Глава 5. Предусилители /Фонокорректоры
Предусилители, которые называются фонокорректорами (phono-stage preamplifiers) усиливают очень слабые сигналы, равные нескольким десяткам микровольт (иногда нескольким милливольтам), поступающие от головки звукоснимателя проигрывателя виниловых пластинок, до линейного уровня, равного около 1В. Затем, это усиленный сигнал может подаваться на линейный предусилитель, как любой другой сигнал от источника звука.
Фонокорректор может быть отдельным устройством, имеющим балансные/небалансные входы и выходы без регуляторов громкости. Существуют и совмещенные устройства, в корпусе которых фонокорректор и предусилитель располагаются вместе. Благодаря единому корпусу и общему блоку питания, подобные компоненты обходятся покупателям дешевле отдельных устройств, но производительность у них может быть не хуже отдельных схем.
Помимо усиления входного напряжения от головки звукоснимателя (картриджа), фонокорректор выполняет выравнивание (коррекцию) его частотной характеристики по стандарту RIAA. RIAA – это американская ассоциация звукозаписывающей индустрии, которая стандартизирует характеристики эквализации или выравнивания аудиосигнала при записи и воспроизведении.
Когда идет нарезка винилового диска, то записываемый исходный сигнал изменяют: амплитуды низких частот уменьшают, а амплитуды высоких частот увеличивают. Низкие частоты занимают в нарезанной канавке больше места, поэтому, ради экономии места на пластинке (канавки можно ближе расположить друг к другу), амплитуду низких частот уменьшают, а при воспроизведении иглой фонокорректор увеличивает их до исходного состояния.
Амплитуду высоких частот, наоборот, увеличивают при нарезке, а потом, после снятия их иглой картриджа с канавки, уменьшают до исходного уровня. Это делается ради подавления шумов (в том числе, и поверхностных шумов пластинки). 
Все эти манипуляции с частотами проводят в строгом соответствии со стандартом эквализации RIAA. В результате, на выходе из фонокорректора сигнал получает ровную АЧХ. То есть, фонокорректор, помимо усиления слабого сигнала от проигрывателя, работает как эквалайзер, восстанавливающий изначальную АЧХ сигнала, существовавшую в исходном сигнале до нарезки на виниловую болванку.
Точность RIAA, с которой фонокорректор выравнивает сигнал, является его важной характеристикой. Типичная точность описывается как отклонение +/- 0,5дБ на диапазоне 20Гц-20КГц. Поскольку ошибки RIAA, по сути, являются ошибками частотной характеристики, они могут сильно повлиять на звучание аудиосистемы. Например, положительная погрешность на ВЧ сделает звук более детальным и ярким, а отрицательная – тусклым и безжизненным.
Обратите внимание, что некоторые европейские фонокорректоры имеют встроенную схему понижения НЧ в алгоритм RIAA, что намеренно снижает громкость очень низких частот (ниже 30Гц), для предотвращения попадания искажений, генерируемых искаженными (плохими) записями, но, с другой стороны, несколько не додают низких частот системам, которые могут воспроизводить басы от 20Гц.
Усиление фонокорректора
Степень усиления, которое обеспечивает усилительный каскад, определяется его коэффициентом усиления, который указывается либо в децибелах, либо числом, равным отношению входного и выходного напряжения.
Линейные предусилители имеют коэффициент усиления в диапазоне от 10 до 20дБ. Фонокорректоры, которые усиливают слабые сигналы от головок звукоснимателей могут усиливать с коэффициентом. от 35 до 75 дБ.
Требуемая степень усиления фонокорректора зависит от типа конструкции картриджа (головки звукоснимателя). Если имеется картридж с подвижными магнитами MM (Moving Magnet), который выдает относительно высокое напряжение в пределах от 2 до 8мВ (милливольт), то ему следует подбирать фонокорректор с меньшим усилением, равным порядка 35 дБ.
Картриджи проигрывателей виниловых пластинок с подвижной катушкой MC (Moving Coil) выдают очень слабый сигнал в диапазоне от 0.15 до 2.5мВ, поэтому фонокорректор для таких головок нужно брать с более высоким коэффициентом усиления: от 45 до 72 дБ.
Следует помнить, что MC головки бывают различной конструкции, и, некоторые из них могут выдавать напряжение почти равное картриджам с подвижными магнитами.
Поэтому при выборе фонокорректора, обращайте внимание на тип головки и подбирайте соответствующий ей компонент для усиления.
Если фонокорректор, например, имеет недостаточное усиление, то пользователь вынужден будет поднять регулятор громкости до упора, что повысит уровень шума (фоновое шипение). А картридж MM с высоким выходным напряжением может, в свою очередь, перегрузить входную схему MC фонокорректора, что приведет к искажению при воспроизведении громких музыкальных пассажей. Это состояние называют перегрузкой входного сигнала (input overload).
Кроме того, мощный картридж с связке с мощным фонокорректором может сделать регулировку громкости очень резкой. Умеренный уровень прослушивания, в данном случае, может быть достигнут, только если регулятор громкости слегка приоткрыт, и небольшое увеличенные громкости будет затруднительным.
Правильное согласование выходного напряжения картриджа с коэффициентом усиления фонокорректора позволит избежать чрезмерного шума и возможной перегрузки входа.
MC картридж с выходным напряжением 0.25мВ, требует усиления на 68дБ. Обычное выходное напряжение MM головки, равное 3мВ согласуется с фоно корректором, имеющим усиление около 50дБ.
Некоторые фонокорректоры имеют на задней панели переключатели, позволяющие настроить коэффициент усиления, в зависимости от типа картриджа (см. фото Hegel V10). Есть устройства, у которых можно изменять коэффициент усиления с шагом 3дБ, что позволяет достичь эффективного согласования с любым типом головки звукоснимателя.
Ламповые фонокорректоры генерируют больше шума, чем транзисторные. Старайтесь подбирать качественные лампы для этих дел, что улучшит соотношение сигнал/шум. Некоторые производители создают гибридные предусилители, у которых первый каскад усиления собран на полевых транзисторах, а последующие на лампах. Данная комбинация позволяет добиться эффективного соотношения сигнал/шум.
При прочих равных условиях, следует помнить, что чем выше коэффициент усиления, тем выше уровень шума. Поэтому не нужно перебарщивать с коэффициентом усиления. Берите ровно столько, сколько надо. А рассчитать, сколько именно надо, нам поможет простая математическая формула.
Оптимальный коэффициент усиления N в децибелах равен:
NdB = 20Lg(V1/V2);
где, V1 = 1В (такое напряжение создает минимум шума),
V2 – выходное напряжение вашего картриджа;
Например, ваш картридж выдает 0.7мВ, что есть 0,0007Вольт;
Получаем,
Ndb = 20Lg(1/0.007) = 20lg1428 = 20х3.155 = 61dB.
Согласование звукоснимателя и фонокорректора.
Звукосниматель (картридж) генерирует электрический сигнал, который чувствителен к сопротивлению и ёмкости входа фонокорректора. Выход звукоснимателя “видит” электрическую нагрузку, состоящую из активного сопротивления и емкости на входе предусилителя и ёмкости кабеля тонарма.
Частотная характеристика звукоснимателя с подвижным магнитом MM в значительной степени зависит от ёмкости кабеля и ёмкости входа фонокорректора. Если суммарная ёмкость велика, то можно услышать смягчение в области высоких частот и верхней части средних частот (большая ёмкость режет высокие частоты). Многие производители указывают для своих звукоснимателей рекомендуемые значения активного сопротивления и емкости нагрузки.
Типичная нагрузка звукоснимателя с подвижным магнитом составляет 47 кОм в параллель с емкостью 200-400 пФ (пикофарад). Следовательно, ёмкость фоно-кабеля плюс ёмкость входа фонокорректора должна лежать в пределах 200-400 пФ. Ёмкость фоно-кабеля, в таком случае, должна быть около 98 пФ/метр.
Звукосниматель ММ, имеющий слишком большую ёмкость, может иметь погрешность частотной характеристики в верхних средних и высоких частотах около 5 дБ.
Большинство фонокорректоров имеют регуляторы (переключатели) ёмкости и входного сопротивления, которые позволяют пользователю согласовать его вход с нагрузкой звукоснимателя.
Картриджи с подвижной катушкой МС практически не подвержены влиянию ёмкостной нагрузки, но чувствительны к сопротивлению нагрузки. Выходная мощность МС звукоснимателя увеличивается с увеличением частоты, что делает звук слишком ярким, если фонокорректор не имеет достаточной нагрузки. Сопротивление нагрузки (импеданс) гасит излишнюю яркость высоких частот, снимаемых МC картриджем с пластинки. Чем выше значение нагрузочного резистора, тем меньше загружается картридж, и тем ярче будет он будет звучать. Меньшее значение нагрузочного резистора (большая величина нагрузки) приводит к более плавному тональному балансу, но воздушность звучания может пострадать.
Типичное сопротивление нагрузки для МС картриджа составляет от 200 до 800 Ом. Для некоторых моделей звукоснимателей желательно сопротивление, выходящее за указанные пределы. При настройке сопротивления нагрузки смотрите рекомендации производителя картриджа. Отклонения от рекомендаций позволит вам настроить тональный баланс в соответствии с вашими предпочтениями.
Сечение линейного фоно-кабеля, а также материал его проводника и диэлектрика влияют на сопротивление и ёмкость нагрузки картриджа, что даёт ещё одну возможность пользователю манипулировать тональным балансом.
