Требования к тонармам. Часть 1.

Проследим мысленно путь звуковых сигналов от канавки пластинки до громкоговорителя. Эта электроакустическая цепь, состоит из следующих звеньев: звукосниматель - усилитель - излучатели звука. Из этой цепи самым уязвимым звеном является звукосниматель. Объясняется это тем, что проигрывание пластинки не является чисто электротехническим процессом. Вначале ставятся механические задачи и только в самом конце электромеханические. С этих позиций тонарм следует считать устройством, принимающим участие в проигрывании пластинки как отдельная механическая конструкция, а не только как держатель головки звукоснимателя и ее проводов. Тонарм должен обеспечить беспрепятственное движение головки звукоснимателя по канавке пластинки, что означает выполнение следующих требований.

Во-первых, продольная ось головки звукоснимателя должна быть всегда направлена по касательной к окружности, которой, в первом приближении, можно считать канавку, т. е. продольная ось головки звукоснимателя и проходящий через иглу радиус пластинки должны образовывать прямой угол. Во-вторых, на иглу и стенку канавки не должны действовать другие силы за исключением необходимых для огибания модулированной канавки. В-третьих, игла должна находиться в постоянном контакте с двумя стенками канавки. Этот скользящий механический контакт не должен прерываться во время проигрывания. В-четвертых, тонарм ни механически, ни электрически не должен оказывать влияния на амплитудно-частотную характеристику головки звукоснимателя.

Сформулировать требования, предъявляемые к тонармам, просто, но очень сложно их точно выполнить. Идеальным был бы тонарм удовлетворяющий всем перечисленным условиям, но сконструировать такой тонарм очень трудно. Дефекты тонармов можно разделить на три группы по скорости их изменения во времени. Так можно говорить о явлениях стационарного характера, не изменяющихся во времени; имеются процессы, изменяющиеся во времени настолько медленно, что их можно считать как бы постоянными (квазистационарными) и можно выделить быстро изменяющиеся, динамические свойства.
Сначала рассмотрим постоянные во времени параметры тонармов - их геометрические размеры.

Геометрические параметры тонармов. При записи на лаковый диск рекордер движется к его центру по прямой линии, расположенной точно по радиусу. Однако типичный для проигрывающих устройств тонарм ведет головку звукоснимателя по канавке, поворачиваясь вокруг вертикальной оси (тонармы других систем используются сравнительно редко и о них речь пойдет ниже). Если головка звукоснимателя будет вмонтирована в тонарм так, что их продольные оси совпадут, то она только на единственном радиусе диска будет расположена точно по касательной к канавке. К центру и краю от этого радиуса между касательной к канавке и продольной осью головки звукоснимателя возникнет угол, называемый горизонтальным углом погрешности. При проигрывании горизонтальный угол погрешности вызывает появление больших гармонических искажений и снижение разделения между стереоканалами. Поэтому горизонтальный угол погрешности не должен превышать несколько градусов.
Горизонтальный угол погрешности в показанной выше конструкции определяется радиусами зоны записи пластинки (53 - 146 мм), а также расстоянием между иглой и точкой вращения тонарма, называемой эффективной длиной тонарма. Если предположить эту длину равной 210 мм, то угол погрешности будет больше ±10°. Для тонарма бесконечно большой длины угловая погрешность была бы равна нулю, однако этому препятствуют не только размеры проигрывателя, по и динамические условия.

Существует и другой путь снижения угла погрешности. Продольная ось головки звукоснимателя повернута относительно продольной оси тонарма по направлению к центру пластинки. Принимая во внимание конечный результат, безразлично, каким путем достигается угол горизонтальной коррекции: поворотом трубки тонарма или монтажом головки звукоснимателя в прямой тонарм под углом к его продольной оси.

Обычно эффективную длину тонарма выбирают большей, чем расстояние между центрами вращения пластинки тонарма и (так называемый установочный размер). Разница между двумя этими размерами определяет расстояние, на которое игла заходит за центр пластинки (заход иглы). Интересно отметить, что при эффективной длине тонарма 220 мм и угле коррекции около 25° может быть достигнута такая же горизонтальная угловая погрешность, как при прямом тонарме длиной 1,5 м.

Между геометрическими параметрами тонарма (эффективная длина, заход иглы и угол коррекции), а также горизонтальным углом погрешности существует сложная математическая зависимость, которую в отношении угла погрешности нельзя задать в явном виде. Окончательные размеры тонарма определяются графическим конструктивно-расчетным методом, требующим длительного времени. При этом необходимо принимать в расчет влияние неизбежных неточностей при изготовлении тонарма. Даже незначительные отклонения (в десятые доли миллиметра) от предписанных оптимальных значений могут вызвать значительную угловую погрешность. Поэтому конструкции тонармов хорошего качества всегда позволяют установить наиболее благоприятный заход иглы, относящийся к определенному углу коррекции и эффективной длине тонарма. С этой целью весь тонарм можно сдвинуть в продольном направлении (например, тонарм SME) или изменить положение головки звукоснимателя в держателе. Последняя возможность, при которой одинаково изменяются заход иглы и эффективная длина тонарма (держатель головки звукоснимателя типа ТР50 фирмы «Торенс»). После ослабления винта А можно установить оптимальный заход иглы, а поворотом винта В - правильный вертикальный угол (15°). Заход иглы следует контролировать по установочному шаблону.