Stabilizator spokoju mózgu
Stabilizator Spokoju Mózgu, czyli kilka słów o (nie)doskonałościach napędu gramofonowego
Kiedy popatrzymy na gramofon, dojdziemy do wniosku, że nie jest to specjalnie zaawansowane urządzenie. Owszem, jest to dzieło mechaniki precyzyjnej, aczkolwiek porównując go chociażby z odtwarzaczem CD, łatwo wskazać które z nich jest mniej skomplikowane, szczególnie na gruncie elektroniki. Uwaga – to twierdzenie jest pułapką i to w dwóch miejscach. Odpowiedź wydaje się być podana wręcz na tacy, ale tak naprawdę nic nie jest takim prostym jakim się wydaje. Dwa wyrażenia-klucze to „mechanika precyzyjna” oraz „elektronika”. Warto powiedzieć kilka słów o tym drugim aspekcie, aczkolwiek nie będą to rozważania całkowicie oderwane od pierwszego.
Gramofon do swojego działa potrzebuje dwóch części składowych – napędu i ramienia. Skupię się na tym pierwszym. Pozornie wydaje się to proste – silnik zasilany ze stałego źródła napięcia wprawia w ruch talerz, który dzięki ułożyskowaniu zdolny jest się kręcić bez oporów, a masa talerza zapewnia pozorną stabilność obrotów. Teoretycznie to powinno działać, lecz to wszystko to poważne uproszczenie, praktycznie nie mające zastosowania. Patrząc na różne modele gramofonów różnych producentów widać wysiłek, żeby ten warunek zawarty powyżej spełnić. Nie mam tutaj zamiaru faworyzować jakiegokolwiek napędu, bezpośredniego czy paskowego, bo to „święta wojna” i temat na telenowelę….. Jak wiadomo, każde dzieło człowieka jest tak niedoskonałe jak on sam, więc producenci wymyślili przynajmniej kilka patentów w jaki sposób zapewnić stabilność obrotów od strony elektronicznej.
Sposób pierwszy nazywany czasem jako „DC Servo” a mówiąc inaczej jest to system tachometrycznej kontroli obrotów silnika z pętlą ujemnego sprzężenia zwrotnego. Uproszczoną zasadę działania prezentuje schemat blokowy nr 1. Na osi silnika znajduje się tarcza, której obroty proporcjonalne do obrotów silnika są odczytywane przez czujnik i porównywane z sygnałem wzorcowym. Komparator porównując obydwa napięcia na bieżąco kontroluje i zadaje poziom napięcia sterującego silnik, utrzymując go na stałym i odpowiednim poziomie. Każdy odchył i wahanie jest na bieżąco korygowany przez układ. Rozwiązanie to było szeroko stosowane chociażby w gramofonach firmy Fonica.
Sposób drugi to kwarcowy stabilizator obrotów. Ogólna zasada działania podobna jak w sposobie pierwszym. Główna różnica polega na zastosowaniu jako źródła sygnału wzorcowego generatora kwarcowego, którego częstotliwość po podzieleniu i przetworzeniu na napięcie steruje komparatorem, a on w dalszej kolejności silnikiem napędu talerza.
Jakie przełożenie ma ta skomplikowana technologia na praktyczne użytkowanie urządzenia? Patrząc na rozwiązania praktyczne układów w gramofonach oraz to jak działają w praktyce, widać od razu, że modele z kwarcową stabilizacją odznaczają się mniejszą nierównomiernością obrotów. Parametr ten nieraz potrafi być lepszy nawet o rząd lub dwa rzędy wielkości. Tutaj pojawia się następna pułapka nazwana przeze mnie „wojną na procenty”. Po pierwsze, widać tutaj ułomność kwarcowej stabilizacji obrotów /tak to prawda, czy się to zwolennikom podoba czy nie, nie jest ona taka doskonała jak niektórzy próbują o tym mówić/ lub jak kto woli „prymat mechaniki nad elektroniką”. Jako przykład niechaj posłuży tabela parametrów gramofonu JVC QL-10. Patrząc w dane techniczne widać sporą różnicę między dokładnością układu elektronicznego stabilizatora jako takiego, a stabilnością obrotów napędu talerza. Różnica trzech czy czterech rzędów wielkości jest duża, aczkolwiek praktycznie pomijalna w tym przypadku. Dlaczego? Bo ucho ludzkie i tak nie jest w stanie wychwycić takiej różnicy.
Chociaż obecnie użytkuję gramofon z kwarcową stabilizacją obrotów, wcześniej przez długi okres czasu w użyciu miałem gramofon z konwencjonalnym DC Servo i katalogową stabilnością prędkości na poziomie 0,1%. Wydaje się być to dużo, aczkolwiek tylko na papierze. W praktyce jest to błąd uznawany za wystarczający do komfortowego słuchania w warunkach domowych. I wreszcie po drugie – błąd bezwzględny prędkości znamionowej to tylko połowa problemu. Drugi aspekt to wpływ czasu na zmianę prędkości talerza. Właśnie tutaj przejawia się dominacja stabilizacji kwarcowej nad klasyczną – dokładniej mówiąc chodzi o dryft temperaturowy. Każdy układ od chwili uruchomienia potrzebuje określonego czasu by osiągnąć stabilne warunki pracy. W przypadku układu konwencjonalnego to zazwyczaj kilka minut, o czym producenci z pełną świadomością informują /zazwyczaj/ w instrukcji obsługi gramofonu. W tabeli ww. modelu JVC producent wyszczególnił zarówno dryft spowodowany upływem czasu jak i zmianami temperatury. Co to praktycznie oznacza? Jeśli użytkownik gramofonu bez kwarcu widzi potrzebę dokonanie korekty prędkości talerza tzw. pitchem, to nie wolno tego robić od razu po włączeniu gramofonu. Po osiągnięciu stabilnych warunków termicznych, z kolei, prędkość nie odpłynie i jej odchył będzie mieścił się w wartości wyszczególnionej przez producenta. Stabilizator kwarcowy z kolei osiąga swoje parametry wręcz „natychmiast”.
Jednak czy wysoka stabilność to przywilej tylko układu kwarcowego? Otóż nie, lecz o tym mało kto wie. Niedoskonałość DC Servo wynika bezpośrednio z wahań napięcia tego układu, a konkretniej – dryftu termicznego wzorca napięcia odniesienia. W najlepszym wypadku jako wzorzec służy trójkońcówkowy stabilizator napięcia z dzielnikiem rezystorowym. Nie jest to układ skompensowany termiczne, do tego układ zasilania nie zawsze wykonany jest z odpowiednią starannością, co tylko pogarsza sprawę. Stosując specjalne układy stabilnych źródeł napięcia skompensowanych termicznie, przy odpowiednio dbałej konstrukcji zasilacza, możliwe byłoby osiągnięcie w układzie DC Servo dokładności podobnej jak w stabilizatorze kwarcowym. I to zarówno na poziomie dokładności sygnału wzorcowego, jak i stabilności obrotów. Problemem natomiast jest koszt – precyzyjne układy napięcia odniesienia to domena aparatury profesjonalnej i w sprzętach powszechnego użytku praktycznie nie są używane.
Jest jeszcze jedna kwestia dlaczego stabilizator kwarcowy nie jest „jedyną słuszną opcją” oraz dlaczego to nie on jest kluczem do sukcesu uzyskania stabilnych obrotów. Gramofon to przede wszystkim urządzenie mechaniczne – dlatego uczyłem na początku tekstu wyrażenia-klucza „mechanika precyzyjna”. Jak pokazałem wyżej, kwarc pomimo swoich bardzo dobrych parametrów elektrycznych, nie jest w stanie ich powtórzyć w gramofonie. Po prostu ogranicza nas tutaj precyzja wykonania podzespołów mechanicznych – silnika, łożyska talerza, samego talerza czy osi napędowej. Ostatecznie końcowy efekt to suma błędów składowych wszystkich elementów. Jedynym pocieszeniem jest, że elektronika tutaj psuje najmniej. Przeglądając prospekty można czasem spotkać dwa modele gramofonów prawie że identyczne – dobrym przykładem jest Saba PSP 250 i 350. Główna różnica to stabilizator obrotów. Pierwszy gramofon posiada stabilizator napięciowy, a drugi kwarcowy. Różnica jakościowa na papierze? Wręcz niewielka /0,06% i 0,05%/. Producent mógł się mocniej postarać, ale biorąc pod uwagę, że jest to klasa budżetowa, nie ma powodów do narzekania.
Na marginesie – powszechnie panuje przekonanie, jakoby stabilizator kwarcowy był domeną wyłącznie gramofonów z napędem bezpośrednim. Nie jest to prawdą. Istnieją takie modele z napędem paskowym, lecz nie stanowią zbyt dużego procentu całości zbioru. Jedną z takich konstrukcji jest swego czasu flagowy Philips AF977. Nierównomierność obrotów wg producenta to 0,025%, zresztą tyle samo co w sławetnym i legendarnym Technicsie SL1210 mk2, gramofonie uznawanym za króla, nie tylko tych z napędem bezpośrednim. Zaskakujące, prawda?
Niektórzy fanatycy lub łagodniej mówiąc, zwolennicy „Quarz Controlled” nie zawsze są świadomi „co jak dlaczego” a na słowo „kwarc” reagują trochę jak psy Pawłowa, czyli z automatu, podnosząc swój hurra-optymizm, widząc w tym „jedyną słuszną opcję”. Wspominana wcześniej „wojna na procenty” tak naprawdę odbywa się głównie w głowach użytkowników i marketingowców. Wniosek z tego wszystkiego jest jeden – w całym tym wyścigu zbrojeń na końcu jest ucho, które jest na tyle ułomne, że nie przejmuję się tym, co mówią tabelki w prospektach. Praktyczne przełożenie tego wszystkiego na wymierną jakość odbioru sygnału muzycznego prezentuje tabela nr 1. Po przeczytaniu jej zachęcam do posłuchania muzyki. Wszak o to w całym tym zamieszaniu powinno chodzić.
Autor: Konrad Klekot
