Plattenspieler - Laufwerk

ein Plattenspieler-Laufwerk hat die Aufgabe die Schallplatte mit höchster Drehzahlkonstanz zu drehen. Hinzu kommt Immunität gegen innerere und äussere Störungen. Zu den inneren Störungen zählt das Rumpeln, das z.B. Lagergeräusche durch die mechanische Verbindung in das Musiksignal einkoppelt.

Äussere Störungen sind Luft- und Trittschall, oder elektromagnetische Einstreuungen.

Für die Konstanz der Drehzahl sind die mechanische Qualität der Plattenteller-Lagerung und der Antrieb/Motor verantwortlich. Antriebsseitig haben sich zwei Konzepte durchgesetzt.

Brinkmann LaGrange
Brinkmann LaGrange

- Der Riemenantrieb -bei dem ein mit 200-500U/min rotierender AC- oder DC-Motor den Teller über einen Transmissionsriemen, einen Faden oder ein Folienstreifen (Tape) antreibt. Man bedient sich dabei weitestgehendst des Angebotes an Standard-Motoren der Industrie. Durch Schlupf und Dehnung ist die Präzision des Antriebs einerseits zwar limitiert, andererseits schlagen Drehzahlschwankungen des Motors um das Übersetzungsverhältnis geringer auf die Tellerdrehzahl durch. Typischerweise verwendet man schwere Teller hohem Trägheitsmoment und eher Drehmoment-schwache Motoren um Schwankungen in der Motordrehzahl durch schiere rotatorische Trägheit zu erschlagen. Elektronische Drehzahlregelungen findet man -falls überhaupt- nahezu ausschließlich in einfachen Formen der Motorregelung. Eine Ausnahme bildeten Pilips, die in ihrer AF-8XX und AF-9XX Reihe bis hin zu Quartz-PLL Servo-Regelungen mit Drehzahl-Sensor am Tellerlager einsetzten.

Sony PS-X9
Sony PS-X9

- Der Direktantrieb - bei dem ein mit dem Plattenteller direkt verbundener AC- oder DC-Motor zum Einsatz kommt. Die Motoren sind nur für diese spezielle Anwendung konstruierte Langsamläufer.

Hier bestimmt die Motorqualität 1:1 die Genauigkeit der Teller-Drehzahl. Es wurden daher schon früh elektronische Regelungen eingeführt, deren technologischer Höhepunkt mit der Einführung der Quartz-PLL erreicht wurde. Mit dem Fortschritt der Regelungselektronik einher ging eine stetige Masse-Reduzierung der Plattenteller. Vermehrter Einsatz von leichten Kunststoffen kostete schließlich auch Wiedergabequalität durch höhere Luft- und Trittschall-Empfindlichkeit der Geräte. Die Wertigkeit bezüglich Optik und Haptik sank. Das zusammen führte zu einem Image-Verfall, sodas der im Grunde überlegene Direktantrieb weitgehend aus dem HighEnd Bereich verschwand.

Eine kleine, mittlerweile wieder wachsende Fangemeinde hält die Fahne aber weiterhin hoch.

Mit beiden Antriebsformen lassen sich herausragende akustische Ergebnisse erzielen. Die bei Riementrieblern übliche höhere verbaute Materialmenge/Masse, der Imageverlust der Direkttriebler in den 90ern, das praktische Nichtvorhandensein spezieller Direktantriebsmotoren und nicht zuletzt Presse-Bewertungen führten dazu, das der Riementriebler den hochwertigen, hochpreisigen Markt dominiert.

 

Der Tonarm

Die Aufgabe des Tonarmes ist es den Tonabnehmer idealer Weise an einer festen Position über der Schallplattenrille zu führen. Dem entgegen steht die sich dauernd ändernde horizontale Position der Rille und Höhenschläge der Platte. Der Tonarm muss daher auch gleichzeitig möglichst leichtgängig sein.

Durchgesetzt haben sich Drehtonarme und Tangential-Tonarme.

Audiocraft AC-30
Audiocraft AC-30

- Der Drehtonarm führt den Tonabnehmer an einem meist 9" bis 12" langen Ausleger, dessen horizontaler und vertikaler Drehpunkt sich ausserhalb der Plattenfläche befindet, in einer Kreisabschnitt-Bahn über die Platte.

Durch den Unterschied zwischen tangentialem Schnitt der Platte und der Kreisbahn förmigen Abtastung (Spurfehlwinkel) entstehen zusätzliche Verzerrungskomponenten, die durch die Optimierung der geometrischen Abmessungen des Tonarmes und der genauen Montage und Justage des Tonabnehmers zu minimieren sind.

Es gibt Arme mit geraden, J- oder S-förmigen Rohrformen. Es gibt unterschiedlichste Lagerkonstruktionen wie Einpunkt, oder kardanisch, Kugel-, Spitzen- oder Schneiden-gelagert, sowie Kombinationen hiervon.

Zorin Linear Air
Zorin Linear Air

- Der Tangentialtonarm führt den Tonabnehmer in einer geraden Linie über die Platte, so wie es der Schneidkopf im Plattenwerk auch macht. Der Ausleger ist kürzer als beim Drehtonarm, bei einigen Ausführungen gar so kurz, das zum Betrieb ein Teil der Armmechanik über die Platte geschwenkt werden muss.

Die Optimierung eines Parameters bedingt praktisch immer die Verschlechterung eines anderen Parameters. So kann z.B. die Verringerung der trägen Masse eines kurzen Armrohres zwar positiv sein, ein Höhenschlag der Platte würde aber eher wie eine Drehzahlschwankung/Tonhöhenschwankung auffallen. Es gibt auch hier verschiedene Lagerarten, angefangen von Laufkatzen, Kugel-, Spitzen- oder Schneidenlagern, bis hin zu behrührungsfreien Luftlagern.

Der Drehtonarm ist die am Markt dominierende Variante, ohne das dieser Bauform ein spezieller akustischer Vorteil zugeschrieben werden kann. Ähnlich wie bei den Laufwerken gibt es eine treue Fangemeinde die einem Tangentialtonarm grundsätzliche klangliche Vorteile zuspricht.


Der Tonabnehmer

Der Tonabnehmner ist ein elektromechanischer Wandler, der die winzigen Rillen mit einer mikroskopisch kleinen Edelsteinnadel mechanisch abtastet. Die Vibrationen der Nadel werden über einen Hebel, den Nadelträger in einen elektromechanischen Generator übersetzt und in ein elektrisches Signal wandelt.

Es gibt eine Reihe verschiedenster Wandlerarten von denen sich das elektromagnetische Prinzip durchgesetzt hat. Piezowandler, kapazitive oder optische Wandler haben sich trotz teils klarer Vorteile nie durchsetzen können.

Die elektromagnetischen Wandler kann man wiederum in drei Untergruppen aufteilen, die Moving Magnet (MM), die Moving Iron (MI) und die Moving Coil (MC)

- Moving Magnet, MM-Tonabnehmer lassen einen oder zwei am Nadelträger befestigte Magnete im Luftspalt der Wandlerspulen vibrieren.

Shure MM:

1) Nadel 2) Magnet 3) Nadelträger 4) Polstücke 5) Spulenwickel 6) Anschluss-Pins

Durch die typischerweise hohe Windungszahl der Spulen und die weichmagnetischen Polstücke erzeugen diese Tonabnehmer relativ hohe Ausgangsspannungen von  ca. 2 bis 5mV bei einer Schneidschnelle von 5cm/sec bei 1kHz. Allerdings liegen die Impedanzwerte im Bereich von 400-700mH plus 400-1200Ohm. Zusammen mit der Eingangsimpedanz des Phonoverstärkers und der Kabelkapazität begrenzt das die elektrische Bandbreite auf etwa 12-25kHz.

Ein gravierender Vorteil ist die Austauschbarkeit der Nadeleinschübe.

-Moving Iron, MI-Tonabnehmer sind sehr ähnlich wie MMs aufgebaut. Jedoch wird hier ein Magnet fest an die Polstücke angekoppelt und ein Weicheisen-Stäbchen, oder -Plättchen ist am Nadelträger befestigt. Das ermöglicht es mit kräftigeren Magneten zu arbeiten, sodaß die Windungsanzahl und damit die Induktivität und Imedanz der Spulen kleiner gehalten werden kann und gleichzeitig die bewegte Masse ausreichend niedrig zu halten.

Die elektrischen Anschlusswerte ähneln denen von MMs, wobei z.B. Ortofon VMS typischweise am oberen Bereich der Impedanzwerte angesiedelt sind (2M Red 630mH-1,2kOhm, 5mV), während Grado Tonabnehmer deutlich geringere Induktivitäten aufweisen (Prestige 45mH, 475Ohm, 5mV). Das erlaubt deutlich höhere elektrische Bandbreiten jenseits von 20kHz.

- Moving Coil, MC-Tonabnehmer arbeiten mit einem umgekehrten Generatorsystem. Hier sind winzige Spulen am Nadelträger befestigt und bewegen sich im Luftspalt eines kräftigen Maneten. Die Windungszahl der Spulen muss im Interesse geringer Masse klein gehalten werden. Daraus folgt nicht nur eine geringe Impedanz, sondern auch eine um etwa den Faktor 10-20 niedrigere Signalspannung.

Die elektrischen Anschlusswerte liegen im Bereich einiger Dutzend µH und weniger als 100Ohm, bei Signalspannungen im Bereich 0,15 bis 0,5mV. Die geringe Impedanz erlaubt elektrische Bandbreiten bis über 50kHz. Die geringe Signalspannung verlangt aber nach höheren Verstärkungsfaktoren der Verstärker, bzw. den Einsatz von Übertragern.

Nachteilig ist auch, das die Nadelträger in der Regel nicht einfach wechselbar sondern fest montiert sind.

 

Phono-Vorstufen

Genau genommen gehört eine Phono-Stufe zum Kapitel Vorverstärker.

Heutzutage ist es aber durchaus nicht mehr selbstverständlich, daß der Verstärker einen Phono-Eingang aufweist. Statt dessen kommen vermehrt Hochpegel-Vorverstärker und externe hochwertige Phonostufen zum Einsatz.

Phono ist auch insofern besonders, daß hier nicht nur die höchsten Verstärkungsfaktoren innerhalb der Wiedergabekette gefragt sind, sondern der Amplituden- und Phasengang mit Equalizerfiltern linearisiert werden muss. Die Vinylplatte wird mit einer Vorverzerrung und Art und Weise geschnitten, die erst eine rauscharme und ausreichend lange Aufzeichnungsdauer erlaubt. Bei der Wiedergabe muss die Vorverzerrer-Kennlinie folglich spiegelbildlich implementiert werden.

Am bekanntesten und häufigsten ist die RIAA Empfehlung 1928, die einen doppelt stufenförmige Verlauf aufweist mit den Kennfrequenzen 50Hz, 500Hz und 2120Hz. Sie wurde 1963 ergänzt zur RIAA-IEC um ein Subsonicfilter bei 20Hz. Der Schneidkopfhersteller Neumann fügte noch eine Frequenz von 50kHz hinzu, die dem praktischen Verhalten des Schneidkopfes Rechnung trägt.

Die RIAA-Kurve stellt nur eine Empfehlung dar, keine Norm. Es gibt daher eine Reihe anderer Empfehlungen und es ist keineswegs sicher, daß eine LP immer und korrekt nach RIAA-Empfehlung geschnitten wurde.