 

Następuje kumulacja problemów: może okazać się, że zarejestrowane wysokie tony są na tyle "delikatne", że nie zdołają wystarczająco wygiąć wspomnianego już wielokrotnie kryształu - przez co nie zostaną odczytane. Należy jednak pamiętać, że sygnały o niskich częstotliwościach bardzo mocno wpływają na układ drgający i w konsekwencji na kryształ. Ten z kolei przy tak dużym wygięciu, zadziała na układ drgający, co spowoduje... wyskakiwanie igły z rowka! W konsekwencji wkładki piezoelektryczne muszą mieć dosyć dużą sztywność zawieszenia, by móc w należyty sposób śledzić rowek. To z kolei przekłada się na znaczące braki w wysokich rejestrach oraz zniekształcenie zarejestrowanego sygnału.

Lata świetności

Piezoelektryki miały swój szczyt popularności przypadający na lata 50-te oraz 60-te XX wieku. Jest to czas, w którym słuchacze odsłuchiwali zarówno płyty szelakowe, których popularność powoli malała oraz płyty winylowe, które cieszyły się coraz większym powodzeniem. Obydwa nośniki pomimo pozornie takiego samego wyglądu oraz zasady działania, znacząco się różnią. Płyty szelakowe posiadały "normalny" rowek pod względem szerokości, a płyty winylowe zapisywane są w standardzie "drobno-rowkowym". Przekłada się to również na same igły - te do płyt szelakowych są większe. Z tego powodu wielokrotnie przy starszych ramionach, a dokładnie na ich zakończeniu widoczny jest obrotowy przełącznik, połączony z zamontowaną tam wkładką piezoelektryczną. Ta z kolei posiada dwie igły: po jednej dla każdego z rodzajów, albo jedną igłę, zakończoną z dwóch stron różnymi grotami. Obrócenie przełącznika powoduje tym samym zmianę rodzaju grotu. Drugim sposobem było przełączenie samej igły, przez przymocowany do niej kawałek plastiku: gdy ten znajdował się po jednej stronie można było odtwarzać płyty winylowe, gdy po przeciwnej - szelakowe. Proste i skuteczne. 

Wkładki MM wymagają troszkę więcej zachodu - należy wymienić całą obsadkę z igłą, ustawić nacisk oraz w razie potrzeby skalibrować całą wkładkę! W przypadku standardowej wkładki MC nie ma innego wyboru jak posiadać dwie, gdyż igła jest w domowych warunkach niewymienna!

Wkładki piezoelektryczne nie są jednak takie złe, jak maluje je powyższy obraz. Wielokrotnie dane mi było słyszeć walizkowe Garrardy oraz Duale wyposażone w powyższy przetwornik. Jakość dźwięku jest naprawdę niezła, zwłaszcza na dedykowanych, wbudowanych głośnikach. Niestety problemem były zawsze dla mnie wartości nacisków, oscylujące w górnej granicy nawet kilkunastu gram, a minimalnie rzędu 5-6 gram.

2. Wkładki Moving-Magnet oraz pokrewne

Audio Technica AT 95E MM
Audio Technica AT 95E MM

To prawdopodobnie najpopularniejszy typ przetwornika na rynku. Znajdziemy go zarówno w najniższych modelach gramofonów, jak i w prawdziwym High-Endzie. Czemu ten rodzaj wkładki zawdzięcza sobie taką popularność? Sam przetwornik jest tani w produkcji, a jego konstrukcja nie jest niczym skomplikowanym, zapewnia bardzo dobrą jakość dźwięku oraz w pewnym sensie jest - nieśmiertelna! Zużywający się element, czyli samą igłę można bez problemu wymienić, sam przetwornik nie posiada elementów, których starzenie powoduje znaczną (odczuwalną) utratę jakości. 

Budowa wkładki MM

Jak więc jest zbudowana wkładka typu Moving-Magnet? Zacznijmy od scharakteryzowania samej igły. Widoczne z zewnątrz elementy nie różnią się zasadniczo od tego, co spotkamy w innych rodzajach wkładek. Na samym końcu osadzony jest mały diament (szlif rozpoznamy dopiero pod mikroskopem), który przytwierdzony jest do wspornika. W zależności od klasy igły może być on aluminiowy, tytanowy, berylowy, kewlarowy itd. Na samym jego końcu znajduje się gumowe zawieszenie. To właśnie od tego elementu zależy sztywność zawieszenia: im bardziej miękki, tym wkładka ma większą podatność; za większą twardością idzie mniejsza podatność, wkładka jest wtedy sztywna, przeznaczona do ciężkich ramion. 

Po wyjęciu igły z wkładki zazwyczaj ukaże się nam dalsza część tego zespołu, wykonana najczęściej z metalu, bądź w przypadku tańszych igieł, z plastiku. W jego wnętrzu znajduje się serce czyli magnes, będący bezpośrednio przytwierdzony do wspornika igły. Po włożeniu igły do wnętrza wkładki magnes usytuowany zostaje pomiędzy cewkami elektrycznymi.

Rodzaje wkładek MM

Wyróżniamy dwa rodzaje budowy wkładek MM. Można je podzielić pod względem ilości cewek oraz ich rozmieszczenia. Pierwsze (przeważnie starsze) posiadają dwie cewki, po jednej na każdy z kanałów. Drugie posiadają po jednej parze na kanał. Mogą one być zlokalizowane w dwojaki sposób. Pierwszy układ posiada dwie cewki na górze oraz dwie na dole, magnes znajduje się w samym centrum. Możliwa jest jeszcze konfiguracja, gdzie obydwie pary cewek usytuowane są na górze, parami po lewej i prawej stronie. Z cewek wychodzą bardzo delikatne druciki, które przymocowane są do pinów znajdujących się z tyłu wkładki. To właśnie do nich podpinamy przewody wychodzące z headshella. Ten typ wkładki w przeciwieństwie do wkładki piezoelektrycznej narażony jest na pole magnetyczne. Dlatego konieczne jest zastosowanie ekranu. 

Warto wspomnieć o wyjątku od reguły. Wkładki takich firm jak np. Audio-Technica czy też Piezo/Azden posiadają dwa magnesy zamiast jednego, nie są one też zlokalizowane w obrębie tej samej prostej, stanowiącej przedłużenie wspornika. Zlokalizowane są one w stosunku do niego prostopadle. Każdy z magnesów obsługuje jeden kanał oraz dwie cewki. Porusza się on pomiędzy dwoma nabiegunnikami, po jednym dla każdej z cewek. Każda wkładka MM wymaga jednak zastosowania przedwzmacniacza, sygnał wychodzący z niej jest zbyt słaby, by wejście liniowe wzmacniacza pozwoliło na wystarczająco komfortowy odsłuch. Wynosi on zaledwie kilka milivolt. W dodatku potrzebne jest zastosowanie korekcji w systemie RIAA. Zastosowany magnes jest bardzo małych rozmiarów, dlatego dla maksymalizacji efektu powinien być on jak najmocniejszy. Z tego powodu stosuje się magnesy neodymowe. Pozwala to zachować dużą siłę oddziaływania przy małych wymiarach i co najważniejsze, przy małej masie. 

Wady i zalety

Jest to bardzo duża zaleta wkładek Moving Magnet względem piezoelektrycznych: zespół drgający jest lekki, pozwala to na bardzo dobre śledzenie rowka oraz odzwierciedlenie nagranego dźwięku. Konieczne jest zastosowanie jednak sporej wielkości cewek, co w konsekwencji w niektórych przypadkach może prowadzić do zwiększonej indukcyjności cewek, czego efektem może być zniekształcony dźwięk. Ponadto taka wielkość cewki może zadziałać jako filtr i tym samym odciąć wyższe częstotliwości. Te ostatnie dwa opisane problemy wydają się czysto teoretyczne, bądź ujmując to inaczej - do wyeliminowania. Wkładki typu Moving-Magnet są w stanie przenosić do nawet 60 000Hz! Jest to wartość kilkukrotnie wyższa niż możliwości percepcyjne ludzkiego organizmu. Nie można jednak bagatelizować tego parametru. Gdyby nie ta możliwość to prawdopodobnie nie powstałby nigdy kwadrofoniczny system CD4. 

Pochodne wkładek Moving Magnet

Należy wyróżnić jeszcze braci wkładek magnetycznych, w postaci wkładek Moving-Iron oraz Moving-Permalloy. Jakie są różnice względem wkładek Moving Magnet? We wkładkach MI zamiast magnesu na samym końcu znajduje się kawałek żelaza, we wkładkach MP permaloj, czyli stop niklu i magnezu. Typowymi przedstawicielami wkładek MI są Grado oraz ADC; producentem wkładek MP jest Nagaoka - ich bieżąca seria wkładek nie bez powodu ma nazwę "MP"!

3. Wkładki Moving-Coil LO i HO

Ortofon MC A95
Ortofon MC A95

Ostatnim typowym przedstawicielem świata wkładek gramofonowych są wkładki Moving Coil. Ich budowa jest najbardziej zbliżona do wkładek Moving-Magnet, dlatego też do nich porównamy wkładki Moving-Coil.

Różnice w budowie wkładek MM i MC

Różnica między nimi jest zasadnicza i bardzo prosta. We wkładkach MM elementem drgającym jest magnes, a cewki umieszczone są na stałe we wkładce. W opisywanych wkładkach MC jest na odwrót, na końcu wspornika, zamiast magnesu umieszczona jest bardzo mała cewka, która drga pomiędzy umieszczonymi magnesami. Wspomniana cewka zbudowana jest z bardzo delikatnego drutu o małym przekroju. Posiada ona dużo mniej zwojów niż te znane z wkładek MM, przez co cały system drgający jest jeszcze lżejszy. Pozwala to na dokładniejsze śledzenie rowka, drganie z większą częstotliwością oraz przenoszenie większej ilości informacji. Mówiąc wprost - wierniej i szybciej odczytuje informacje zapisane w rowku płyty winylowej. 

Nastręcza to jednak pewien problem, mała cewka nie wygeneruje tak samo mocnego sygnału wyjściowego, co wkładki MM. W przypadku MM sygnał wyjściowy to zazwyczaj kilka mV, w przypadku wkładek MCLO (Moving-Coil Low Output) wartość napięcia wynosi zazwyczaj 0.2mV - 0.5mV! Wkładki MCHO (Moving-Coil High Output) cechują się napięciem wyjściowym pomiędzy 1mV a 2mV. Te pierwsze wymagają specjalnego przedwzmacniacza gramofonowego, o większym stopniu wzmocnienia. Możliwe jest również zastosowanie specjalnych transformatorów Step-Up, które wpina się do przedwzmacniaczy obsługujących wkładki MM. Wkładki MCHO można podpiąć bezpośrednio do przedwzmacniaczy obsługujących wkładki MM, warto jednak zadbać o to, by przedwzmacniacz posiadał regulację wzmocnienia, inaczej może być zbyt... cicho. 

Porównanie wkładek MCHO i MCLO

Jaka jest zatem różnica w budowie pomiędzy wkładkami MCHO i MCLO? Chodzi o ilość nawiniętych zwojów na cewkę. Większa ilość to wyższe napięcie wyjściowe. Wiąże się z tym jednak większa masa układu drgającego. Z tego też względu wkładki MCHO traktowane są jako półśrodek w drodze do "prawdziwych" (= MCLO) wkładek MC. 

Oczywiście nie należy traktować tego jako wykładnika. Dla przykładu, wkładka Technics EPC-100 MKIV pomimo, że jest wkładką MM cechuje się mniejszą masą układu drgającego niż wszystkie mi znane wkładki MCLO. Zastosowanie tak małych cewek we wkładkach MC powoduje brak zjawiska filtracji wysokich tonów. Jest jednak jedna zasadnicza niedogodność związana z wkładkami Moving-Coil. Należy pamiętać, że niezależnie od umiejscowienia cewki musi ona zostać połączona z pinami, do których podłączamy kabelki sygnałowe. W przypadku, gdy cewka jest elementem igły, nie możemy mówić o jej bezproblemowej wymianie. Z tego względu wkładki MC co do zasady są jednorazowe. Możliwy jest oczywiście retipping, czyli naprawa zużytej wkładki; opłacalne jest to jednak jedynie w przypadku wysokich modeli. Cena naprawy zależna jest od stopnia zużycia danego elementu. Z największym wydatkiem musimy liczyć się w przypadku spalenia cewki, złamania wspornika. Wkładki MC są również znacznie droższe względem wkładek MM. Ich ceny zaczynają się od około 900 zł, w przypadku wkładek MM jest to kilkadziesiąt złotych.

Wkładki dla zaczynających przygodę z gramofonami

Najlepszym wyborem na sam początek winylowej podróży jest wkładka typu Moving-Magnet, gdyż wymaga najmniejszych nakładów pieniężnych, dając przy tym proporcjonalnie najlepszy dźwięk. Apetyt rośnie w miarę jedzenia, dlatego też na wkładki Moving-Coil przyjdzie czas wraz z powiększeniem kolekcji oraz nabraniem ogłady w użytkowaniu samego gramofonu, jak i płyt winylowych. 

Należy też pamiętać, że uszkodzenie podstawowego modelu z oferty MM będzie nas kosztować nieporównanie mniej niż uszkodzenie nawet najtańszego modelu wkładki MC. Przygoda z winylami to zazwyczaj podróż na całe życie, zaczynając od samego dołu i pnąc się ku górze przejdziemy przez większość jakościowych szczebli. Pozwoli nam to zdobyć doświadczenie oraz samemu odnaleźć satysfakcjonujące nas brzmienie. 

Przeczytaj także artykuł o 7 polecanych wkładkach do 600 zł.

Strona Psychosonda korzysta z ciasteczek, aby świadczyć usługi na najwyższym poziomie.
Korzystając ze strony wyrażasz zgodę na ich użycie.