Uziemienie gramofonu – co trzeba wiedzieć?

Chochliki analogowej elektroniki, czyli uziemienie gramofonu a jakość dźwięku

To nie jest artykuł z podstaw elektroniki ani fizyki, to nie jest tekst ekspercko-audiofilski. Nie unikniemy trudnych sformułowań i teorii, ale nie będziemy opisywać właściwości sinusoidalnej fali sygnału analogowego ani kabla ekranowanego oplotem niemagnetycznym. W materiale „Uziemienie gramofonu – co trzeba wiedzieć?” chcemy cię przede wszystkim uwrażliwić na jedną ważną kwestię, abyś uniknął klasycznego kłopotu związanego z niechcianym dźwiękiem tego urządzenia. Zresztą jest duża szansa, że trafiłeś tutaj właśnie dlatego, że takiego problemu doświadczyłeś… Ten nieprzyjemny zgrzyt znasz, nawet jeśli nie masz gramofonu, ale uczęszczasz na koncerty rockowe – wytwarza się podczas podłączania gitary do pieca. Temat skomplikowany, tak to właśnie jest z urządzeniami audio!

Na początku zaznaczmy, że zupełnie nie ma znaczenia, czy kupiłeś tani gramofon z napędem paskowym, czy sprzęt didżejski z napędem połączonym do talerza bezpośrednio. Rzecz nie w napędzie, tylko w zasilaczu, transformatorze, kartridżu, kablach. Niestety, szumy dotyczą też gramofonów z przedwzmacniaczem podłączanych do głośników pasywnych przez amplituner. I nawet urządzenia z wkładką ceramiczną i z wbudowanymi głośnikami – np. popularne gramofony Lenco – nie są pod tym względem zupełnie bezpieczne, bo buczenie wywołują również inne sprzęty elektryczne wytwarzające czy zbierające fale. Ba, zakłócać może nawet pole wytwarzane przez człowieka. Dlatego tak ważne jest uziemienie gramofonu!

Co mi tak brumi…? I czy zawsze uziemienie gramofonu pomoże?

Ten irytujący szum w języku fachowym określa się jako przydźwięk albo brum. W latach 90. był taki magazyn muzyczny (i była audycja radiowa), od tamtego czasu jego redaktor naczelny jest naczelnym celebrytą Polski… Upraszczając, wyróżniamy dwa rodzaje brumienia – na dwóch częstotliwościach:

Jak uziemić gramofon?

Na dwóch końcach elektrycznej drogi od wkładki MM lub MC do przedwzmacniacza (opisujemy ją w kolejnym rozdziale) występuje duża różnica potencjałów, która może powodować zakłócenia, a w efekcie 100-hercowe brumienie. Uziemienie gramofonu zniweluje różnicę napięć i prawdopodobnie wyeliminuje problem. Jak to zrobić?

Po co uziemienie gramofonu? Bo muzyka to prąd!

Położyłeś płytę na talerzu, nacisnąłeś guzik i uruchomiłeś swój gramofon automatyczny, nic prostszego. Ale skąd się bierze sygnał audio, który wychodzi kablem RCA (Phono) z tego pudełka? Odpowiedź na to pytanie częściowo wyjaśni również kwestię konieczności uziemienia gramofonu.

Muzykę zapisaną na winylu transmituje sygnał generowany we wkładce gramofonowej  (kartridżu, przetworniku elektromechanicznym) – dzięki ruchom przymocowanej do niego twardej igły, przesuwającej się w rowku płyty. Szerokość rowka to 0,04 do 0,08 mm – na 12-calowym LP wystarczy do zapisania 25 minut dźwięku stereo (o czym więcej pod koniec artykułu). W takiej płycie (dosłownie „w płycie” – w jej wnętrzu) igła porusza się w górę i dół oraz w lewo i prawo (kanały są zapisane na osobno na dwóch krawędziach rowka). To te drgania zauważasz gołym okiem. Podczas odtwarzania jednej strony krążek zatacza koło ponad 800 razy. Igła zaczyna od niemal metrowego kółka po obwodzie i takimi mikroruchami robi… pół kilometra!

A gdzie kwestia uziemienia gramofonu? Powoli, dotrzemy i do niej. Igła indukuje we wkładce prąd – zmienia pole elektromagnetyczne. Najpopularniejsza jest wkładka magnetyczna MM (Moving Magnet), gdzie magnes porusza się w polu cewki – w naszym sklepie sprzedajemy przede wszystkim gramofony MM. W „konkurencyjnych”, droższych wkładkach magnetoelektrycznych MC (Moving Coil) to lekka cewka porusza się wokół ciężkiego magnesu. Sygnał z takich kartridży jest tysiąckrotnie słabszy od sygnału z odtwarzacza CD. Skala: miliwolty vs wolty. Dlatego sygnał musi zostać wzmocniony w przedwzmacniaczu, nawet tysiąckrotnie. Układ z wkładką MC – choć bardziej profesjonalny, lepiej reprodukujący dźwięk (wyższa precyzja odczytu) – generuje 10-, nawet 20-krotnie słabszy sygnał, więc wymaga przedwzmacniacza mocniejszego niż układ MM. To nie jest aż tak skomplikowane, zapraszamy to lektury tekstu: Wkładka Moving Magnet w gramofonie – wady i zalety.

Wreszcie jesteśmy u sedna! Na dwóch końcach tej elektrycznej drogi – od wkładki do przedwzmacniacza – występuje duża różnica potencjałów. Uziemienie gramofonu pomoże ją zniwelować!

Uwaga, sprawa inaczej wygląda w wypadku tanich gramofonów z wkładkami ceramicznymi. Tych raczej nie uziemiamy, bo napięcie wyjściowe jest generowane bezpośrednio we wkładce.

A skąd się w ogóle bierze dźwięk na płycie winylowej?

Wyjaśnijmy jeszcze, skąd się wziął dźwięk na płycie – to też część odpowiedzi na pytanie, dlaczego potrzebne jest uziemienie gramofonu. Wszystko stanowi zespół „napięć połączonych”!

O ile na poliwęglanowym „lustrze” płyty CD zapisane są zera i jedynki (minuta 16-bitowego stereo o próbkowaniu 44 Hz to ok. 10 MB), o tyle zapis i odczyt dźwięku z winyla są bardziej skomplikowane. Znacznie bardziej skomplikowane!

Na płytę trafia dźwięk przygotowany specjalnie dla tego nośnika w studiu nagraniowym w procesie nazywanym masteringiem. Nie bez powodu ekspertów nazywa się inżynierami dźwięku – muzyka zapisana w formie bogatego w dane pliku lub analogowo na „taśmie matce” zostaje wyżłobiona igłą na płycie transkrypcyjnej. Albo bezpośrednio w metalu (proces DMM – Direct Metal Mastering), albo na pokrywającym ją lakierze lub acetacie ze srebrem. Warto zaznaczyć, że z szeroko rozumianych przyczyn technicznych (oszczędności miejsca) tony niskie na winylu są obniżane, a wysokie podbijane, dekodowanie następuje właśnie w przedwzmacniaczu (to tzw. korekcja RIAA). Gdyby nie trzeba było wzmacniać sygnału tak bardzo, uziemienie gramofonu nie byłoby potrzebne. Tak jak nie potrzebujesz uziemienia… np. głośniczka Bluetooth.

Takie 14-calowe krążki trafiają do kąpieli galwanizacyjnej w niklu. I to ta niklowa powłoka staje się matrycą, którą odciska się – już masowo – na winylach. To fascynujące – dźwięk zapisywany jest z dokładnością do mikrometra, jednej tysięcznej milimetra! Winyle są dwustronne, więc wymagają dwóch matryc. Materiał to mieszanka polichlorku winylu (PVC) z polimerem winylowym (PVA), mniej więcej w stosunku 2:1 – podgrzany granulat wyciskany jest w tłoczni.

Ciekawostki na finał

Odpocznijmy już od kwestii uziemienia gramofonu. Czy wiesz, że płyta wcale nie musi być okrągła? Winyl może wychodzić poza koło, bo… czemu nie. Pomyśl o tym jak o wosku rozlewającym się wokół świeczki. Porównanie tym trafniejsze, że w tej mieszance jest również odrobina wosku. Takie fantazyjne single wypuszczało np. Dire Straits. I jeszcze bardziej zakakująca informacja na koniec: te okrągłe naklejki (ang. label) pośrodku nakładane są na jeszcze niewytłoczony, niesprasowany winyl – na tym etapie jest grubą, spiralną pastą!