几种常用的电唱头

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唱头是电唱机重放唱片时的机——电换能器件,主要包括换能装置和唱针两部分。它的作用是把沿着唱片声槽运动的唱针所做的机械振动变成相应的电信号。唱头的换能装置有电磁型、压电型、光电型、电容型、半导体型和带型等。目前国外电唱机使用的唱头以电磁型为主,而国产电唱机使用的唱头以压电型为主,其它类型的电唱头由于较特殊所以使用较少。本文只对前两种唱头加以介绍。

电磁型唱头

电磁型唱头是依据电磁感应现象而设计的。这类唱头的输出电压与唱针的振动速度成正比,所以是一种速度型唱头。电磁型唱头的输出电压一般比较低,因此在输送给功率放大器以前,必须先经过前置放大,以得到较高的输出电压。这个前置级放大器应具有两个作用:一是将唱头送来的信号放大,二是“均衡”唱片在录音时将低频衰减、高频提升的特性。电磁型唱头的构造由于换能装置不同,又可以分为以下四种类型。

1.动磁(MM)型唱头。工作原理见图1。当唱针沿唱片声槽运动而产生振动时,通过针杆带动磁铁也跟着转动,使磁路中两只串联线圈中所通过的磁通量发生变化,从而在线圈中感应出电压来。这里采用两只线圈串接的目的是为了抵消外部磁场引起的干扰。为了进一步提高隔离效果,线圈和靴铁全部用高导磁率的铍莫合金罩加以屏蔽。

图1
图1 🔍原图 (407×258)

2.动铁(IM)型唱头。动铁型唱头是由动磁型唱头发展而来的。它的结构示意图见图2。由于动磁型唱头依靠磁铁的振动来产生感应电压,所以振动系统的等效质量较大,很难获得良好的高频响应。为了改善这一不足,将唱针针杆后面所连接的磁铁换成一小块具有高导磁率的金属,然后再在振动系统旁固定放置一块磁铁(图2仅是示意,具体位置根据结构而定),将金属块磁化。当此小块金属随唱针的运动而产生振动时,通过线圈的磁通也随之变化,因而线圈内就会感应出电压来。

图2
图2 🔍原图 (409×258)

动铁型唱头由于振动系统等效质量较轻,所以高频响应和唱头的顺性都比较好,失真也较小,被广泛采用于各种电唱机。

3.动圈(MC)型唱头。动圈型唱头是在唱针针杆后面连接一个圈数极少的线圈,放置在由永久磁铁产生的磁场中。当唱针随唱片声槽运动而产生振动时,线圈切割磁力线摆动,于是线圈两端就产生出感应电压,如图3所示。

图3
图3 🔍原图 (384×273)

动圈型唱头音质优美,是目前各类唱头中质量较好的一种。但由于这种唱头加工制作较困难,价格昂贵,所以仅仅在少数高档或专业用电唱机上才使用。

图4
图4 🔍原图 (283×203)

4.可变磁阻型唱头。这种唱头一度使用很广泛,但自从唱机进入立体声时代以后已很少采用。它的原理可用图4示意图来说明:在“口”字形永久磁铁上绕了一个线圈,磁铁所构成的磁路中留有一段空气隙,唱针即装在空气隙内可绕轴摆动的软铁中。我们知道,不同物质在磁路中呈现不同的磁阻。空气隙的磁阻很大,而软铁的磁阻很小。图4中,当软铁处在静止位置时,磁路里的磁阻最小,因而切割线圈的磁力线最多;而当由于唱针摆动使软铁移出空气隙时,切割线圈的磁力线将最少。放唱片时,唱针在唱片声槽中的摆动,使软铁不断地在空气隙中移进移出,从而改变了磁路里的磁阻,使切割线圈的磁力线的数量不断变化,线圈里就感应出电压来。

压电型唱头

我们知道,当在晶体的表面加有电压时,晶体会产生机械振动;反之,如果施加机械外力使晶体作弯曲或扭曲运动,又会使晶体产生出电压来,这就叫晶体的压电效应。压电型唱头正是利用某些晶体的压电效应而设计成功的。这种唱头的特点是输出电压高、价格便宜,并且在一定程度上能补偿唱片灌音时的频率特性,不需要在扩音机前置级中另外增设频率补偿网络。缺点是频率特性较差、失真较大,因此多使用于低档普及型电唱机。

压电晶体唱头有酒石酸钾钠晶体和压电陶瓷晶体两种。酒石酸钾钠晶体的耐温和耐湿性差,当温度达到55℃左右时,酒石酸钾钠晶体就会失去其中的结晶水而完全损坏;当空气的相对湿度超过70%时,酒石酸钾钠晶体又会吸收空气中的水分而潮解,严重影响晶体的性能;当空气的相对湿度低于40%时,酒石酸钾钠晶体也会放出其中的结晶水而损。所以这种唱头比较“脆弱”,虽然在制造时已将晶体用防潮性涂料密封起来,但在保存和使用时仍应加以注意。压电陶瓷晶体唱头则具有良好的耐温和耐湿特性,它的最高安全温度可达100℃,而空气的安全相对湿度则可在0~100%之间,有着极广的使用环境范围。国产2011立体声电唱机就是使用的这种唱头。压电陶瓷唱头的频率特性也比酒石酸钾钠晶体唱头有所改善,只是压电效率不如酒石酸钾钠晶体高,所以唱头的输出电压要低一些。

电磁型唱头和压电型唱头的主要技术特性,附表见12页。

图5
图5 🔍原图 (1857×510)

立体声唱头的特点

上面讲了几种唱头的一般工作原理。唱头按重放唱片的声道,可分为单声道唱头和立体声唱头。立体声唱头的换能原理和单声道唱头相同,其不同之处仅在于:单声道唱头由一枚唱针和一只换能元件组成、立体声唱头则由一枚唱针和两只互成直角的换能元件组成,其简单原理可用图5示意图说明。

图6
图6 🔍原图 (660×483)

图5a是唱针的静止位置。当唱针如图5(b)所示被推到声槽左侧时,左边的磁棒则沿着左线圈的轴向运动,在左线圈中就有感应电流产生。此时右边的磁棒沿着右线圈的径向运动,磁棒运动时不切割磁力线,右线圈中就没有感应电流产生;反之,当唱针如图5(c)所示沿45°方向被推到声槽右侧时,右线圈中有感应电流产生而左线圈中则没有。这样就可以得到两个分离开的输出信号。(梁宣虎)