27.10.2023, 14:13
Nein, ich möchte hier keinen Tuning-Ratgeber vom Stapel lassen. Dem Thema beschnittene Nadeleinschübe bei MM, Upgrade durch andere Nadelschliffe oder anderes Nadelträgermaterial oder Gehäuse aus anderen Materialien und diverse Headshells, Schräubchen, Plättchen und Käbelchen kann man sich meiner Meinung nach später immer noch widmen.
Doch zuvor sollte man mal grundsätzlich verstehen, weshalb ein Tonabnehmer nun mal so tönt, wie er tönt, wenn er mit der heimischen Phonostufe verbandelt wird.
Ebenso werde ich hier keine Klangbeschreibungen zum Besten geben, da diese immer sehr individuell sind, diese auch eher zu großem Streit und Frust führen, wenn Jemand das nun mal anders hört.
Hier soll der Sache also erst mal strukturiert und technisch fundiert auf den Grund gegangen werden, damit die Tonabnehmer den Rahmen finden, in dem sie sich erstmal technisch vollkommen korrekt verhalten:
Die Charakteristika eines Tonabnehmers werden also ausschließlich von seinen mechanischen und elektrischen Eigenschaften bestimmt.
Mechanisch betrachtet haben wir eine Nadel mit einem bestimmten Nadelschliff, einen Nadelträger und dessen Aufhängung. Alle Drei zeigen leicht abweichendes Verhalten in Sachen Material, dessen Bearbeitung oder Form (z.B. natürlicher Diamant, Industriediamant oder Saphir, Orientierung des Diamanten, Schliff, Politur, Beschichtung, Ausformung als Stab oder Röhrchen) und natürlich auch beim Eigengewicht oder der durch z.B. Dämpfungsgummi vorgegebenen Nadelnachgiebigkeit aka mechanischer Dämpfung.
All das entscheidet unterm Strich über den resultierenden Bewegungsablauf; also die Art und Weise, wie genau die Nadel der Flankenschrift in der Rille folgen kann und wie viel Information (Details) aus der Flankenschrift letztendlich im Musiksignal enthalten sein werden. Je geringer hierbei die schwingende Masse desto schneller/ genauer/ besser kann die Nadel der Rillenflanke folgen.
Auf der elektrischen Seite besteht ein MM- oder MI-Tonabnehmer in seinem natürlichen Umfeld (also an einem Tonarm und an einer Phonostufe angeschlossen) auf den ersten Blick nur aus Spulenkreuz, einem Magneten und ein wenig Kabel.
Das müssen wir aber elektrisch übersetzen und so wird (vereinfacht) aus dem Spulenkreuz eine Induktivität (die Spule an sich) mit einem in Serie zugeschalteten Widerstand (dem Gleichstromwiderstand der Spulenwicklung), dazu parallel geschaltet ein Kondensator (Kapazität von Headshellverkabelung, Tonarminnenverkabelung und Phonokabel zwischen Tonarm und Phonostufe) und der ebenfalls parallel geschaltete Eingangswiderstand und -kapazität in der Phonostufe (z.B. 47k Ω und 100pF).
![[Bild: Ersatzschaltbild-TA-1.jpg]](https://i.ibb.co/87Bz8vL/Ersatzschaltbild-TA-1.jpg)
Das zugehörige Schaubild entlarvt das Ganze als einen Schwingkreis mit einer Flankensteilheit von 12 dB/ Oktave. Bei niedrigen Frequenzen verhält sich dieser Schwingkreis (quasi) linear, bei hohen Frequenzen allerdings kommt es entscheidend auf den elektrischen Abschluss an, ob dieser Schwingkreis sich weiterhin (quasi) linear verhält oder hohe Töne (Frequenzen) lauter (Peak) wiedergegeben werden. Das ist die sogenannte jedem Tonabnehmer eigene Hochtonresonanz, welche man elektrisch übrigens nicht wegschneiden sondern nur außerhalb des hörbaren Bereiches verschieben kann.
Festhalten sollten wir dabei übrigens folgende Beziehungen:
Ein Tonabnehmer mit Spuleninduktivität um ca. 500mH gepaart mit einem Phonokabel und Eingangskapazität im Bereich von ca. 300 pF Kapazität an einem normalen 47k Ω abgeschlossenen Phonoeingang ergeben aber rechnerisch bereits einen signifikanten Hochtonanstieg im Bereich von 11 bis 14 kHz und fällt danach mit eben jenen 12 dB/ Oktave ab.
Damit sind die Töne um 20 kHz herum gute 12 dB leiser, was ungefähr vierfachem Hörabstand oder eben gut vierfach kleinerer Lautheit dieser Töne entspricht.
Werden aber hohe Frequenzen weniger laut als tiefere Töne wiedergegeben, dann klingt das Ganze dumpf, mumpfig, mit wenig Auflösung evtl. sogar mit weniger Raumempfinden.
Liegt die Hochtonresonanz vollständig im hörbaren Bereich, dann ist der Bassbereich und der untere Mittelton unterrepräsentiert, der obere Mittelton zu laut und der Hochton wieder zu leise. Das ergibt ein prinzipiell helles Klangbild mit wenig Auflösung und kleinem Raumempfinden.
Liegt die Hochtonresonanz dagegen außerhalb des Hörspektrums, dann sind die Töne aus allen Frequenzbereichen prinzipiell gleich laut und es stellt sich ein sog. harmonisches Hörempfinden und Klangbild sowie auch der angepeilte lineare Frequenzgangverlauf ein.
Gut, jetzt werden Viele fragen, ob das Alles wirklich relevant ist? Ja, ist es; doch schauen wir zum Realitätscheck kurz in die technischen Daten einiger Tonabnehmer und schauen uns zudem an, wo die Hochtonresonanz bei einem normalen Phonoeingang (47k OHm Abschluss) und z.B. 200pF Gesamtkapazität zum Liegen kommt:
Einzig das Pickering XSV 3000 funktioniert wirklich an einem Phonoeingang mit 47k Abschluss und 200pF Gesamtkapazität; bei allen anderen Tonabnehmern ist der so zustande kommende Abschluss nicht optimal bis deutlich daneben.
Und wie geht man nun mit der Situation am Besten um?
Da wir die Induktivität und den Gleichstromwiderstand der Spule nicht von außen ändern können, müssen wir also an anderen Parametern "schrauben". Dies ist einerseits die Eingangskapazität der Phonostufe (zu messen/ betrachten inkl. der Kabelkapazität) und andererseits der Abschlusswiderstand der Phonostufe an deren Eingang; die hier immer wieder vorzufindenden 47k Ω sind also keine Norm und auch nicht fix. Deshalb finden sich auch bei manchen Herstellern zu deren Tonabnehmern Angaben zum korrekten resistiven und nicht nur kapazitiven Abschluss.
Shure teilt hier z.B. zum V15 in unterschiedlichen Jahrgängen auch unterschiedliche Werte mit; so werden in einigen Jahren nur 400 bis 500 pF als Gesamtkapazität genannt und nur in wenigen Publikationen zusätzlich erwähnt, dass dann der Abschlusswidertand irgendwo zwischen 50k und 100k liegen sollte. Ähnliches findet man bei Grace zum F8 (hier sind es 30k bis 100k ohne Angabe der benötigten Gesamtkapazität)
Will man den Abschusswiderstand verändern und kann dies an der Phonostufe nicht über Schalter einstellen, dann schaltet man den 47k Ω des Phonoeingangs einen Widerstand parallel und so den Wert für die Eingangsimpedanz der Phonostufe reduzieren.
Der korrekte Wert lässt sich übrigens errechnen. Pi mal Auge und auf Basis verfügbarer Werte aus der E-Reihe/ dem Sortiment aber ergibt sich ein Abschluss von 33k Ω wenn ein 110k Ω Widerstand am Eingang parallel geschaltet wird. Für 22kΩ wären es 43kΩ , für 13kΩ wären es 18kΩ , für 12kΩ wären es 16kΩ und so weiter.
Benötigt man allerdings Werte größer den 47k Ω, dann geht das nur durch Austausch des 47k Ω Widerstandes im Phonostufeneingang. Jeder Metallschichtwiderstand ab 1% Genauigkeit ist hierfür prädestiniert, wer allerdings unbedingt viel Geld ausgeben möchte, der sollte hier auf nicht-induktive und nicht magnetische Widerstände wie z.B. von Dale, Takmann, Vishay achten.
Kabelkapazitäten bewegen sich idR bei ca. 100pF pro Meter; ein Kabel mit geringerer Kapazität zu finden ist gar nicht so einfach. Aber Vorsicht: Boutique-, Voodoo- und High End-Kabel bringen mitunter sogar deutlich höhere Kapazitäten ins Spiel. Da sich die Kapazitäten immer addieren, muss somit die Kabelkapazität immer so klein als möglich ausfallen.
Dazu wählt man immer ein niederkapazitives Kabel und kann zusätzlich noch das Kabel so kurz als möglich halten. Hier ein paar Beispiele:
R = Gleichstromwiderstand der Spule
L = Induktivität der Spule
C = Gesamtkapazität aus Tonarminnenverkabelung, Phonokabel und Eingangskapazität der Phonostufe
Q = "elektrischer Dämpfungskoeffizient" des Generators
RL = Abschlusswiderstand benötigt für korrekte Bedämpfung (Q = 0,5) des Generators/ Verschieben der Hochtonresonanz außerhalb des Hörspektrums
![[Bild: van-Alstine-equation-1.jpg]](https://i.ibb.co/1d0RZ9X/van-Alstine-equation-1.jpg)
oder noch weiter vereinfacht und mit f >> 20kHz sowie Q = 0,5
![[Bild: C-R-Load-MM-1.jpg]](https://i.ibb.co/GPJScWZ/C-R-Load-MM-1.jpg)
Mit diesem Handwerkszeug kommen wir nun nochmal zurück zu unserer Tonabnehmer-Beispielliste von oben und bestimmen die für eine lineare Widergabe eigentlich korrekteren Abschlusswerte:
[*]ADC XLM II -> Abschlusswiderstand = 24kΩ, Gesamtkapazität = 129pF
[*]AT VM 540ML, VM740ML, 750SH, 760SLC -> Abschlusswiderstand = 24kΩ, Gesamtkapazität = 138pF
[*]AT 13Ea -> Abschlusswiderstand = 27kΩ, Gesamtkapazität = 104pF
[*]AT 150 ML/ AT-150MLX -> Abschlusswiderstand = 21kΩ, Gesamtkapazität = 181pF
[*]Ortofon OM -> Abschlusswiderstand = 23kΩ, Gesamtkapazität = 140pF
[*]Pickering XSV 3000 -> Abschlusswiderstand = 19kΩ, Gesamtkapazität = 218pF
[*]Shure M75ED -> Abschlusswiderstand = 30kΩ, Gesamtkapazität = 84pF
[*]Shure M97Xe -> Abschlusswiderstand = 22kΩ, Gesamtkapazität = 158pF
[*]Shure V15 LT -> Abschlusswiderstand = 20kΩ, Gesamtkapazität = 181pF
[*]Stanton 681 EEE -> Abschlusswiderstand = 35kΩ, Gesamtkapazität = 65pF
[*]Nagaoka MP-300 -> Abschlusswiderstand = 28kΩ, Gesamtkapazität = 99pF
Doch zuvor sollte man mal grundsätzlich verstehen, weshalb ein Tonabnehmer nun mal so tönt, wie er tönt, wenn er mit der heimischen Phonostufe verbandelt wird.
Ebenso werde ich hier keine Klangbeschreibungen zum Besten geben, da diese immer sehr individuell sind, diese auch eher zu großem Streit und Frust führen, wenn Jemand das nun mal anders hört.
Hier soll der Sache also erst mal strukturiert und technisch fundiert auf den Grund gegangen werden, damit die Tonabnehmer den Rahmen finden, in dem sie sich erstmal technisch vollkommen korrekt verhalten:
Die Charakteristika eines Tonabnehmers werden also ausschließlich von seinen mechanischen und elektrischen Eigenschaften bestimmt.
Mechanisch betrachtet haben wir eine Nadel mit einem bestimmten Nadelschliff, einen Nadelträger und dessen Aufhängung. Alle Drei zeigen leicht abweichendes Verhalten in Sachen Material, dessen Bearbeitung oder Form (z.B. natürlicher Diamant, Industriediamant oder Saphir, Orientierung des Diamanten, Schliff, Politur, Beschichtung, Ausformung als Stab oder Röhrchen) und natürlich auch beim Eigengewicht oder der durch z.B. Dämpfungsgummi vorgegebenen Nadelnachgiebigkeit aka mechanischer Dämpfung.
All das entscheidet unterm Strich über den resultierenden Bewegungsablauf; also die Art und Weise, wie genau die Nadel der Flankenschrift in der Rille folgen kann und wie viel Information (Details) aus der Flankenschrift letztendlich im Musiksignal enthalten sein werden. Je geringer hierbei die schwingende Masse desto schneller/ genauer/ besser kann die Nadel der Rillenflanke folgen.
Auf der elektrischen Seite besteht ein MM- oder MI-Tonabnehmer in seinem natürlichen Umfeld (also an einem Tonarm und an einer Phonostufe angeschlossen) auf den ersten Blick nur aus Spulenkreuz, einem Magneten und ein wenig Kabel.
Das müssen wir aber elektrisch übersetzen und so wird (vereinfacht) aus dem Spulenkreuz eine Induktivität (die Spule an sich) mit einem in Serie zugeschalteten Widerstand (dem Gleichstromwiderstand der Spulenwicklung), dazu parallel geschaltet ein Kondensator (Kapazität von Headshellverkabelung, Tonarminnenverkabelung und Phonokabel zwischen Tonarm und Phonostufe) und der ebenfalls parallel geschaltete Eingangswiderstand und -kapazität in der Phonostufe (z.B. 47k Ω und 100pF).
Das zugehörige Schaubild entlarvt das Ganze als einen Schwingkreis mit einer Flankensteilheit von 12 dB/ Oktave. Bei niedrigen Frequenzen verhält sich dieser Schwingkreis (quasi) linear, bei hohen Frequenzen allerdings kommt es entscheidend auf den elektrischen Abschluss an, ob dieser Schwingkreis sich weiterhin (quasi) linear verhält oder hohe Töne (Frequenzen) lauter (Peak) wiedergegeben werden. Das ist die sogenannte jedem Tonabnehmer eigene Hochtonresonanz, welche man elektrisch übrigens nicht wegschneiden sondern nur außerhalb des hörbaren Bereiches verschieben kann.
Festhalten sollten wir dabei übrigens folgende Beziehungen:
- je größer die Induktivität der Spule desto früher fällt der Frequenzgang ab bzw. desto eher liegt die Hochtonresonanz im hörbaren Bereich
- je größer die Kabelkapazität desto früher fällt der Frequenzgang ab bzw. desto eher liegt die Hochtonresonanz im hörbaren Bereich
- je kleiner der Gleichstromwiderstand der Spule desto größer wird die Amplitude der Hochtonresonanz
- je größer der Eingangswiderstand in der Phonostufe desto größer wird die Amplitude der Hochtonresonanz
- je größer die Eingangskapazität in der Phonostufe desto früher fällt der Frequenzgang ab bzw. desto eher liegt die Hochtonresonanz im hörbaren Bereich
Ein Tonabnehmer mit Spuleninduktivität um ca. 500mH gepaart mit einem Phonokabel und Eingangskapazität im Bereich von ca. 300 pF Kapazität an einem normalen 47k Ω abgeschlossenen Phonoeingang ergeben aber rechnerisch bereits einen signifikanten Hochtonanstieg im Bereich von 11 bis 14 kHz und fällt danach mit eben jenen 12 dB/ Oktave ab.
Damit sind die Töne um 20 kHz herum gute 12 dB leiser, was ungefähr vierfachem Hörabstand oder eben gut vierfach kleinerer Lautheit dieser Töne entspricht.
Werden aber hohe Frequenzen weniger laut als tiefere Töne wiedergegeben, dann klingt das Ganze dumpf, mumpfig, mit wenig Auflösung evtl. sogar mit weniger Raumempfinden.
Liegt die Hochtonresonanz vollständig im hörbaren Bereich, dann ist der Bassbereich und der untere Mittelton unterrepräsentiert, der obere Mittelton zu laut und der Hochton wieder zu leise. Das ergibt ein prinzipiell helles Klangbild mit wenig Auflösung und kleinem Raumempfinden.
Liegt die Hochtonresonanz dagegen außerhalb des Hörspektrums, dann sind die Töne aus allen Frequenzbereichen prinzipiell gleich laut und es stellt sich ein sog. harmonisches Hörempfinden und Klangbild sowie auch der angepeilte lineare Frequenzgangverlauf ein.
Gut, jetzt werden Viele fragen, ob das Alles wirklich relevant ist? Ja, ist es; doch schauen wir zum Realitätscheck kurz in die technischen Daten einiger Tonabnehmer und schauen uns zudem an, wo die Hochtonresonanz bei einem normalen Phonoeingang (47k OHm Abschluss) und z.B. 200pF Gesamtkapazität zum Liegen kommt:
- ADC XLM II -> Gleichstromwiderstand der Spule = 714 Ω, Spuleninduktivität = 490 mH => Hochtonresonanz bei 16,08 kHz
- AT VM 540ML, VM740ML, 750SH, 760SLC -> Gleichstromwiderstand der Spule = 800 Ω, Spuleninduktivität = 460 mH => Hochtonresonanz bei 16,59 kHz
- AT 13Ea -> Gleichstromwiderstand der Spule = 1560 Ω, Spuleninduktivität = 609 mH => Hochtonresonanz bei 14,4 kHz
- AT 150 ML/ AT-150MLX -> Gleichstromwiderstand der Spule = 610 Ω, Spuleninduktivität = 335 mH => Hochtonresonanz bei 19,44 kHz
- Ortofon OM -> Gleichstromwiderstand der Spule = 830 Ω, Spuleninduktivität = 400 mH => Hochtonresonanz bei 17,79 kHz
- Pickering XSV 3000 -> Gleichstromwiderstand der Spule = 625 Ω, Spuleninduktivität = 290 mH => Hochtonresonanz bei 20,9 kHz
- Shure M75ED -> Gleichstromwiderstand der Spule = 595 Ω, Spuleninduktivität = 750 mH => Hochtonresonanz bei 12,99 kHz
- Shure M97Xe -> Gleichstromwiderstand der Spule = 1875 Ω, Spuleninduktivität = 400 mH => Hochtonresonanz bei 17,79 kHz
- Shure V15 LT -> Gleichstromwiderstand der Spule = 1850 Ω, Spuleninduktivität = 350 mH => Hochtonresonanz bei 19,02 kHz
- Stanton 681 EEE -> Gleichstromwiderstand der Spule = 1230 Ω, Spuleninduktivität = 980 mH => Hochtonresonanz bei 11,37 kHz
- Nagaoka MP-300 -> Gleichstromwiderstand der Spule = 810 Ω, Spuleninduktivität = 640 mH => Hochtonresonanz bei 14,07 kHz
Einzig das Pickering XSV 3000 funktioniert wirklich an einem Phonoeingang mit 47k Abschluss und 200pF Gesamtkapazität; bei allen anderen Tonabnehmern ist der so zustande kommende Abschluss nicht optimal bis deutlich daneben.
Und wie geht man nun mit der Situation am Besten um?
Da wir die Induktivität und den Gleichstromwiderstand der Spule nicht von außen ändern können, müssen wir also an anderen Parametern "schrauben". Dies ist einerseits die Eingangskapazität der Phonostufe (zu messen/ betrachten inkl. der Kabelkapazität) und andererseits der Abschlusswiderstand der Phonostufe an deren Eingang; die hier immer wieder vorzufindenden 47k Ω sind also keine Norm und auch nicht fix. Deshalb finden sich auch bei manchen Herstellern zu deren Tonabnehmern Angaben zum korrekten resistiven und nicht nur kapazitiven Abschluss.
Shure teilt hier z.B. zum V15 in unterschiedlichen Jahrgängen auch unterschiedliche Werte mit; so werden in einigen Jahren nur 400 bis 500 pF als Gesamtkapazität genannt und nur in wenigen Publikationen zusätzlich erwähnt, dass dann der Abschlusswidertand irgendwo zwischen 50k und 100k liegen sollte. Ähnliches findet man bei Grace zum F8 (hier sind es 30k bis 100k ohne Angabe der benötigten Gesamtkapazität)
Will man den Abschusswiderstand verändern und kann dies an der Phonostufe nicht über Schalter einstellen, dann schaltet man den 47k Ω des Phonoeingangs einen Widerstand parallel und so den Wert für die Eingangsimpedanz der Phonostufe reduzieren.
Der korrekte Wert lässt sich übrigens errechnen. Pi mal Auge und auf Basis verfügbarer Werte aus der E-Reihe/ dem Sortiment aber ergibt sich ein Abschluss von 33k Ω wenn ein 110k Ω Widerstand am Eingang parallel geschaltet wird. Für 22kΩ wären es 43kΩ , für 13kΩ wären es 18kΩ , für 12kΩ wären es 16kΩ und so weiter.
Benötigt man allerdings Werte größer den 47k Ω, dann geht das nur durch Austausch des 47k Ω Widerstandes im Phonostufeneingang. Jeder Metallschichtwiderstand ab 1% Genauigkeit ist hierfür prädestiniert, wer allerdings unbedingt viel Geld ausgeben möchte, der sollte hier auf nicht-induktive und nicht magnetische Widerstände wie z.B. von Dale, Takmann, Vishay achten.
Kabelkapazitäten bewegen sich idR bei ca. 100pF pro Meter; ein Kabel mit geringerer Kapazität zu finden ist gar nicht so einfach. Aber Vorsicht: Boutique-, Voodoo- und High End-Kabel bringen mitunter sogar deutlich höhere Kapazitäten ins Spiel. Da sich die Kapazitäten immer addieren, muss somit die Kabelkapazität immer so klein als möglich ausfallen.
Dazu wählt man immer ein niederkapazitives Kabel und kann zusätzlich noch das Kabel so kurz als möglich halten. Hier ein paar Beispiele:
- das TAS-TSK1028 (€2,40/m) von Tasker z.B. hat eine Kapazität von 55 pF/ Meter
- das C208-BLUE (€2,50/m) vom gleichen Hersteller bringt 51pF/ Meter mit
- ein Sommer Albeido (€10/m) bei 65 pF/Meter
- das Supra SUBLINK Audio Blue (€9,50/m) bei 52 pF/ Meter
- das Gotham GAC-2 AES Ultra Pro (€10/m) 59 pF/ Meter
- Ein Cardas Iridium (€325 konfektioniert) dagegen bringt für uns "kontraproduktive" 121 pF/ Meter mit.
R = Gleichstromwiderstand der Spule
L = Induktivität der Spule
C = Gesamtkapazität aus Tonarminnenverkabelung, Phonokabel und Eingangskapazität der Phonostufe
Q = "elektrischer Dämpfungskoeffizient" des Generators
RL = Abschlusswiderstand benötigt für korrekte Bedämpfung (Q = 0,5) des Generators/ Verschieben der Hochtonresonanz außerhalb des Hörspektrums
oder noch weiter vereinfacht und mit f >> 20kHz sowie Q = 0,5
Mit diesem Handwerkszeug kommen wir nun nochmal zurück zu unserer Tonabnehmer-Beispielliste von oben und bestimmen die für eine lineare Widergabe eigentlich korrekteren Abschlusswerte:
[*]ADC XLM II -> Abschlusswiderstand = 24kΩ, Gesamtkapazität = 129pF
[*]AT VM 540ML, VM740ML, 750SH, 760SLC -> Abschlusswiderstand = 24kΩ, Gesamtkapazität = 138pF
[*]AT 13Ea -> Abschlusswiderstand = 27kΩ, Gesamtkapazität = 104pF
[*]AT 150 ML/ AT-150MLX -> Abschlusswiderstand = 21kΩ, Gesamtkapazität = 181pF
[*]Ortofon OM -> Abschlusswiderstand = 23kΩ, Gesamtkapazität = 140pF
[*]Pickering XSV 3000 -> Abschlusswiderstand = 19kΩ, Gesamtkapazität = 218pF
[*]Shure M75ED -> Abschlusswiderstand = 30kΩ, Gesamtkapazität = 84pF
[*]Shure M97Xe -> Abschlusswiderstand = 22kΩ, Gesamtkapazität = 158pF
[*]Shure V15 LT -> Abschlusswiderstand = 20kΩ, Gesamtkapazität = 181pF
[*]Stanton 681 EEE -> Abschlusswiderstand = 35kΩ, Gesamtkapazität = 65pF
[*]Nagaoka MP-300 -> Abschlusswiderstand = 28kΩ, Gesamtkapazität = 99pF
