Spoglądając na gramofon naszą uwagę przykuwa z reguły jego kształt z centralnie umieszczonym talerzem, oraz zamocowane z prawej strony ramię. Większość z nas wie o tym, że ramię jest zakończone igłą, która po opuszczeniu na płytę odczytuje jej zawartość. W zasadzie ta wiedza w zupełności wystarcza by korzystać z naszego gramofonu i cieszyć się jego brzmieniem. Ale skoro mowa o brzmieniu warto poświęcić uwagę wspomnianej igle, oraz elementowi do którego jest zamocowana czyli tytułowej wkładce gramofonowej. To właśnie ona jest bezpośrednio odpowiedzialna za odczyt zawartości zapisanej na płycie gramofonowej i ma zasadniczy wpływ na dźwięk. Nie wdając się w szczegóły warto wiedzieć, że wkładka gramofonowa to przetwornik elektromechaniczny zamieniający jeden rodzaj energii w inny. W tym przypadku chodzi o układ magnesu i cewki, które transformują drgania igły poruszającej się w zmodulowanym (pofałdowanym) rowku płyty na odpowiadającą temu ruchowi energię elektryczną. Istnieje wiele konfiguracji układu magnes-cewka spośród których dwa zyskały największą popularność: układ z ruchomym magnesem, nazywanym w skrócie MM (Moving Magnet), oraz z ruchomą cewką, czyli MC (Moving Coil)

 

 rys.1                                                                    rys.2

 

We wkładkach MM na jednym końcu wspornika mocuje się igłę a na drugim niewielki magnes umieszczony w pobliżu cewki (rys.1). Pod wpływem ruchu igły w rowku płyty magnes wibruje wytwarzając w cewce niewielki prąd. W przypadku wkładek MC role zostają odwrócone - cewka znajduje się na drgającym wsporniku a magnes jest zamocowany na stałe w korpusie wkładki (rys.2). Cewka zamocowana na drgającym wsporniku musi być zdecydowanie mniejsza i lżejsza, przez co generuje jeszcze niższy prąd niż we wkładce MM. Ilość wytworzonego sygnału jest nazywana poziomem wyjściowym wkładki. Jest on wyrażany w miliwoltach (1mV = 1/1000 wolta). Poziom wyjściowy dla wkładek MM wynosi od 2 do 7 mV, a w przypadku wkładek MC zawiera się w granicach 0.2mV do 3mV. Jak widać wkładka MC generuje około dziesięciokrotnie niższy poziom sygnału niż MM.  Warto w tym miejscu wspomnieć, że aby nasz wzmacniacz do którego podłączymy gramofon prawidłowo odtworzył dźwięk, poziom sygnału musi wynosić co najmniej 200mV, czyli około 100 razy więcej niż ze wkładki MM i aż 1000 razy więcej niż w przypadku MC. Właśnie z tego względu do prawidłowego odtworzenia dźwięku z płyty niezbędny jest specjalny układ elektroniczny nazywany przedwzmacniaczem gramofonowym, który podłącza się pomiędzy wyjściem wkładki a wzmacniaczem. Jego rola polega na zwiększeniu sygnału do poziomu odpowiadającego temu jaki generują popularne urządzenia typu CD, DVD, tuner radiowy, itp. Chodzi o to, że bez niego dźwięk byłby zbyt cichy by go prawidłowo odtworzyć. Oprócz tego przedwzmacniacz gramofonowy spełnia rolę korektora sygnału zapisanego w trakcie nagrywania. Nie wdając się w szczegóły warto wiedzieć, że dźwięk na płycie zapisuje się obniżając poziom niskich częstotliwości i zwiększając poziom wysokich. W trakcie odczytu należy odwrócić tą sytuację "podbijając" basy i obniżając soprany. Jeśli tego nie zrobimy dźwięk będzie przesycony wysokimi tonami i pozbawiony basów.

 

 rys. 3

 

 

To tyle w skrócie o przedwzmacniaczu gramofonowym. Wracamy do tematu wkładki. Wiemy już na czym polega różnica w konstrukcji dwóch najpopularniejszych typów wkładek, ale jaki ma to wpływ na praktyczne ich działanie i użytkowanie ? W większości modeli wkładek MC układ drgający jest lżejszy niż w MM co przekłada się na bardziej precyzyjne śledzenie rowka płyty. Jednak by uzyskać taki efekt nie wystarczy zmniejszyć masę drgającą przetwornika, trzeba jeszcze zadbać o odpowiedni profil (szlif) igły poruszającej się w rowku. Okazuje się, że tak mały element jakim jest igła zamocowana we wkładce może mieć różne kształty (rys.3). Wymieniając w kolejności od najprostszego są to szlify: sferyczny, eliptyczny i najlepszy z nich, liniowy (zwany potocznie Shibata). O ile w przypadku sfery mamy do czynienia ze ściśle określonym kształtem, to już przy elipsie możemy nadawać jej różne profile. Jeszcze więcej możliwości mamy w przypadku szlifu liniowego. Poza trzema wspomnianymi szlifami istnieją jeszcze bardziej zaawansowane rozwiązania znajdujące się na najwyższym szczeblu jakości (np.. Micro Line, FritzGeiger, SAS, VanDenHull, Micro Ridge). Skupmy się jednak na trzech podstawowych i omówmy je w kilku zdaniach. Jak wiadomo igła styka się bezpośrednio z powierzchnią płyty, a dokładnie rzecz ujmując, śledzi profil rowka wyrytego w jej powierzchni w procesie zapisu. By wiernie odtworzyć zawartość musi ona jak najlepiej przylegać do jego ścianek. Co więcej, ze względu na to, że rylec zapisujący ma ostre krawędzie ważnym czynnikiem przy odtwarzaniu jest również profil igły - im jest bardziej spłaszczony tym wkładka lepiej odczytuje wysokie częstotliwości. I tu dochodzimy do prostej zależności: im trudniejsza do wykonania (czytaj droższa w produkcji) igła, tym więcej odczyta informacji. Najtańsze wkładki są z reguły wyposażone w igły o kształcie sferycznym, który miewa problemy z dokładnym odczytem najwyższych częstotliwości. Te z wyższej półki posiadają igły ze szlifem eliptycznym, dzięki czemu lepiej sobie radzą z zawartością rowka. Najbliższe wzorcowi są te ze szlifem Shibata, oraz wspomniane powyżej autorskie rozwiązania zaliczane do grupy "egzotycznych". Rysunek nr ??? Ilustruje wspomnianą zależność. Jeszcze jedna istotna sprawa mająca związek z igłą: ze względów konstrukcyjnych we wkładkach typu MM istnieje możliwość wymiany samej igły, która nie jest elektrycznie połączona z korpusem. Natomiast we wkładkach MC cewki są nawinięte bezpośrednio na wsporniku a ich wyjścia połączone mechanicznie z korpusem. W tym przypadku konieczna jest wymiana całości. Jeśli już mowa o wymianie wkładki, to należy wiedzieć, iż obecnie istnieją dwa standardy mocowania jej do ramienia gramofonu. Pierwszy, najbardziej rozpowszechniony i stosowany zarówno w konstrukcjach budżetowych i tych z najwyższej półki to mocowanie przez otwory w główce ramienia (headshell) za pomocą dwóch śrubek wkręcanych od góry. Z racji tego, że rozstaw otworów wynosi dokładnie 12,7 milimetra, czyli pół cala, takie rozwiązanie nazywamy wkładką z mocowaniem "pół cala". W tym standardzie oprócz przykręcenia wkładki do ramienia konieczne jest również założenie końcówek przewodów na bolce w które jest ona wyposażona. Uproszczoną metodę montażu stosuje się w drugim standardzie o dosyć enigmatycznej nazwie T4P zwanej potocznie "mocowaniem P". W tym przypadku wkładka jest wciskana bolcami w gniazdo w ramieniu i przykręcana jedną śrubką umieszczoną z boku. Mocowanie T4P jest stosowane praktycznie wyłącznie w gramofonach budżetowych.

Wiemy już w jaki sposób dźwięk "wchodzi" do wkładki. Pora wspomnieć o miejscu w którym się z niej wydostaje. Wkładka w tylnej części korpusu posiada cztery bolce wyprowadzające z niej sygnał elektryczny, po dwa dla prawego i dwa dla lewego kanału stereo. Każdy z bolców posiada oznaczenie literowe bądź przypisany mu kolor dzięki czemu możliwe jest poprawne połącznie ich z przewodami wychodzącymi z ramienia. Każdy z przewodów jest zakończony konektorem nakładanym na bolec i posiada kolor odpowiadający temu na wkładce (rys.4). Więcej na ten temat można znaleźć w tekście opisującym kalibrację wkładki gramofonowej.

 

         rys. 4

 

Jak te wszystkie wymienione powyżej elementy wpływają na brzmienie wkładki ? Istnieje ogólny pogląd iż ze względu na swoją konstrukcję mechaniczną wkładki MC charakteryzują się lepszym brzmieniem niż MM. Teoretycznie to prawda, jednak jak wiadomo wkładka musi być zamontowana do ramienia, które jest osadzone w gramofonie podłączonym za pomocą przedwzmacniacza do systemu audio. Oznacza to, że decydującym czynnikiem wpływającym na brzmienie gramofonu jest odpowiednie dopasowanie wszystkich jego elementów. Nawet najlepsza wkładka nie rozwinie skrzydeł w niewłaściwie skonfigurowanym gramofonie. Właśnie z tego względu najlepszym rozwiązaniem dla początkującego miłośnika czarnej płyty jest inwestycja w skonfigurowany gramofon wyposażony fabrycznie we wkładkę. Więcej na ten temat można znaleźć w artykule "Instalacja gramofonu"

 

Podsumowując temat wkładki gramofonowej warto zapamiętać następujące rzeczy:

 

  • Wkładka gramofonowa to przetwornik elektromechaniczny zmieniający ruch igły w rowku płyty na sygnał elektryczny.
  • Obecnie najpopularniejsze są dwa rodzaje przetworników: z ruchomym magnesem MM (moving magnet), oraz ruchomą cewką MC (moving coil).
  • Wkładki MM posiadają wyższy sygnał wyjściowy (grają głośniej) w stosunku do konstrukcji MC. Jednak nawet sygnał z wkładki MM jest zbyt niski by można go było bezpośrednio podłączyć do wzmacniacza. Z tego względu wymagany jest dodatkowy układ, który nosi nazwę przedwzmacniacz gramofonowy.
  • Ogólnie rzecz ujmując, wkładki MC są droższe od wkładek MM i wymagają droższych przedwzmacniaczy (niższy poziom sygnału z wkładki MC wymaga dodatkowego wzmocnienia, co podnosi koszt układu)
  • W skali bezwzględnej wkładki MC charakteryzują się lepszym brzmieniem od MM, jednak w praktyce można znaleźć przykłady kiedy te z ruchomym magnesem bez problemu z nimi konkurują.
  • Elementem wkładki mającym bezpośredni kontakt z powierzchnią płyty jest igła, która ma za zadanie śledzenie rowka płyty gramofonowej. Jakość śledzenia jest uzależniona od profilu igły nazywanego jej szlifem.
  • Wyróżniamy trzy zasadnicze rodzaje szlifów igły, w kolejności od najprostszego: sferyczny, eliptyczny, liniowy (Shibata). Oprócz trzech wymienionych istnieją alternatywne wersje szlifu liniowego stosowane przez poszczególnych producentów.
  • W większości wkładek MM można wymienić samą igłę, w przypadku wkładki MC wymienia się całość.
  • Istnieją dwa systemy mocowania wkładki do główki ramienia: 1/2 cala, oraz T4P. Ten pierwszy jest stosowany w większości współcześnie produkowanych gramofonów. Drugi, mniej popularny, jest stosowany praktycznie wyłącznie w gramofonach budżetowych.

 

Mając na uwadze złożoność zagadnień związanych z konstrukcją i działaniem wkładki gramofonowej powyższy tekst jest wyłącznie formą wprowadzenia w temat i nie obejmuje wszystkich kwestii. Świadomie pominięto zagadnienia związane z parametrami elektrycznymi i mechanicznymi, oraz warunkami pracy wkładki, czyli czynnikami odpowiedzialnymi za poprawne odtworzenie dźwięku. Terminy takie jak siła nacisku, podatność, impedancja wewnętrzna są powiązane z innymi elementami gramofonu (ramię, przedwzmacniacz) i zostaną omówione w osobnym artykule.