Gramofon z przedwzmacniaczem a wejście phono: jak nie przesterować wzmacniacza

Masz gramofon z przedwzmacniaczem, z tyłu ma przełącznik PHONO/LINE, a wzmacniacz kusi gniazdem PHONO albo go wcale nie ma. Jeżeli gra za głośno i brudzi, albo przeciwnie, gra cicho i cienko jak źle złożona szpalta, odpowiedź jest w ustawieniu toru. Korekcja ma być w nim dokładnie raz: przełącznik na PHONO do gniazda PHONO albo przełącznik na LINE do wejścia liniowego, czyli AUX, CD albo LINE. Dwie pozostałe kombinacje są błędem, tylko każda psuje rzecz w inną stronę.

Kiedy wracałem do płyt w 2009 r., mój stary wzmacniacz miał wejście gramofonowe i o takim przełączniku nie musiałem myśleć. Gramofon z wbudowanym przedwzmacniaczem daje ci za to wybór, który wygląda niewinnie: phono czy line? Niewinnie wygląda też opis „wejście phono klasy audiofilskiej”, dopóki nie trzeba z instrukcji wydłubać czułości, maksymalnego sygnału i informacji, czy chodzi o MM.

Przełącznik PHONO/LINE robi różnicę większą niż napis na obudowie

Instrukcja gramofonu z wbudowanym przedwzmacniaczem, którą czytałem, mówi prosto: jeżeli wzmacniacz ma gniazdo PHONO, przełącznik ustawiasz na PHONO. Jeżeli gramofon idzie do AUX we wzmacniaczu, do karty dźwiękowej komputera albo przez USB, ustawiasz LINE. Dodaje też, że dzięki wbudowanemu korektorowi gramofonu da się używać bez wzmacniacza z wejściem gramofonowym, na przykład z kolumnami aktywnymi. Ta sama instrukcja podaje poziomy wyjściowe przy 1 kHz i 5 cm/s: 4 mV w pozycji PHONO oraz 240 mV w pozycji LINE. Deklarowane wzmocnienie wbudowanego korektora gramofonowego wynosi 36 dB nominalnie, z korekcją RIAA.

Czym jest przedwzmacniacz, ile ma wzmacniać i jak biegnie krzywa RIAA, opisałem w tekście o przedwzmacniaczu gramofonowym, a tutaj zostaje sam rachunek na woltach.

Wzmacniacz zintegrowany z wejściem gramofonowym, którego instrukcję czytałem, podaje dla wejścia PHONO (MM) czułość 3,0 mV i impedancję 47 kΩ. Dla wejść liniowych, opisanych jako „CD itd.”, podaje 200 mV i 47 kΩ. Maksymalny sygnał wejściowy wynosi 45 mV albo więcej dla PHONO (MM), przy 1 kHz i 0,03% THD, oraz 2,2 V albo więcej dla wejść liniowych, przy 1 kHz i 0,5% THD.

Te liczby pochodzą z instrukcji dwóch konkretnych urządzeń i służą za przykład rachunkowy. W swoim zestawie podstawiasz liczby ze swoich instrukcji, a nie z opisu aukcji, który potrafi pomieścić i prawdę, i bełkot w jednym zdaniu. Przy używanym wzmacniaczu z ogłoszenia sam napis PHONO na tylnej ściance to jeszcze nie informacja (czułość, maksymalny sygnał, MM czy MC i zacisk GND są w instrukcji), a przy oglądaniu przydaje się ta sama podejrzliwość, o której pisałem przy gramofonie z drugiej ręki.

Cztery połączenia, jeden raz korekcja i jedna tabela

Rachunek opiera się na wzorze L = 20 · log10(U1 ÷ U2). Jeżeli poziom znamy w decybelach, napięcie liczę ze wzoru U = U0 · 10^(L ÷ 20). Sprawdzenie instrukcji gramofonu jest krótkie: 20 · log10(240 ÷ 4) = 35,6 dB, czyli zgadza się z deklarowanymi 36 dB nominalnie. Dokładnie 36 dB dałoby 4 mV · 10^(36 ÷ 20) = 252 mV. Samo 240 mV to 60 razy więcej niż 4 mV.

Rachunki do tabeli są krótkie: 20 · log10(45 ÷ 4) = 21,0 dB, stąd zapas w pierwszym poprawnym połączeniu. 20 · log10(2200 ÷ 240) = 19,2 dB, stąd zapas w drugim. Przy błędnym wejściu PHONO masz 240 ÷ 3 = 80 oraz 20 · log10(80) = 38,1 dB. Do tego 240 ÷ 45 = 5,3 i 20 · log10(240 ÷ 45) = 14,5 dB. Przy za cichym połączeniu 200 ÷ 4 = 50, a 20 · log10(50) = 34,0 dB.

Dwa poprawne wiersze zostawiają podobny zapas: 21,0 dB i 19,2 dB. To nie rozstrzyga, który przedwzmacniacz jest „lepszy”, wbudowany w gramofon czy ten we wzmacniaczu, bo żadna z instrukcji takiego porównania nie daje. Instrukcja wzmacniacza podaje odchyłkę korekcji RIAA ±0,5 dB, a instrukcja gramofonu odchyłki nie podaje, więc na papierze nie da się ich porównać.

Gdy LINE wchodzi w wejście phono, gałka głośności jest spóźniona

Najgorszy rachunkowo jest trzeci wiersz: LINE z gramofonu trafia w wejście phono. Nominalny sygnał 240 mV, jeszcze bez szczytów materiału, jest 5,3 raza powyżej poziomu, do którego producent wzmacniacza deklaruje małe zniekształcenia wejścia PHONO. Nota Biamp przypomina, że podany poziom to średnia wartość skuteczna materiału dźwiękowego, a szczyty mogą być o 20 dB albo więcej powyżej tej średniej.

Pokrętło głośności tego nie naprawia (to już mój wniosek z układu toru, nie zdanie z instrukcji), bo ściszasz za stopniem, który dostał za duży sygnał. Instrukcja gramofonu opisuje taki błąd jako dźwięk za głośny albo zniekształcony. Żadne ze źródeł nie mówi, że takie połączenie uszkadza wzmacniacz albo głośniki.

W tym samym błędnym połączeniu korekcja RIAA działa dwa razy. Biorę wartości policzone w tekście o przedwzmacniaczu: względem 1 kHz bas przy 100 Hz dostaje drugie +13,1 dB, a góra przy 10 kHz drugie −13,7 dB. Sygnał jest więc nie tylko za duży dla wejścia, lecz także wygięty jeszcze raz tą samą krzywą.

Czwarty wiersz idzie w przeciwną stronę. Gramofon ustawiony na PHONO podłączony do AUX albo CD daje tylko 4 mV na wejście oczekujące w tym przykładzie 200 mV. Całość jest o 34,0 dB za cicho, a korekcji RIAA nie ma wcale. Bas przy 100 Hz jest więc o 13,1 dB za słaby, a góra przy 10 kHz o 13,7 dB za mocna względem 1 kHz. Instrukcja gramofonu opisuje ten błąd jako brak dźwięku albo za małą głośność, a instrukcja wzmacniacza mówi przy takim objawie o niskim poziomie głośności, gdy gramofon jest podłączony do gniazd innych niż PHONO albo gdy ma wkładkę MC. Różnicę między MM i MC opisałem w tekście o tym, jak dobrać igłę i co właściwie siedzi we wkładce, a tutaj wystarczy informacja, że wejście PHONO tego wzmacniacza jest przeznaczone dla wkładek MM.

dBV, dBu i domowe LINE bez udawania studia

Poziom 240 mV z gramofonu ustawionego na LINE można zapisać także w dBV: 20 · log10(0,24) = −12,4 dBV. To 2,4 dB poniżej konsumenckich −10 dBV, które nota Biamp zapisuje jako 0,316 V, i 1,6 dB powyżej czułości wejścia liniowego wzmacniacza z instrukcji, bo 200 mV to −14,0 dBV. Druga liczba, która krąży po poradnikach, czyli +4 dBu, to według tej samej noty poziom „profesjonalny”, spotykany w urządzeniach z połączeniami symetrycznymi, podczas gdy poziom konsumencki jest typowy dla połączeń niesymetrycznych.

Biamp podaje, że 0 dBu = 0,775 V, a 0 dBV = 1,0 V. Z tego wynika +4 dBu = 0,775 V · 10^(4 ÷ 20) = 1,228 V oraz −10 dBV = 1 V · 10^(−10 ÷ 20) = 0,316 V. Różnica wynosi 20 · log10(1,228 ÷ 0,316) = 11,8 dB. Nota dopowiada też rzecz, która gubi się w poradnikach: −10 dBV to −7,78 dBu, a odejmowanie liczb zapisanych w różnych skalach daje fałszywe 14 dB.

Przy wejściu PHONO może być jeszcze zacisk uziemienia. Instrukcja gramofonu mówi, że jeżeli jest przy wejściu PHONO wzmacniacza, łączy się z nim przewód uziemienia z kabla gramofonu. Instrukcja wzmacniacza dodaje, że połączenie z GND zmniejsza szum, choć przy niektórych gramofonach szum bywa mniejszy bez tego połączenia.