MM vs. MC czyli wszystkie wkładki prowadzą do Rzymu

Załóżmy, że ktoś stał się w posiadaczem dużej kolekcji płyt winylowych, które są atrakcyjne repertuarowo i w dobrym stanie. W jaki sposób może on posłuchać tych płyt z najlepszą jakością dźwięku? Najważniejsze są koszty. Wobec tego najlepiej by było, gdyby już ten ktoś miał jakiś dobrej jakości gramofon. Można też pożyczyć od kogoś kto ma, ale nie używa. Możliwe, że gramofon będzie też mieć wkładkę. Jeśli to porządna wkładka typu MM, to warto kupić nową igłę. W tym przypadku, przy odrobinie szczęścia, koszty całego przedsięwzięcia ograniczą się do kupienia igły i kabla lub jego samodzielnego wykonania.

Teraz trzeba gramofon podłączyć do wzmacniacza. Często zdarza się, ze wzmacniacze zintegrowane mają wejście gramofonowe, tzn. mają wbudowany potrzebny przedwzmacniacz. Zazwyczaj, jeśli taki przedwzmacniacz w ogóle jest, to nadaje się do wkładek MM. Niestety najczęściej nic nie wiadomo o tym jaką on ma pojemność wejściową. Impedancja z reguły będzie wynosić około 47 kΩ, czyli jest ok., ale pojemność z reguły pozostaje zagadką. Niestety właśnie pojemność decyduje o sukcesie lub porażce.

Tu potrzebny jest znów obrazek z wcześniejszego posta tzn. rys. 1. Widać na nim jak pojemność wpływa na charakterystykę częstotliwościową. Warto podkreślić, że to jest dobry przedwzmacniacz, który ma małą pojemność (chodzi tu wyłącznie o sekcję MM) i na dodatek regulowaną. We wzmacniaczu zintegrowanym przedwzmacniacz gramofonowy może mieć 1000 pF lub więcej, co oznacza, że się on nie nadaje do użytku, bo podbicie wysokich tonów będzie znacznie większe niż 3 czy 4 dB, jak tu, natomiast trochę powyżej 10 kHz praktycznie już nic nie będzie słychać.

Rys. 1. Wpływ pojemności systemu (MM) na charakterystykę wzmocnienia.

Co zrobić, jeśli nie udaje się uzyskać żadnych informacji o pojemności? Można spróbować przeanalizować schemat wzmacniacza, a konkretnie sekcję wejścia gramofonowego. Można zobaczyć wtedy coś takiego:

 

Rys. 2. Przy braku danych pojemność przedwzmacniacza MM można próbować oszacować na podstawie schematu. Opcja raczej dla zaawansowanych oraz inżynierów.

Na fragmencie schematu, który przedstawia tą część przedwzmacniacza MM, która najprawdopodobniej decyduje o pojemności, widoczne są dwa kondensatory C101 i C105 oba po 100 pF. Są tam jeszcze inne, ale prawdopodobnie to te dwa decydują o pojemności. Jaka jest faktyczna pojemność mógłby powiedzieć ktoś, kto się tym zajmuje, tzn. inżynier od tych spraw. Na innych schematach można zobaczyć czasem nawet jakiś kondensator 1000 pF w towarzystwie innych, wtedy jest pozamiatane. W magazynie z którego pochodzą wykresy są zamieszczane wyniki pomiarów różnych wzmacniaczy. Jeśli się weźmie kilka wzmacniaczy, które mają wejście MM i z tych pomiarów widać, że dla standardowego systemu charakterystyka częstotliwościowa jest zła i sprawdzi na schemacie jak to wejście jest zbudowane, to właśnie często są tam te kondensatory po 1000 pF. Ale gdyby ten przedwzmacniacz z rysunku 2. faktycznie miał około 200 pF, to dając kabel o pojemności 50 pF jeszcze uda się zmieścić w zakresie, który producent wskazuje jako odpowiedni dla jego wkładek.

Producenci podają jaką pojemność powinno mieć obciążenie dla wkładki MM. I np. pewien znany producent podaje, że to ma być od 150 do 300 pF. Czyli gdyby ten przedwzmacniacz miał 200 i dodatkowo kabel jeszcze 50, to powinno być ok.

W tym miejscu sytuacja wygląda tak. Jest gramofon z wkładką MM, nowa igła oraz wzmacniacz zintegrowany z wejściem MM, które ma wystarczająco małą pojemność, aby charakterystyka była poprawna. Taka sytuacja, że pojemność na wejściu MM wzmacniacza zintegrowanego jest mała zdarza się wyjątkowo rzadko, ale zdarza. Jeśli ktoś ma to wyjątkowe szczęście, że ma taki wzmacniacz może teraz wziąć kabel, a najlepiej kilka różnych, o znanej i wymaganej pojemności i dopasować cały układ. Można sobie taki kabel zrobić samemu.

Jak zrobić kabel, który ma potrzebną pojemność? Trzeba kupić wtyczki, kabel przyciąć na odpowiednią długość i polutować. Kabel musi być miedziany z gęstym oplotem, także miedzianym. {Niektórzy produkują kable z ekranem podłączonym tylko z jednej strony, ale ten temat jest autorowi nieznany. Wszystkie kable, które ma/posiadał są zwykłe i można je podłączać w obie strony.} Nadaje się do tego celu kabel koncentryczny typu RG-59, który ma pojemność około 60pF na metr. Czyli 50 pF to będzie niecały metr. Problem polega na tym czy można kupować na metry i czy kabel jest całkowicie wykonany z miedzi. Cena metra takiego kabla to kilka złotych, doliczając wysyłkę wyjdzie kilkadziesiąt. Ważne, żeby dokładnie wiedzieć co się kupuje więc, że nie będzie to przewód z aluminiowym ekranem i sztywny jak stalowy drut. Jeśli samodzielne wykonanie kabla stanowi problem, to można kupić gotowe. Ale te są drogie. Są specjalnie przystosowane do tych celów i producenci podają pojemność tych kabli. Jednak wtedy mamy wybór pomiędzy kablem 50 i 100, kiedy najbardziej odpowiedni byłby 70 lub 80. Może się to wydać niedorzeczne, ale jeśli ktoś chce osiągnąć maksimum tego, co jest możliwe, to łatwiej będzie użyć kabla własnej produkcji. Skoro ludzie wykłócali się kiedyś czy słychać różnicę pomiędzy przetwornikiem 16 i 24 bitowym (nie słychać), to wyrównanie charakterystyki z dokładnością 0,5 dB będzie się dawało usłyszeć i to przede wszystkim jest wykonalne. Docięcie kabla na taką długość, że dopasowanie pojemności będzie z dokładnością powiedzmy +/-10 pF nie stanowi problemu dla osoby cierpliwej.

Ale po przygotowaniu sobie kabla, ewentualnie kilku o różnej długości i pojemności, jeszcze zanim się posłucha i pomierzy, warto zdobyć wyniki pomiarów wkładki, co też może być trudne. Ale załóżmy, że takie mamy i wygląda to w ten sposób:

Rys. 3. Charakterystyka częstotliwościowa wkładki może być dość liniowa, ale nie musi. Warto ją znać zanim się będzie dopasowywać pojemność kabla. Ta z rysunku wyraźnie podbija pewien zakres wysokich tonów

 

Gdyby wziąć płytę testową i odtworzyć z niej sweep 800 – 20000 Hz, to nie znając charakterystyki samej wkładki uznamy, że to kabel odpowiada za to podbicie, a tak nie jest. Bez znajomości charakterystyki wkładki i zamianie kabla na taki, który ma mniejszą pojemność, czyli krótszy, niepotrzebnie stłumimy wysokie tony. A z rysunki widać, że właśnie powinny być podbite. Ale jeśli pojemność kabla będzie dobrana optymalnie, to to podbicie będzie wynikać z właściwości wkładki, bo charakterystyka samego przedwzmacniacza już będzie płaska. Mówiąc innymi słowy uzyskując płaską charakterystykę przedwzmacniacza jak na rys. 1. linia 2, zachowujemy taką charakterystykę wkładki, jaką ona faktycznie ma czyli z rys. 3.

Ktoś posiadający płytę testową musi nagrać sygnał i przeanalizować to nagranie w jakimś edytorze dźwięku. Słuchanie nic nie da. Natomiast jeśli nie ma takiej płyty, to trzeba posłuchać kilku LP z muzyką, ale najlepiej takich, które się ma też w wersji cyfrowej. Nie zaszkodzi, jeśli to będzie jakieś pierwsze wydanie z możliwie najmniejszą kompresją dynamiki. Jeśli płyta winylowa brzmi podobnie jak wersja cyfrowa, ale z nieco mniejszą ilością wysokich tonów, to jest ok. Jak wysokich tonów jest za dużo, a płyta za bardzo trzeszczy, to kabel ma za dużą pojemność. Jak jest zdecydowanie za mało wysokich, to kabel ma pojemność za małą. Płyty do testów muszą być w stanie prawie fabrycznym i czyste, bo inaczej strasznie szumią i trzeszczą. Jednak subiektywna ocena prawie każdego wyprowadzi na manowce. Dla perfekcjonisty zostaje tylko użycie płyty testowej.

Mając płytę testową najszybciej znajdzie się optymalną pojemność kabla w ten sposób, że przygotowuje się różne długości dla lewego i prawego kanału. Wtedy będzie można się zorientować już po jednokrotnym zgraniu dźwięku do komputera czy kable trzeba skracać czy wydłużać. Jeśli oba kanały mają podbicie wysokich tonów (uwzględniając charakterystykę wkładki) wtedy wystarczy skrócić dłuższy przewód, żeby był krótszy od tego krótszego z przetestowanej pary i zgrać sygnały ponownie. Jeśli z analizy nagrania będzie wynikać, że ten skrócony kabel daje poprawną charakterystykę, to jest ok. A jeśli już powstaje jakieś tłumienie, to znaczy, że skrócenie było przesadne. Może się zdarzyć, że w kanale z dłuższym kablem jest minimalne podbicie, a z krótszym tłumienie, więc optymalna długość będzie średnią. W praktyce np. metr dwadzieścia podbicie, osiemdziesiąt centymetrów tłumienie, czyli metrowe przewody powinny być ok.

Autor przyznaje jednak, że nie próbował nigdy z płytą testową, ale jedynie na słuch z różnymi kablami. Taki cyfrowy o długości 60 cm wydawał się być ok. Natomiast np. oryginalny od gramofonu o długości około 1,5 m dawał już to niepotrzebne podbicie wysokich tonów. Jeśli jednak komuś zależy na osiągnięciu maksimum tego, co jest możliwe, to kilka prób ze skracaniem kabla nie jest chyba problemem.

Warto podkreślić, że w tym miejscu nakłady finansowe polegają na zakupie nowej igły, czterech wtyczek i kilku metrów przewodu antenowego. Ewentualnie też płyty testowej. (Czy potrzeba wspomnieć, że potrzebny jest jeszcze ten trzeci kabelek? Nawet nie trzeba w nim zarabiać końcówek, starczy zdjąć izolację.)

Czasem, jeśli we wzmacniaczu jest wejście phono, to nadaje się ono zarówno dla wkładek MM jak i MC. Wtedy zazwyczaj jest tak, że opcja MM nie nadaje się do niczego ponieważ ma pojemność o wiele za dużą. Nawet kabel, gdyby taki był, o zerowej pojemności nic nie da. Skoro producent wkładek zaleca pojemność do 300 pF, a wejście ma 1000, to sprawa jest chyba oczywista. {Nawiasem mówiąc magazyn, z którego są te obrazki zawsze uzyskuje płaską charakterystykę tego wejścia (MM), chociaż ma np. 800 pF. Jak to jest możliwe? Prawdopodobnie przez podpięcie generatora sygnału, któremu można ustawić nawet zerową pojemność, temu generatoru ;) ewentualnie zbliżoną do zera.} Ale w takim właśnie przypadku wejście MC jest dobre. Więc można też pójść drogą z wkładką MC. Koszt wzrasta, bo trzeba będzie kupić wkładkę, która jest kosztowna, w przeciwieństwie do taniej igły do wkładki MM.

Jeśli ktoś się zdecyduje na wejście MC, to trzeba sprawdzić jego impedancję (w dokumentacji technicznej) i wybrać odpowiednią wkładkę. Tutaj przeważnie nie ma problemu ze znalezieniem informacji, bo producenci podają impedancję tego wejścia, w ogóle wszystkich wejść. Zasada jest następująca:

Jeśli wkładka ma oporność wyjściową A, to impedancja przedwzmacniacza powinna się zawierać w zakresie od 5 do 20 razy wartość A. W praktyce: jeśli wkładka ma np. 40 Ω, to przedwzmacniacz powinien mieć od 200 do 800 Ω.

Ten przykład jest wybrany celowo, gdyż bardzo popularna wkładka MC pewnej znanej marki ma właśnie 40 Ω, natomiast teraz zazwyczaj przedwzmacniacze (we wzmacniaczach zintegrowanych) mają 100 Ω. Zatem nie nadają się do tej wkładki. Żeby sobie takie wejście dopasować trzeba wpiąć dodatkowe rezystory.

Natomiast jeśli w ogóle brak przedwzmacniacza phono, to trzeba go sobie nabyć drogą kupna, wybierając taki, który ma znaną pojemność dla MM i na dodatek taką, która daje szanse na użycie istniejącego kabla czyli takiego, który jednak jakąś pojemność ma. Autor znalazł przedwzmacniacz MM bardzo dobrej firmy, który ma 120 pF i który ma cenę w złotówkach 3 razy większą niż pojemność. Jeśli ktoś się szarpnie na taki i dodatkowo na wkładkę MM z igłą Fine Line (opcja trochę na bogato), to dając kabel 100 pF będzie mieć dobry odbiór i nawet nie będzie się musiał stresować testowymi odsłuchami czy robieniem nagrań z płyty testowej i ślęczeniem nad nimi w komputerze. Po prostu będzie ok. i nie będzie lepiej, nawet gdyby wydał miliony na sprzęt.

Zakup wkładki MC, a nawet przedwzmacniacza MC, to już będzie większy wydatek. Jednak tu właśnie tkwi sedno sprawy. Jeśli się poświeci trochę czasu na dopasowanie pojemności kabla, aby uzyskać płaską charakterystykę wzmocnienia, bez uwypuklania bądź tłumienia wysokich tonów, to wkładka MM zagra tak jak MC.

Ale teraz wypada jeszcze się zastanowić nad tym dlaczego wkładka MC nie jest lepsza niż MM. No to popatrzmy na ten rysunek:

Rys. 4. Charakterystyka tej bardzo drogiej wkładki MC jest zbliżona do tej z rys. 3, a tam jest tania wkładka MM. Ale w tym przypadku wysokie częstotliwości są podbite znacznie wcześniej, co będzie mieć większy wpływ na odbiór.

 

Widzimy, że podano zniekształcenia dla wysokich tonów (hohtonferzerrung) 0,052%. Teraz jeszcze trzeba zobaczyć ten sam parametr na rysunku 3. I tam mamy te zniekształcenia 0,178%. Czyli tak: 0,05 to dużo mniej niż 0,2. {Są też wkładki MM trochę lepsze pod tym względem.} Więc wkładka MC jest lepsza niż MM? Jest lepsza pod tym względem. Ale pod względem siły sygnału jest gorsza. Dlatego przedwzmacniacz MC musi mieć znacznie większe wzmocnienie, a zatem i będzie więcej szumiał. W praktyce szum przedwzmacniacza jest pomijalny. Ważniejsze są zniekształcenia, choć one też są nieistotne.

Nie da się usłyszeć różnicy zniekształceń pomiędzy 0,2 i 0,05% zwłaszcza na wysokich tonach. W tym zakresie słuch nie jest szczególnie czuły na zniekształcenia. Pomiędzy 1 i 2% to już może, ale nie na pewno. Gdyby te 2% były w zakresie tonów średnich czy w dolnym wysokich, to by się dawało usłyszeć, ale jeśli te zniekształcenia wypadną na skraj słyszalnego pasma, czyli dla czterdziesto-pięćdziesięciolatków 15 kHz czy nawet tylko 12 kHz, to szanse usłyszenia tego są żadne. Poza tym poziom zniekształceń na super dobrze nagranej i wydanej płycie będzie tak raczej właśnie 2%. Na początku płyty na dodatek, bo później jest już znacznie gorzej. A dla nagrań rozrywkowych to prędzej kilkanaście, nawet dwadzieścia procent. Więc jakie znaczenie ma dodanie 0,2% zniekształceń od wkładki, na wysokich tonach, skoro na 2% lub nawet na 20% zniekształceń na samej płycie nikt nie zwraca uwagi? Czasem zniekształcenia dodane przez realizatorów są jeszcze większe niż te 20%! Są one dodawane celowo, bo jest wtedy fajny "sałnd" oraz "sałnd kłality" (sound quality).

W tym miejscy trzeba zadać takie pytanie: skoro na winylu zniekształcenia są, według autora, który powtarza to po innych, którzy są znacznie bardziej obeznani z zagadnieniem niż on, 2% najmniej, to jak magazyn mógł zmierzyć zniekształcenia z dokładnością do tysięcznej procenta? A co z nierównomiernością obrotów i zakłóceniami od napędu, które też wpływają na pomiar? Żeby mieć ciszę dla pomiarów, to np. zakłócenia muszą być poniżej 100 dB, co jest niewykonalne. Wynika z tego, że ten pomiar nie za bardzo może by zrobiony z odczytu płyty. Druga sprawa. Wykresy idą aż do 50 kHz. Naciąć płytę liniowo do takiej częstotliwości? Bardzo wątpliwa sprawa. Jeśli ktoś ma dojścia do tego labora, to niech ich pyta, jak oni to mierzą.

Nie dajcie się zwieść opowieściami, że masa ruchoma we wkładce MC jest mniejsza niż w MM i to robi różnicę. Co z tego, że jest mniejsza. Ruch układu igła, wspornik itd. jest wymuszony przez zapis płyty. Sygnał odczytany będzie w obu przypadkach identyczny. Nie ma takiej możliwości, że wkładka MM nie odczyta jakichś detali dostępnych dla MC. Jedyna różnica polega na wspomnianych wcześniej zniekształceniach. Jednak są one za małe, żeby je usłyszeć.

Wkładka MM jest w praktyce tak samo dobra jak MC. Z wykresów widać jednak, że MM dobrze czyta sygnały do 20 kHz, natomiast MC nawet do 40 kHz. Tylko czy to ma znaczenie? Nie ma z kilku powodów. Nie słyszymy takich częstotliwości, nawet 20 kHz nikt dorosły nie usłyszy. Na płycie nie ma tak wysokich dźwięków. Jeśli tylko zniekształcenia uda się utrzymać na niskim poziomie do 10 kHz, to pod warunkiem, że to będą harmoniczne, nikt ich nie usłyszy. Pomyślcie, jakim cudem można usłyszeć harmoniczne od 10 kHz, skoro przy 20 kHz, a nawet znacznie wcześniej, każdy z dorosłych "słyszy ciszę"?

Wkładka MC mogłaby się przydać do odtwarzania płyt kwadrofonicznych, bo tam jest ten dodatkowy ton na częstotliwości powyżej 20 k. Wtedy bezapelacyjnie MC będzie lepsza od MM. Ale do odtwarzania zwykłych płyt oba typy nadają się tak samo dobrze. I w obu przypadkach zwykłe podłączenie do wzmacniacza nie gwarantuje sukcesu, bo niedopasowanie jest możliwe i tu i tam. Słuchanie winyli to naprawdę jest duża niewygoda.

I jeszcze zobaczmy czego można się spodziewać po typowym przedwzmacniaczu we wzmacniaczu zintegrowanym. Z wcześniejszego posta wiemy, że pojemność wejścia MM 560 pF daje podbicie wysokich tonów o około 2 dB. No to ile ma wzmacniacz z obrazka poniżej?

Rys. 5. Marny przedwzmacniacz ze wzmacniacza zintegrowanego (MM). Wbrew temu, co napisał dziennikarz, nie ma szans na poprawne brzmienie. Ale już sekcja MC jest bardzo dobra.

 

Pod tysiąc pewnie. Natomiast dziennikarz napisał, że wzmacniacz ma dobrą część phono. Tylko dla MC.

Charakterystyki częstotliwościowe wkładek z rysunków są takie, że podbijają one trochę wysokie tony. Być może dlatego, że tak naprawdę to mało kto lubi ten "ciepły" dźwięk, a więc z mniejszą ilością wysokich tonów? Ale są też wkładki, które są naprawdę liniowe, jak ta z rysunku 6.

 

Rys. 6. Charakterystyka wkładki MC, która jest bardzo wyrównana. Ale są też takie MM, które są prawie idealnie płaskie, jak ta. Warto to wiedzieć zanim się zacznie dopasowywać kabel do wkładki MM.

I już na koniec popatrzmy jak wyglądają rezystory, które się wpina dodatkowo, żeby dopasować impedancję. Na zdjęciu dobrze tego nie widać, ale w oryginale papierowym można zobaczyć, że tam jest wlutowany zwykły opornik. Więc jeśli ktoś jest w stanie sam sobie zlutować kabel, to może też wlutować opornik, jeśli to będzie potrzebne.

 

Rys. 7. Żeby dopasować wkładkę MC i przedwzmacniacz trzeba czasem użyć czegoś takiego, jeśli przedwzmacniacz nie ma regulacji albo... wlutować we wtyczki rezystory o potrzebnej oporności.

Jednak chyba mało kto pójdzie ścieżką MC jeśli dla niego faktycznie liczy się jakość dźwięku i koszty, natomiast opowieści dziwnej treści kolportowane w magazynach audio i na forach audiofilskich nie robią na nim wrażenia.

I to wszystko, żeby posłuchać trzeszczącej płyty z takimi trzaskami, jakie na niej są faktycznie...

Dodano kwiecień 2023: W odniesieniu do THD wnoszonych przez wkładki można znaleźć w sieci testy, które pokazują, że mogą one wynosić znacznie ponad jeden procent. W takim razie zniekształcenia dla wysokich tonów nie będą to setne czy dziesiąte procenta, jak widać na rysunkach powyżej, ale raczej dwa, trzy procent.

Próby wykonane przez autora posta dają np. takie wyniki, że dla częstotliwości 6 kHz zniekształcenia harmoniczne są około 5%, a dla 10 kHz nawet ponad 10%, przy czym tych ostatnich nie można już usłyszeć. Jednak te wyniki nie są miarodajne, bo nie została użyta płyta testowa przygotowana specjalnie do tego celu.

Wspomniane wyniki opublikowane w internecie są raczej miarodajne i lepiej jest zakładać, że THD dla wkładek gramofonowych w zakresie wysokich tonów są powyżej procenta. Natomiast dla najbardziej zaawansowanych wkładek mogą one schodzić poniżej progu detekcji. To jednak osobny wątek.