Оптические звукосниматели DS Audio

Оптические звукосниматели DS Audio - Базовый принцип работы оптического звукоснимателя. Для начала опишем различия между принципами формирования сигнала оптической головки и головок ММ/МС.

Как ММ/МС, так и оптические звукосниматели считывают канавку винилового диска с помощью иглы, но традиционные ММ/МС-головки формируют сигнал с помощью колебаний магнита (или катушек в магнитом поле). В отличие от них, оптическая головка формирует сигнал путем модуляции теневого пятна (или яркости светового потока) между светодиодом и фотодиодом.

Поскольку ММ/МС-головки генерируют ток сигнала с путем модуляции магнитного поля, в колебательных системах всегда имеет место магнитный резонанс. Оптический же звукосниматель, в котором модулируется только световой поток, абсолютно свободен от магнитного резонанса в колебательной системе. Отсутствие магнитного резонанса позволяет игле точнее следовать канавке, не ограничивая ее движений. В этом состоит основное преимущество технологии оптического звукоснимателя.

Для того чтобы сформировать музыкальный сигнал, колебательная система ММ/МС-головок, а именно магнит или катушки с оправками, обладающие определенной массой, должны совершать колебания, соответствующие профилю канавки. В случае же с оптическим звукоснимателем колеблется всего лишь тончайшая заслонка толщиной 100 микрон, в связи с чем масса колебательной системы получается исчезающе малой. Это дополнительное преимущество технологии оптического звукоснимателя.

- Каков принцип формирования сигнала оптическим звукоснимателем?

Рассмотрим принцип формирования сигнала оптической головкой подробно. Оптическая головка отслеживает движения иглы с помощью инфракрасного светодиода, заслонки и двух фотосенсорных элементов. Принцип работы звукоснимателя прост: заслонка колеблется на пути луча светодиода, а фотодиоды регистрируют изменения яркости светового потока.

Нужно объяснить, как с помощью одной заслонки формируются раздельные сигналы левого и правого каналов. На картинке показано, как луч от светодиода попадает на фоточувствительные элементы при определенном положении заслонки.

Колебания иглы в канавке пластинки с наклонными (под 45°) стенками передается с ее кончика на иглодержатель, вместе с которым колеблется заслонка. Так как заслонка колеблется таким образом, что в разных положениях она в различной степени перекрывает световой поток, его яркость при падении на фоточувствительные элементы постоянно меняется в пределах от максимальной яркости до полного затемнения.

Фоточувствительные элементы улавливают колебания яркости в соответствии с профилем канавки диска, выходное напряжение сигнала также соответствует сигналу, закодированному в профиле канавки. Колебания заслонки регистрируются в виде двух раздельных сигналов стерео каналов с помощью двух независимых фоточувствительных элементов.

Благодаря тому, что заслонка может двигаться под определенным углом к вертикали, каждый из двух фоточувствительных элементов получает только информацию соответствующего канала, закодированную в яркости светового потока. Информация второго канала не считывается, благодаря чему обеспечивается баланс и разделение каналов. Поскольку световой поток, падающий на один фоточувствительный элемент, не меняется при движениях заслонки вдоль направления ориентации фотодиода другого канала, появляется возможность формировать сигналы левого и правого каналов с помощью одной и той же заслонки.

Базовый принцип формирования электрического сигнала абсолютно тот же, что применялся в фотоэлектронных звукоснимателях 40 лет назад. Важное отличие состоит в том, что на выходе фотоэлементов получается чистый аналоговый сигнал, поскольку колебания заслонки аналогичны электрическому сигналу, приводящему в движение резчик матрицы. Это не цифровой сигнал.

- Почему нужен специальный корректор?

С оптическим звукоснимателем невозможно использовать традиционный фонокорректор ММ/МС, вместо которого необходим специализированный корректор DS Audio.

1) Оптическая головка нуждается в электропитании для светодиода, которое поступает от специализированного корректора. Напряжение питания светодиода подается по земляным проводам тонарма (синему и зеленому). Поэтому все четыре внутренних провода тонарма должны быть полностью независимыми. (Этому требованию отвечает абсолютное большинство тонармов, предлагаемых на современном рынке).

2) Стандартная характеристика коррекции ММ/МС кардинально отличается от характеристики специализированного корректора. Поскольку выходное напряжения сигнала ММ/МС-головок пропорционально скорости движения иглы, напряжение растет при увеличении скорости (или частоты). В отличие от этого, выходное напряжение оптического звукоснимателя пропорционально только амплитуде колебаний и не зависит от частоты (как в старых звукоснимателях конденсаторного типа и пьезо-головках).

Так как оптическая головка регистрирует амплитуду колебаний и не реагирует на скорость движений иглы даже на одной и той же записи, ее выходное напряжение формируется по абсолютно иным законам. Для формирования линейной характеристики сигнала требуется гораздо меньшая глубина коррекции по сравнению с традиционными ММ/МС-головками. По этой причине коррекция оптической головки, соответствующая требованиям RIAA, обеспечивается простейшей схемой. И в этом состоит еще одно преимущество оптического звукоснимателя.

Звукосниматель, работающий по закону прямой пропорциональности амплитуде колебаний иглы, обладает линейной частотной характеристикой в полном звуковом диапазоне.

- Преимущества перед старыми конструкциями оптических звукоснимателей.

Как вам, возможно, уже известно, уже более 40 лет назад фотоэлектрические звукосниматели в виде коммерческих моделей выпускались компаниями Toshiba, Sharp, Trio, Kenwood. Причина, по которой некогда популярные оптические звукосниматели исчезли в 70-е годы, в основном в том, что крупнейшие производители стали переходить от аналоговых носителей к CD.

К тому же, существовала одна проблема, которая так не была решена в прошлом. Это проблема тепловыделения.

Сорок лет назад технология светодиодов не была еще разработана, и единственным доступным источником света служила обычная лампа накаливания. Лампа выделяла очень много тепла, отчего резиновый демпфер головки перегревался и со временем размягчался, отчего изменялась податливость подвижной системы. Каждая компания по-своему старалась преодолеть этот недостаток, но оптические головки ушли с рынка до того, как было найдено кардинальное решение данной проблемы. Но даже несмотря на этот недостаток оптические головки сохраняли высокий статус благодаря качеству звучания.

Источник света (лампа) внутри головки C-100P

Основная причина, по которой компании DS Audio удалось успешно освоить выпуск оптического звукоснимателя через 40 лет, в том, что появились современные технологии в области источников света и фоточувствительных элементов.

Сегодня проблема тепловыделения преодолена с помощью мощных миниатюрных светодиодов. В отличие от старых ламп накаливания и люминесцентных ламп светодиоды практически не выделяют тепла.

И благодаря применению сверхчувствительных фотодиодов, обладающих характеристиками, согласованными со спектром светодиода, появилась возможность получить весьма высокое напряжение сигнала на выходе. Напряжение сигнала на выходе оптической головки составляет 40 мВ, от 10 до 100 раз выше по сравнению с ММ/МС-головками, т.е. высокий уровень сигнала может быть получен с помощью подвижной системы с очень малой массой. Это важное преимущество по сравнению с ММ/МС-головками, которые требуют передачи очень слабых сигналов по проводке тонарма, подверженных внешним наводкам и страдающих потерями. Выходной сигнал высокого уровня оптического звукоснимателя намного более стабилен и в гораздо меньшей степени подвержен внешним воздействиям.

Оптическая головка 40 лет назад          Оптическая головка DS Audio