Dozele de redare ocupa locul al doilea in ordinea importantei surselor
de semnal. Ele mai sunt denumite surse secundare de semnal si sunt utilizate
in doua situatii, la redarea discurilor fonografice si la captarea oscilatiilor
coardelor metalice a unor instrumente muzicale. n7m6mc
Explorarea oscilatiilor gravate mecanic in santul discului si transformarea
acestora in semnale electrice de audiofrecventa este realizata de catre
dozele de picup.
Clasificarea lor se face dupa mai multe criterii:
1. Dupa modul de explorare a santului gravat
2. Dupa modul de transformare a semnalelor
3. Dupa principiul sistemului de transformare
4. Dupa principiul de functionare
5. Dupa principiul constructiv
6. Dupa calitatea semnalelor sonore
Dupa modul de explorare a santului gravat se intalnesc doua categorii
de doze. Prima categorie este cea a dozelor cu explorare prin atingerea santului
gravat, prin intermediul acului de redare. A doua categorie este a dozelor care
nu ating suprafata discului facandu-se prin reflexiile produse asupra
unui fascicul de lumina coerenta, de catre peretii santului gravat. Acest tip
de doze datorita costului ridicat, sunt o raritate.
In prezent cele mai utilizate doze sunt cele prevazute cu traductoare
electromecanice.
Dupa principiul sistemului de transformare intalnim doze active
si pasive.
Constructiv, atat dozele active cat si cele pasive se pot grupa
in:
1. Doze active: a) piezoelectrice b) cu caracter inductiv
2. Doze pasive: a) cu caracter capacitiv b) electronice
Dupa principiul constructiv sunt cunoscute urmatoarele tipuri de doze: a) piezoelectrice:
- doze cu cristal
- doze ceramice b) cu caracter inductiv:
- doze magnetice
- doze electrodinamice c) cu caracter capacitiv:
- doze condensator d) electronice:
- doze fotoelectrice
- doze semiconductoare
11. Caracteristicile mecanice si electroacustice ale dozelor de redare
In prezent, cea mai mare parte a dozelor folosite fac parte din categorie
celor cu explorarea prin atingere. Ele sunt constituite din trei parti componente:
varful de redare, suportul varfului de redare si traductorul.
Deoarece in prezent majoritatea dozelor(99,9%) sunt de tip electromecanic,
proprietatile acestora vor fi descrise de caracteristicile mecanice si electroacustice.
Caracteristicile mecanice cele mai importante ale dozelor sunt: masa echipamentului
mobil, forma si starea varfului de redare, elasticitatea fata de amplitudinea
de deplasare a santului.
Pentru stabilirea calitatii unei doze cele mai importante caracteristici electroacustice
sunt: caracteristica de frecventa, atenuarea de diafonie, distorsiunile geometrice,
asimetria canalelor.
Masa echipajului mobil
La redarea discurilor, calitatea auditiei este dependenta in mare masura
de calitatea contactului dintre varful de redare si suprafata santului
gravat. Ea este influentata de masa echipajului mobil care este compus din:
masa varfului de redare, a suportului acestuia si a partilor mobile ale
traductorului.
La dozele uzuale se intalnesc valori intre 3…5mg, iar
la dozele HI-FI valoarea masei nu trebuie sa depaseasca 2mg.
Forma si starea varfului de redare
In practica se cunosc patru tipuri de profile transversale ale varfului
de redare: circulare, eliptice, patrulatere si hexagonale.
De dimensiunile si calitatea suprafetei de redare a acului depinde explorarea
corespunzatoare a santului gravat.
Referitor la forma varfului de redare se exprima numeric raza de curbura
a varfului slefuit, care, in cazul dozelor stereo la varfurile
semisferice este intre 13…18µm.
Forta de apasare a varfului de redare
Reprezinta forta de apasare pe suprafata santului gravat necesara pentru obtinerea
nivelului nominal al semnalului de iesire din doza. La dozele cu caracter inductiv
si capacitiv forta de apasare necesara este, in functie de calitatea dozei,
intre 0,5…3gf. Forma varfului de redare influenteaza si ea
marimea fortei de apasare.
Elasticitatea suportului varfului de redare
Ea depinde de rigiditatea materialului din care este confectionat suportul.
Elasticitatea dozelor moderne este mai buna de 0,08mm/gf.
Elasticitatea fata de amplitudinea de deplasare a santului
Aceasta caracteristica ne arata care este elongatia permisibila a varfului
de redare, astfel ca la o frecventa si forta de apasare date, redarea sa nu
fie insotita de distorsiuni.
Caracteristica de frecventa
Conform normelor DIN, o doza picup trebuie sa asigure o caracteristica de frecventa
la redarea discului de masura (se foloseste un disc de masura DIN), intre
40…63,5Hz cu abaterea de ±5dB; 63,5…8000Hz cu ±3dB;
63,5…10000Hz cu ±1dB; 10000…14000Hz cu ±3dB; 14000…20000Hz
cu ±3dB.
Aceste caracteristici sunt valabile numai daca sunt cunoscute caracteristicile
discului de masura.
Atenuarea de diafonie
Valoarea numerica a atenuarii de diafonie a dozei de redare exprima cu cati
decibeli (dB) este mai mic semnalul obtinut pe canalul nemodulat fata de semnalul
din canalul modulat. Ea se determina in general la frecventa de 1KHz.
Distorsiunile neliniare
Distorsiunile neliniare pot aparea din cauza caracterului neliniar al transformarii
sau din nepotrivirile de natura geometrica intre modul de gravare si modul
de explorare a santului gravat pe suprafata discului.
In primul caz distorsiunile apar ca produse de modulatie care se traduc
prin aparitia unor sunete combinate. Marimea acestor distorsiuni nu se poate
pune in evidenta cu instrumentele de masura, din care motiv fabricile
producatoare nu le prezinta printre datele tehnice. Valoarea acestor distorsiuni
poate fi neglijabila.
Distorsiunile din cauza nepotrivirii de natura geometrica intre modul
de gravare si modul de explorare au o influenta apreciabila asupra calitatii
auditiei. Apar astfel erori ale unghiului de citire si efectul fortei centripete
care duc la aparitia armonicilor pare si a unei modulatii de faza.
Deoarece modulatia de faza este proportionala cu modulatia de frecventa se pot
efectua masuratori precise asupra distorsiunilor prin masurarea componentelor
de intermodulatie. Distorsiunile de intermodulatie se masoara in functie
de forta de apasare a varfului de redare si de elongatia vibratiilor gravate
pe disc.
Valoarea permisibila a intermodulatiei la 6dB este 1%. Dozele moderne au valoarea
intermodulatiei sub 0,5.
12. Dozele cu cristal
Dozele cu cristal sunt cele mai vechi tipuri de doze. Sistemul traductor este
alcatuit dintr-un jug de sustinere in care sunt fixate doua lame de cristal
piezoelectric paralelipipedice, cuprinse intre doua planuri care fac intre
ele un unghi de 45o. Cele doua lame de cristal piezoelectric au grosime aproximativ
de 0,1…0,3mm si sunt realizate din cristalul de sare Seignette, taiate
cu mijloace specializate dupa axele electrice.
Cele doua suprafete ale lamei de cristal se acopera cu un lac special conductor.
La suprafetele exterioare celor doua lamele sunt conectate firele de iesire.
La capetele celor doua lamele se afla doua piese elastice din mase plastice
de care este fixat suportul varfului de redare.
La redare varful exploreaza santul gravat, transmitand vibratiile
mecanice ale acestuia celor doua lamele piezoelectrice. Prin deformatiile elastice
ale lamelelor, la bornele de iesire ale acestora apar semnale electrice de audiofrecventa.
Sensibilitatea dozelor cu cristal este scazuta, ea nedepasind valoarea de 0,04mm/gf.
De aceea, pentru obtinerea unor semnale de iesire suficient de mari pentru a
pute fi utilizate, este necesara o forta de apasare mare care sa depaseasca
valoarea de 3gf.
Forta de apasare mare determina uzura varfului de redare si a peretilor
santului gravat, fapt ce duce la degradarea informatiei sonore de pe disc.
In general varful de redare este construi din safir, cu sectiunea
circulara si raza de curbura intre 15…25µm. Durata de utilizare
este dependenta de tipul dozei. In cazul dozelor mai sensibile, forta
de apasare necesara este mai mica si uzura mai lenta.
Daca acul este folosit la doze mai putin sensibile, care sa necesite o forta
de apasare mai mare, uzura acului este mai rapida.
Durata de utilizare a varfului de redare este de 200…500ore, in
functie de forta de apasare.
Dozele de calitate medie au distorsiunile cuprinse intre 4…5%, iar
cele de calitate mai buna au 2…3%.
Dezavantajul principal al dozei cu cristal este sensibilitatea mare fata de
variatiile de temperatura ale mediului ambiant. La o crestere cu 10oC fata de
temperatura normala de lucru(18o…22oC) are loc o scadere a semnalului
de iesire cu 25%.
Singurul avantaj al dozelor cu cristal este nivelul destul de ridicat a semnalului
de la iesire. Nivelul semnalului este cuprins intre 400…800mV pe
o impedanta de iesire de 0,5…2MO.
Caracteristica de frecventa la dozele de calitate medie este intre 60…12000Hz,
cu o abatere de ±6dB, avand numeroase denivelari.
13. Dozele ceramice
Dozele ceramice sunt asemanatoare din punct de vedere constructiv cu dozele
cu cristal.
La dozele ceramice, elementul traductor nu mai este o lamela de cristal taiata
dintr-un macrocristal de sare Seignette, ci este format dintr-o lamela de ceramica
policristalina(piezooxiodica).
Proprietatile piezoelectrice apar numai dupa tratamente termice speciale. Placuta
ceramica se poate realiza cu grosimea mai mica si cu elasticitatea mai mare
ca lamelele folosite la dozele cu cristal, din care cauza la forte de deformare
mai mici produce un nivel corespunzator al semnalului de iesire.
La acest tip de doza se obtine la iesire o tensiune de aproximativ 500mVm la
o forta de apasare de 2…4gf.
In comparatie cu dozele de cristal, dozele ceramice au o stabilitate mai
buna cu temperatura. Astfel pana la +70oC nu sunt influentate de temperatura.
Umiditatea mediului ambiant nu influenteaza proprietatile electrice ale placutelor,
insa la actiunile mecanice(socuri) sunt mult mai sensibile decat
dozele simple cu cristal.
Banda de frecventa, In cazul dozelor ceramice de calitate medie este cuprinsa
intre 30…16000Hz, cu ±1dB iar in cazul celor de calitate
ridicata intre 30…18000Hz, cu o abatere de ±6dB. Distorsiunile
difera in functie de tipul dozei, valorile sunt cuprinse intre 0,5…2%.
Pentru a mari durata de utilizare a dozelor, varful de redare este realizat
din diamant(in marea majoritate a cazurilor). In felul acesta se
obtin durate de utilizare pana la 800 de ore in cazul unei forte
de apasare de 5gf.
Constatari practice arata ca varfurile din diamant se pot folosi 1200
de ore la forta de apasare de 2gf, 1400 ore la 1gf, 1500 ore la 0,5gf. La aceasta
contribuie si raza de curbura mica a varfurilor de redare.
14. Dozele magnetice
In prezent dozele magnetice sunt cele mai utilizate in tehnica
HI-FI. Dupa modul constructiv ele se impart in trei grupe:
- cu magnet mobil(magnetodinamice)
- cu miez de fier mobil(ferodinamice)
- cu reluctanta variabila
Functionarea dozelor magnetice se bazeaza pe principiul inductiei electromagnetice;
daca spirele unei bobine sunt strabatute de linii de camp magnetic variabil,
in bobina se induce o tensiune electromotoare. Tensiunea electromotoare
indusa este:
e = -n unde: n este numarul de spire al bobinei; F este fluxul magnetic; dF/dt este
variatia fluxului magnetic.
Variatia fluxului magnetic dF/dt este proportionala cu viteza de oscilatie a
varfului de redare, v, deci rezulta e= k*v unde k este o constanta tipica
dozei.
Dozele cu magnet mobil transforma vibratiile mecanice explorate de varful
de redare in tensiune de audiofrecventa pe baza principiului inductiei
electromagnetice expus mai sus.
La acest tip de doze traductorul este alcatuit din una sau mai multe bobine
cu miez magnetic, in dreptul carora oscileaza un minuscul baston de magnet
permanent. Acesta este solidar cu suportul varfului de redare. La miscarea
varfului de redare se misca si bastonul de magnet permanent, care va determina
un flux magnetic in corespondenta cu vibratiile modulate in santul
gravat.
Prin vibratia fluxului in dreptul miezurilor bobinelor se induce in
acestea o tensiune de audiofrecventa.
Dozele moderne sunt realizate cu doua sau patru bobine. De numarul acestora
depinde nivelul de audiofrecventa de la iesire. Acesta este cuprins intre
2…10mV. De numarul bobinelor depinde si impedanta de iesire care este
cuprinsa intre 10..50KO.
Dozele cu miez de fier sunt asemanatoare cu dozele magnetodinamice. La acestea
in locul magnetului mobil se foloseste un miez de fier moale. Miezul de
fier moale se afla intr-un camp magnetic constant, creat de un magnet
permanent. El se comporta ca un magnet secundar. O data cu vibratiile varfului
de redare se va modifica si fluxul magnetic din bobinele dozei, inducandu-se
in spirele acesteia o tensiune electromotoare de audiofrecventa.
Prin folosirea miezului de fier s-a redus masa echipajului mobil, marindu-se
astfel elasticitatea acestuia.
Dozele cu reluctanta variabila
Principiul de functionare al acestor doze se bazeaza pe modificarea reluctantei
circuitului magnetic in functie de oscilatiile varfului de redare
in timpul explorarii santului modulat.
Despre caracteristicile calitative generale se poate arata caracteristica de
frecventa intre 30…20000Hz, distorsiunile armonice intre 0,1…0,5%(fig.
9). a b c
Fig. 9 Caracteristica de frecventa a dozelor magnetice; a- magnetodinamica;
b-ferodinamica; c-cu reluctanta variabila
15. Dozele electrodinamice
La acest tip de doza bobina este fixata de suportul varfului de redare.
Din acest motiv dozele electrodinamice se mai numesc si doze cu bobina mobila.
Bobina se afla intr-un camp magnetic constant care este creat, ca
si in cazul celorlalte doze, dintr-un magnet permanent. In timpul
explorarii discului, prin miscarea bobinei in campul magnetic, se
induce in spirele acestuia tensiune de audiofrecventa.
Masa mica a bobinei duce la scaderea mesei echipajului mobil. In felul
acesta se obtine o buna elasticitate.
Din cauza numarului mic de spire al bobinei, tensiunea de audiofrecventa este
foarte mica(de ordinul zecimilor de mV). De aceea este necesara utilizarea unor
transformatoare pentru a putea realiza conectarea dozei la preamplificator.
In general dozele electrodinamice se folosesc in studiourile profesionale.
Caracteristica de frecventa este intre 10..50000Hz. Aceasta permite utilizarea
dozelor la reproducerea discurilor cuadrofonice.
La dozele electrodinamice se utilizeaza numai varfuri de redare diamant.
16. Dozele condensator
Dozele condensator se produc in doua variante:
- doze condensator de inalta frecventa
- doze condensator de audiofrecventa
Doza condensator de audiofrecventa are suportul varfului de redare realizat
dintr-un tub subtire metalic, care constituie armatura mobila a condensatorului.
Aceasta se afla intre doua folii de electret perpendiculare, care pe fetele
posterioare sunt metalizate; in felul acesta se obtin armaturile fixe.
In timpul miscarii varfului de redare se modifica capacitatea electrica
a sistemului si la bornele armaturilor apare tensiune de semnal.
Nivelul acesteia este foarte mic si nu se transmite nici macar la mica distanta
fara a se inrautati raportul semnal/zgomot. De acea, in doza se
incorporeaza preamplificatoare cu circuite integrate capabile sa debiteze
un semnal de 200mV la 1KHz cu o abatere de ±1dB. Raportul semnal/zgomot
se apropie de cel al dozelor magnetice si dinamice, avand insa elasticitatea
mult mai buna ca acestora(fig. 10).