A lemezjátszás és a hanglemezek iránti érdeklődés már vagy tizenöt éve fokozódik. Az elmúlt néhány évben nagy a kíváncsiság az MM vagy MC hangszedőkhöz képest más elven működő jelátalakítók iránt. Egy optikai elven működő hangszedő megjelenéséről és technológiájáról nemrégen írtunk, most egy olyan pick-up következik, amiben a lejátszótű közvetlenül egy szilíciumból készült átalakító elemhez (hasonló mint a tranzisztorban) van csatlakoztatva. DisC = displacement-sensitive phono-cartridge, avagy mozgásérzékeny hangszedő, amely nem igényli a RIAA kiegyenlítést. A DisC név a Displacement Cartridge rövidítése, az elektrodinamikus hangszedő elve és gyártás-technológiája szabadalommal védett.
A Phædrus Audio DisC nem elektrodinamikus, nem optikai, nem kerámia típus! Ehelyett egy speciális, nagyon alacsony impedanciájú áramkör-konfiguráció elemeként működhet úgy, hogy a hangszedő kimenetén keletkező áram a lemez-barázdába rejtett rezgések pontos analógiája. Különösen előnyös, mert elkerüli a mechanikai impedancia korlátokat. A DisC hangszedő egyesíti a legjobb elektrodinamikus típusok előnyeit a mozgásérzékenység hozta előnyökkel. Alacsony impedanciájú (és ezért alacsony zajszintű) működést – mint egy MC-hangszedő esetében – kiváló barázdakövetést, és az alacsony kiegyenlítési követelmény teljesítését biztosítja. Ez a jelátalakító nyomásérzékeny, így a tű elmozdulása szabályozza a vezető-anyag ellenállását, az közvetlenül alakul át jelfeszültséggé. A strain-gauge elve lényegében az elektromos ellenállás változásából áll, ami mechanikai igénybevétel hatására következik be. Az ilyen anyagok minden szerkezetben érzékenyen reagálnak a mechanikai impulzusokra. Általában erő, tömeg, nyomás, nyomaték és deformáció hatásának elektromos változásait továbbítják. A régi kerámia-hangszedőkhöz hasonlóan a DisC nem elektrodinamikus áramgenerátor, így az elektromos jel képzéséhez nincs szükség sem mágneses tömeg, sem tekercs mozgatására. A transzdukált mennyiség nem a sebesség függvénye, mint egy mozgó tekercses vagy mozgó mágneses (vagy mozgó-vas) hangszedő estében hanem, a kimeneti feszültség, a tű-mozgás leképezett amplitúdójának közvetlen mértéke. A strain-gauge pick-up az MM hangszedőhöz hasonlóan a tű rezgés-felvevő képességének mértékétől függő és azzal egyenesen arányos kimenetet produkál – nem sebességfüggő. Ezért eredendően helyesen játssza le a barázda tartalmát.
Miért akarnánk megszabadulni a RIAA egyenlítésétől? Valójában a RIAA korrektor egy nagyon nagy kiemelésű/vágású hangszínszabályzó. A RIAA korrektor ráadásul enyhíti/kompenzálja/simítja a hangszedők hiányosságait. Széles körben elterjedt az a feltételezés, hogy a RIAA visszajátszási kiegyenlítésre szükség van, mert a lemezre felvett információ kiterjedt mélyhang-vágást és magashang-kiemelést tartalmaz. De, ez nem így van! A lemez-barázdába vésett jel, lényegében állandó amplitúdójú karakterisztika. A RIAA hangszínszabályzó túlnyomórészt a hangszedő sebesség-érzékenységét (vagy növekvő/csökkenő frekvencia-válaszát) korrigálja, nem kompenzálja a rögzítési karakterisztikát. Ha a lemez-barázdába préselt „mozgást” közvetlenül elektromos jellé alakítják, nincs szükség kiegyenlítésre. És, pontosan ez az, amit a régmúlt kerámia és az új optikai elven működő hangszedő tudnak. A transzdukált jel-mennyiség, a barázda kontúrjának és a tű elmozdulásának értéke.
Nyomást gyakorolni egy félvezető érzékelőre? Egy ilyen jelátalakító kifejlesztésének mérlegelésekor nagyon jelentős műszaki akadályt kell leküzdeni, mivel az átalakító elem mechanikai impedanciája több százszoros. Megjegyzés: az impedancia általában a vizsgált fizikai rendszer ellenállása valamilyen energia továbbítása közben. A fogalom az elektronikában elterjedt, de más jellegű például: akusztikus, mechanikai, termikus, mágneses energiák terjedésére is alkalmazható. A mechanikus impedancia annak mértéke, hogy egy szerkezet mennyire áll ellen a mozgásnak, ha erőnek van kitéve. Az elmélet a mechanikus rendszerre ható erőket kapcsolja össze a sebességekkel. A szerkezet egy pontjának mechanikai impedanciája az adott pontban kifejtett erő és az abban a pontban keletkező sebesség aránya. Komoly mérnöki kihívás egy olyan hangszedő tervezése, amelyben a tű végül is egy tömeget tol és húz. (Úgy tűnik, hogy az optikai megközelítés nagyobb teret kínál, mivel a mechanikai feladat egyszerűbbnek látszik.) Kísérletek azonban hamar rávilágítottak arra, hogy az alacsony torzítású, alacsony zajszintű kimeneti jel generálása, amely a tű elmozdulásának lineáris függvénye, enyhén szólva sem „triviális”. Az új hangszedő mögött lévő alapvető koncepció az, hogy az elektrodinamikus hangszedőt nem sebességérzékeny feszültség-generátorként, hanem elmozdulásra érzékeny áramgenerátorként kell működtetni.
Faraday felfedezte, hogy a mágneses térben mozgatott huzal-tekercsben generált feszültség összefügg a mágneses fluxus változásával. Egy hangszedőben a változó fluxus tehát a tű „relatív sebességétől” függ, mert a tűszárral kommunikált mozgás megváltoztatja a mágneses erőt. Egyszerűen fogalmazva, minél gyorsabban mozog a tű, annál több feszültség keletkezik. Ha ezt a sebességből származó feszültséget úgy rendezzük el, hogy a kimeneti kapcsok rövidre zárásával áramoljon a generátor tekercsében, akkor az ön-induktivitásnak nevezett hatás olyan feszültséget hoz létre a tekercsben, amely ellentétes az előállított feszültséggel. A Lenz-törvény ezt az ellentétes feszültséget back-EMF-nek nevezi. Ez a back-EMF a tekercsben lévő áram változási sebességétől is függ, mondhatni, hogy ez így „sebességérzékeny”. De, minél gyorsabb az áramlás a generátor tekercsében (ezt a rövidzár kényszeríti), annál jobban tartja vissza a tekercsben keletkező back-EMF az áramlást. Szerencsére a két effektus pontosan semlegesíti egymást. Az aktuális érték függetlenné válik tű elmozdulásának sebességétől, ehelyett a tű mozgás-amplitúdótól függ. Ezen a ponton indokolt feltenni a kérdést: mi haszna a rövidre zárt átalakítónak? Hogyan nyerjük ki a jelet? A hangszedő egy transz-ellenállás vagy transz-impedancia előerősítőt táplál. Gondos elektronikai tervezéssel, az erősítő fokozat kimenetén, vonalszintű feszültség keletkezik, ami rendkívül pontos ábrázolása a tű elmozdulásának. Túl szép, hogy igaz legyen?
A találmány gyakorlati alkalmazása során elkerülhetetlenül figyelembe kellett venni néhány bonyolul kérdést. Ha egy tekercset szupravezető huzalból készítenénk, a hangszedő helyzetérzékeny maradna egészen 0 Hz-ig (DC). De, a hagyományos tekercsek ellenállással rendelkeznek, és ez az ellenállás biztosítja, hogy a jeláram egy része mindig a tű/lemez relatív sebességétől függ. Feltéve, hogy a tekercseket az induktivitás és az ellenállás meghatározott arányát figyelembe véve tekercselik, a hangszedő pontosan a kívánt módon működhet. Először is, a hanglemezre felvett információ, a frekvenciához képest, nem rendelkezik teljesen egyenletes amplitúdó karakterisztikával. Az acetát lemez készítésekor a jeltartomány magas frekvenciájú részét (az alacsonyabb frekvenciákhoz képest) csökkentik. A vágásnál ez a hangszínszabályzó szerepe, és az 500 Hz és 2122 Hz közötti RIAA karakterisztika görbéjének következménye. Az 500 Hz feletti rögzített frekvenciák megfelelő szintre való visszaállításához szükséges maximális kiegyenlítés mértéke azonban szerény – a normál RIAA hangszínszabályzó áramkörben alkalmazott kiegyenlítés mértékének mindössze négy százaléka. Ez a kiegyenlítési fok, csillapított mechanikai rezonanciával magában a hangszedőben biztosítható, vagy az előfokozati elektronikában megvalósítható. A második komplikáció az átviteli karakterisztika miatt adódik, amely a frekvenciatartomány 50 Hz alatti részén állandó sebességet igényel. A hangszedőt ezért, a frekvenciatartomány legalacsonyabb oktávjain, vissza kell állítani sebességüzemre, különben a basszus eltúlzott lesz. Itt a hagyományos anyagokból készült tekercsek tökéletlenségei jönnek segítségünkre. Végül, valószínű aggodalomra ad okot, hogy egy hangszedőben a generátor rövidre zárása csillapítja a mechanikus rendszer szabad mozgását. Ha azonban a két rendszer lazán kapcsolódik egymáshoz, akkor az áram csillapító hatása jelentéktelen a mechanikai rendszerre.
A Phaedrus Audio DisC hangszedő és a PHATHOM illesztő-elektronika a fent leírt technológia megvalósítását célozza. A DisC hangszedő használatához a lemezjátszót vagy az eddig csatlakoztatott kábeleket nem szükséges módosítani. A hangszedő biztosította jel továbbítását a szabványos/hagyományos előerősítőkhöz vagy integrált erősítőkhöz való csatlakoztatást (AUX in) a PHATHOM illesztő-elektronika végzi. A PHATHOM telepítése sem bonyolultabb, mint egy normál phono-előerősítő felszerelése. Az egység kialakítása egyszerűsített, mivel nincs benne RIAA kiegyenlítés de, itt szintén precíziós és nagyon alacsony zajszintű áramköri technikákra volt szükség, mivel az érintett jeláramok nagyon kicsik (nano-amper). A hangszedő nagyon alacsony impedanciájú, ami garantálja az áthallástól, a kapacitív kábel-hatásoktól, valamint a zajtól való mentességet. Míg egy hangszedő leadott teljesítménye Milliwatt nagyságrendű, addig a DisC hangszedő impedanciájában disszipált teljesítmény Mikrowatt nagyságrendű.
