Phonotrappen saga prequel: hulpmiddel bij aankoop van een phonotrap (deel 1 - versterking)
Puresound heeft inmiddels veel phonotrappen gerecenseerd. Zelf heb ik er nu acht in huis gehad. In een tweetal artikelen wil Puresound nu in begrijpelijke taal op een rij zetten waarom een phonotrap nodig is en waarop u moet letten bij de aankoop. In dit eerste artikel gaan we in op de behoefte aan een grote versterkingsfactor en de noodzaak van elektronische correctie van het analoge signaal. In een tweede artikel zullen een aantal instelmogelijkheden aan de orde komen die een phonotrap flexibel maken. Bij het schrijven van de artikelen is dankbaar gebruik gemaakt van oudere Hi-Fi literatuur.
Waarom hebben we eigenlijk een phono versterker nodig?
Vastleggen trillingen op de groef
Wanneer we het over geluid hebben, praten we feitelijk over trillingen van de lucht. Deze trillingen ontstaan doordat bijvoorbeeld een stem of muziekinstrument deze trillingen op de lucht overbrengt. Deze trillingen kunnen ook op de plaat worden vastgelegd. In essentie is dit heel eenvoudig. Stelt u zich een grote trechter voor met aan het kleine uiteinde een naald. Als u in de trechter praat, zullen de trillingen die uw stem veroorzaakt voelbaar zijn in de naald. Als u de trillende naald op een draaiende wasrol zet, zullen daarin de trillingen van uw stem worden vastgelegd. Wilt u uw stem nog eens horen, dan zet u opnieuw de naald op de wasrol en zal u uw stem terug te horen zijn uit de trechter. “Mary had al little lamb” was het kinderversje wat zo door Thomas Edison werd opgenomen. Hieronder vindt u een you tube filmpje waarin dit experiment herhaald wordt https://www.youtube.com/watch?v=CJXDtrq4McY
Met de opstelling uit het filmpje krijgt u natuurlijk niet een life band of orkest in uw huiskamer. Om dat te bereiken heeft de industrie ontelbare grote en kleine problemen moeten oplossen. Tegenwoordig kan met een goede platenspeler de realiteit van de “concertzaal in huis” vergaand benaderd worden. Niet vreemd dat veel audiofielen een goede platenspeler de voorkeur geven boven de digitale “vooruitgang”.
Noodzaak extra Versterking
Het omzetten van mechanische in elektrische trillingen gebeurde in eerste instantie met een kristalelement. De naald, die direct met een dun plaatje kristal is verbonden brengt daarin drukveranderingen teweeg. En op deze drukveranderingen reageert het kristal in de vorm van elektrische spanningsveranderingen. De spanningswaarde van een kristalelement was ongeveer 0,1 Volt of wel 100 mV. Het lijnniveau van een moderne versterker ligt tussen de 125 mV en 500 mV. In de tijd van kristalelementen vormde de versterking van een kristalelement dus nagenoeg geen probleem voor een (goede) versterkerbouwer. De kwaliteit van het geluid bleef echter op een bepaald niveau steken met deze techniek.
In de niet ophoudende stroom van verbeteringen kwam de industrie omstreeks 1957 met een andere manier van spanning opwekken. Door het plaatsen van een magneetje tussen de polen van enkele kleine ijzerkernspoelen werd spanning opgewekt (vergelijk met de ouderwetse dynamo op uw fiets). Dit systeem werd Moving Magnet (MM) genoemd immers de magneet was het bewegend deel en niet de polen. De spanningswaarde van het MM element zit tussen de 2 en 7 mV. Om tot het gewenste lijnniveau te komen zal dus minstens met een factor 20 versterkt moeten worden. Meestal is er een hogere versterkingsfactor nodig.
Ook het MM element bleek voor wat betreft de geluidskwaliteit voor verbetering vatbaar. Men zocht naar een systeem met een nog nauwkeuriger aftasting zodat details beter hoorbaar waren. Daarvoor moest de massa van het element verkleind worden. Men bereikte dit door niet meer een beweegbare magneet tussen vaste polen van de ijzerkernspoel op te hangen, maar te kiezen voor beweegbare polen tussen een vaste magneet. Dit systeem werd daarom Moving Coil (MC) genoemd. Omdat de beweegbare polen van een MC fysiek veel kleiner zijn dan de vaste polen van het MM element kan veel minder spanning opgewekt worden. Een gemiddelde MC element van 0,5 mV zal dus al vlug met een factor 1000 versterkt moeten worden. Het versterken van dergelijke kleine spanningen is technisch complex en vergt het uiterste van een ontwerper. Hij zal namelijk moeten versterken en daarbij de ruis “buiten de deur” moeten houden. Ruisniveau en signaal liggen namelijk bij MC elementen dicht bij elkaar. Dit betekent, dat een goede phonotrap niet goedkoop kan zijn. De ervaring van de recensenten van Puresound is dan ook dat een duurdere phono trap meestal beter klinkt dan een goedkope.
Gebalanceerde versterking
Een element is in principe gebalanceerd opgebouwd. Gebalanceerd wil zeggen dat je een drie polig systeem hebt met een 0 (ground) , een positieve pool die het positieve deel van de sinus doorgeeft en een negatieve pool die het negatieve deel van de sinus doorgeeft. Door deze opzet wordt de signaalsterkte twee maal zo groot. Dat betekent dat de effectieve ruisvloer gehalveerd wordt. Op zich blijft de ruis hetzelfde, maar omdat het signaal twee maal zo hoog is, halveert de ruis ten opzichte van het signaal. Een gebalanceerde opbouw betekent, dat dat er sprake moet zijn van een dubbele opbouw. Bij optimale gebruikmaking van het gebalanceerde systeem moeten dan de componenten waarmee de versterkertrappen opgebouwd zijn, gematcht worden. Dit werkt natuurlijk weer kostenverhogend.
(Transrotor phono gebalanceerde uitvoering / Bron: www.hollandlink.eu)
Puresound heeft zeer goede ervaringen met gebalanceerde phono versterkers. Of ze altijd beter (dus stiller) klinken dan niet gebalanceerde klinken kunnen we niet per definitie zeggen. Dat ligt per situatie verschillend.
Signaal passend maken voor de groef
Bij het maken van een plaat gaat het om het vastleggen van trillingen. Het aantal trillingen per seconde noemt men frequenties. Wil men echter die frequenties zodanig op de plaat krijgen dat het element bij het afspelen een rechte frequentiekarakteristiek heeft (en dat willen we graag), dan zal de gemiddelde snelheid bij elke frequentie even groot dienen te zijn. Dat houdt in dat de groefuitwijkingen op de plaat bij lage frequenties heel groot moeten zijn en bij hoge frequenties heel klein. Dat is praktisch ondoenlijk want bijvoorbeeld grote groefuitwijkingen nemen te veel ruimte in beslag en verkorten de speelduur sterk. Bijgaand plaatje van de groefuitslagen van de Ouverture 1812 van Tsjaikovski verduidelijkt dit nog eens.
(groefuitslagen van Tsjaikovski- Ouverture 1812)
Door bij het snijden van de plaat de lage tonen te verzwakken en de hoge te versterken wordt dit probleem opgelost. Dit betekent wel, dat bij het afspelen die correctie er weer uit moet worden gehaald. Bij de meeste phontrappen gebeurt dit door gebruik te maken van een de gestandaardiseerde RIAA curve. In het verleden gebruikten platenmaatschappijen echter eigen curven. Hoe dat precies in elkaar steekt kunt u in een volgend artikel lezen.
Note redactie: het tweede artikel is inmiddels ook verschenen op puresound. Dit tweede artikel kan men hier vinden : Phonotrappen saga prequel: hulpmiddel bij aankoop van een phonotrap deel 2