Die neuen magneto-dynamischen Philips Tonabnehmersysteme der Baureihe Super-M-Mark-II weisen eine hervorragende Wiedergabequalität auf, die unter anderem durch sehr geringe Kräfte bei der Abtastung erzielt wird. Der hochwertige Super-M-Magnet hat eine Flußdichte von 0,85 T (Tesla) entsprechend 8.500 Gaus und ermöglicht es, die dynamische Masse auf unter ein Milligramm zu reduzieren und die Empfindlichkeit bzw. den Übertragungsfaktor trotzdem auf einen ausreichend hohen Wert zu bringen.

Aufgrund einer bemerkenswerten Präzision und einer perfekten Symmetrie des magnetischen Systems zeigt die Übertragungskurve bis über 20.000 Hz hinaus einen außerordentlich glatten Verlauf.

HiFi-Tonabnehmersysteme sollten in ihrer Charakteristik möglichst mit der des jeweiligen Abspielgerätes übereinstimmen. Aus diesem Grund enthält die Philips Super-M-Baureihe mehrere Systemausführungen mit unterschiedlichen Charakteristiken für diverse Anwendungen und in differierenden Preisklassen.

Sie alle beruhen aber auf demselben Konstruktionsprinzip und werden mit äußerster Sorgfalt produziert, um gleichmäßige, optimale Systemeigenschaften zu erhalten. Es ist selbstverständlich, daß alle Super-M-Systeme die HiFi-Anforderungen übertreffen, die nach dem Standard von Philips HiFi-International (identisch mit DIN 45000) gefordert sind.

Für die nach dem Matrixsystem produzierten Vierkanal-Schallplatten ist eine Übertragungskurve des Abtasters von etwa 20 bis 20.000 Hz erforderlich, so daß die für Stereowiedergabe geeigneten HiFi-Tonabnehmersysteme gleichfalls für matrizierte Vierkanal-Schallplatten benutzt werden können. Schallplatten mit Trägerwellenmodulation, z. B. CD-4-Platten, enthalten dagegen Signale mit wesentlich höheren Frequenzen, so daß eine Übertragungskurve des Abtastsystems bis ungefähr 50 kHz erforderlich ist.

Konventionelle Tonabnehmersysteme tasten diesen Frequenzbereich nicht mehr ab, und man mußte hierfür neue Abtastsysteme entwickeln. Es ist von anderer Seite mehrfach ausgeführt worden, daß die Konstruktion eines entsprechenden Abtastsystems nur in einem Kompromiß zwischen optimaler Stereo- und Quadrofoniewiedergabe bestehen könne.

Philips hat mit der Entwicklung des Quadrofonie-Abtastsystems Super M 422 den Gegenbeweis angetreten. Es tastet Frequenzen bis 50 kHz einwandfrei ab, hat eine hervorragende Kanaltrennung und übertrifft gleichzeitig sogar die bekannten Eigenschaften der besten Stereoabtastsysteme.

Super-M-Systeme basieren auf dem magneto-dynamischen Prinzip, bei dem die Bewegung eines mit der Abtastnadel gekoppelten kleinen Magneten in den ihn umgebenden Spulen eine proportionale Spannung hervorruft. Von den verschiedenen magnetischen Systemen für Schallplattenabtastung haben sich allgemein nur die der beweglichen Spulen (moving coil) und der beweglichen Magnete (moving magnet) durchsetzen können.

Letzteres wurde als Konstruktionsprinzip für Super-M-Systeme gewählt. Mit ausschlaggebend hierfür war das große Wissen, das Philips über magnetische Materialien aufgrund seiner intensiven Forschung besitzt. Es ist in der Tat erstaunlich, daß das »Herz« des Super-M-Systems ein winziger Magnet von nur 1,2mm3 Größe ist. Er besteht aus dem Material »Ticonal XX« und hat eine Masse von lediglich 7 mg (Bild 1).

Bild 2 zeigt das Konstruktionsschema bzw. das Wirkungsprinzip des Philips-Super-M-Abtastsystems. Der longitudinal, d. h. in Längsrichtung magnetisierte Magnet M kann sich in einem rechteckförmigen Raum bewegen, der von vier Polschuhen gebildet wird.

Eine von der Modulation in der Plattenrille gesteuerte Bewegung der Abtastnadel hat eine entsprechende Bewegung des Magneten zur Folge, und zwar so, daß z. B. die Modulation der linksseitigen Rillenwand planparallele Verschiebungen des Magneten zwischen den Polschuhen PR hervorruft. Dadurch verändern die Magnetpole N und S aber ihren Abstand zwischen den Polschuhen PL und rufen in den Spulen LL eine der Auslenkung proportionale Spannung hervor. Keine Spannung wird dagegen in den rechtsseitigen Spulen induziert. Sinngemäß gilt, daß die Modulation der rechtsseitigen Rillenwand eine Spannung in den zugeordneten rechtsseitigen Spulen hervorruft und keine in den linksseitigen Spulen. Eine »Stereo-Rille« hat natürlich eine Spannungserzeugung in beiden Spulenpaaren zur Folge.

Da die Spulen des Abtastsystems bereits auf sehr kleine Änderungen des magnetischen Flusses ansprechen, muß man dafür sorgen, daß diese nur aufgrund der Modulation in der Plattenrille entstehen und nicht durch unerwünschte magnetische Einflüsse von äußeren Streufeldern (z. B. von Transformatoren, Motoren, Lichtquellen usw.).

Das komplette Abtastsystem (Bild 3) ist deshalb in einem abschirmenden Mu-Metallgehäuse untergebracht. Darüber hinaus konnte in der neuen Mark-II-Serie die Unempfindlichkeit gegenüber äußeren Streufeldern durch eine sehr günstige Anordnung der beiden Spulen pro Kanal noch weiter erhöht werden.

Die Spulen sind bei den Mark-II-Systemen Super M 400, 401 und 412 aus 4.200 Windungen und beim Mark-II-System Super M 422 aus 2.500 Windungen eines 0,025mm dünnen Kupferdrahtes gewickelt (ein menschliches Haar ist demgegenüber dreimal so dick).

Alle Super-M-Abtastsysteme bestehen aus zwei Einheiten: dem Gehäuse mit Spulen, Polschuhen, Anschlüssen usw. und dem auswechselbaren Nadelträgersystem mit Magnet, Trägerröhrchen und Abtastnadel. Wie Bild 4 zeigt, ist das Nadelträgersystem außerordentlich leicht auszuwechseln, wobei die nötige Präzision durch die Paßgenauigkeit des Einschubs vorgegeben ist.

Ein Querschnitt des Nadelträgersystems ist in Bild 5 angegeben. Der Nadelträger selbst besteht aus einem Aluminiumröhrchen mit einer Wandstärke von 0,05mm. Der Magnet ist in einem nur millimetergroßen Gummiblock eingebettet, der zum überwiegenden Teil die dynamischen Eigenschaften des Abtastsystems bestimmt und daher speziell auf seine Transmissions- und Dämpfungseigenschaften ausgesucht wurde.

In den Mark-II-Systemen Super M 400 und 401 ist der Gummiblock direkt am Einschubgehäuse befestigt und asymmetrisch geformt, wodurch die auftretenden Kräfte des Abtastdiamanten genau mit dem Symmetriezentrum der Polschuhe zusammenfallen, so daß sich eine sehr gute Kanaltrennung ergibt. In den Mark-II-Systemen Super M 412 und 422 wurde zwischen dem Gummidämpfungsblock und dem Einschubgehäuse ein zusätzliches Gehäuse angebracht, um unerwünschte Torsionsschwingungen des Magnetsystems bei Frequenzen oberhalb von 15 kHz zu unterdrücken. In diesem Frequenzbereich erhält man hierdurch eine noch flacher verlaufende Resonanzkurve und noch bessere Werte für die Kanaltrennung.

Mit einem 80um dünnen Draht einer speziellen Chrom-Nickel-Eisen-Legierung (CrNiFe) werden die zwischen der Platte und der Abtastnadel auftretenden mechanischen Kräfte kompensiert. Dieser »Führungsdraht« verläuft vom Nadelträgerende zu einem weiteren Gummiblock aus gleichem Spezialmaterial und wird dadurch ebenfalls gedämpft (Bild 5).

In der neuen Philips Super-M-Mark-II Serie stehen vier unterschiedliche Ausführungen zur Verfügung (Bild 6). Im Super M 400 II wird eine konische Abtastnadel benutzt. Sie besteht aus einer Diamantspitze mit sphärischem Schliff, die samt ihrem winzigen Stahlfuß eine Gesamtmasse von nur 0,2 mg hat und für Standard-HiFi-Anlagen gedacht ist (Bild 6a).

Die elliptische oder biradial geschliffene Nadel hat gegenüber der sphärischen den Vorteil, daß sie in ihrer Form mehr dem Schneidstichel gleicht, was sich beim Abtasten von höheren Frequenzen durch geringere Verzerrungen bemerkbar macht.

Aufgrund der kleineren Kontaktfläche zwischen Nadel und Rillenwand und dem an diesen Stellen dadurch auftretenden höheren spezifischen Flächendruck sollte die elliptisch geschliffene Nadel nur in hochwertigen Anlagen benutzt werden, die mit Nadelauflagekräften von unterhalb 20 mN (2 p) arbeiten, um plastische Deformationen der Rillenwände zu vermeiden.

Es ist verständlich, daß der Schliff einer konischen Nadel weniger Aufwand erfordert als der Schliff einer elliptischen Nadel und letztere daher nur bei den höherwertigen Tonabnehmern der Mark-II-Serie verwendet werden (Bild 6b und c).

Weil die Beanspruchung der Platte und die Transparenz der Abtastung (Bild 7) auch abhängig ist von der Nadelmasse, wird die Nadel des Systems Super M 412 II auf einem Nadelfuß aus Titan befestigt, wodurch sich die Masse auf nur 0,1 mg reduzierte.

Die hochwertigste Ausführung stellt das Super M 422 II mit einer minimalen Nadelmasse von 0,035 mg dar. Dies wird mit der speziellen Philips SST-Nadel erzielt (SST = Super Sonic Tracking). Wie Bild 6d zeigt, besteht diese Nadel nur aus dem Konus ohne jeglichen Fuß. Sie ist für die Wiedergabe von quadrofonischen CD4-Platten entwickelt worden, was eine definierte Frequenzkurve des Abtastelementes bis etwa 50 kHz erfordert.

Eine hohe Lebensdauer ist gewährleistet, weil diese Präzisionsnadel aus orientiertem Naturdiamanten so geschliffen ist, daß nur die widerstandsfä-
higsten Kristallflächen des Diamanten mit den Rillenwänden in Kontakt kommen. Der dreiradiale SST-Schliff (25/18/7um) des hochklassigen HiFi-Tonabnehmersystems Super M 422 II ist ohne jede Beeinträchtigung neben der Wiedergabe von CD4-Platten auch optimal für die Abtastung von Stereoschallplatten geeignet (Bild 8).

Hermann J. Salzburg

Bilder :

Bild 1 Äußere Form des Super-M-Magneten.
Bild 2 Konstruktionsschema des Super-M-Tonabnehmersystems mit Darstellung des Wirkungsprinzips für den linken Kanal.
Bild 3 Aufbau eines magneto-dynamischen Super-M-Tonabnehmersystems der neuen Baureihe Mark II. Die Abtastnadel ist direkt mit dem Magneten verbunden, der zwischen den Polschuhen zweier Spulenpaare frei beweglich ist, siehe auch Bild 5.
Bild 4 Die Nadelträgereinheit des Super-M-Tonabnehmersystems kann ohne Schwierigkeit ausgewechselt werden.
Bild 5 Aufbau der Nadelträgereinheit: A = Gehäuse, B = Nadelschutz, C = Diamantnadfel D = Nadelträgerröhrchen aus Aluminium, E = Super-M-Magnet, F = Gummiblock, G = Führungsdraht, H = Gummidämpfungsblock.


Technische Daten    400 II    401 II    412 II    422 II
Frequenzbereich in Hz    20-20000 ± 2 dB    20-20000 ± 2 dB    20-25000 ± 2 dB    20-50000 20-25000 ± 2 dB
Empfindlichkeit (mV/cm/s) bei 1 kHz Pegeldifferenz bei 1 kHz    1,3 <2dB    1,3 <2dB    1,5 < 1 dB    1,1 < 1 dB
Kanaltrennung bei 1 kHz    >29dB    >29dB    >30dB    >30dB
Frequenzintermodulation bei empfohlener Auflagekraft    < 0,9%    < 0,8%    < 0,7%    < 0,6%
Compliance (mm/N) statisch - horizontal - vertikal dynamisch - horizontal - vertikal    >32 > 17 >20 > 16    >32 > 17 >20 > 16    >40 >30 >30 >20    >40 >30 >30 >20
Abtastfähigkeit bei empfohlener Auflagekraft und 315 Hz Modulation    > 90 \xrr\    > 90 \xm    > 80 ^im    > 80 (im

Bild 6 Die Baureihe Mark II der neuen Philips Tonabnehmersysteme Super M 400 bis 422.
Schnittbilder der Abtastnadeln in vertikaler und horizontaler Darstellung.

Bild 7 Übertragungsbereich und Frequenz eines Philips Tonabnehmersystems vom Typ Super M 412 Mark II (obere Kurve) und Übersprechen (unten). Es gilt die linke dB-Skala.

Bild 8 Übertragungsbereich und Frequenzgang des Systems Super M 422 Mark II (oben) und Übersprechen (unten). Frequenzangaben mal Faktor 10; es gilt die linke dB-Skala.
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