كهروستاتيكية أم مستوية: ما الذي يجب أن يفعله المضخم

تشترك سماعات الرأس الكهروستاتيكية وسماعات الرأس المستوية المغناطيسية (Planar) في أمر واحد: كلتاهما تحرّك غشاءً رقيقًا خفيفًا على كامل سطحه، بدل أن تدفع مخروطًا من ملف صوتي في مركزه. وعند هذا الحد ينتهي الشبه. فهما تعملان وفق مبدأين فيزيائيين مختلفين، وتقدّمان للمضخم حملين متعاكسين تقريبًا: إحداهما تحتاج إلى مصدر لجهد الانحياز وإلى مئات من V، والأخرى تحتاج إلى تيار وقدرة على معاوقة منخفضة. يشرح هذا الدليل المبدأين، وما يطلبه كل منهما من المضخم، وأي مضخمات Demograf Audio صُممت لكل منهما.

ما الفرق بين سماعات الرأس الكهروستاتيكية والمستوية؟

باختصار، تحرّك السماعة الكهروستاتيكية غشاءها بمجال كهربائي، وتحرّكه السماعة المستوية المغناطيسية بمجال مغناطيسي. فالغشاء الكهروستاتيكي يحمل شحنة كهربائية ثابتة ويقع بين لوحين مثقبين يقودهما المضخم بإشارة عالية الجهد. أما الغشاء المستوي فيحمل موصلًا مسطحًا يمر فيه تيار المضخم، ويقع بين صفوف من المغانط الدائمة. ويُطلق على النوعين أحيانًا وصف «مستوٍ» لأن الغشاء مسطح، لكن الثاني وحده تصميم مستوٍ مغناطيسي، ومن هذا الفرق تنبع متطلبات المضخم.

كيف تعمل سماعة الرأس الكهروستاتيكية

الغشاء فيلم بلاستيكي لا يتجاوز سمكه بضعة أجزاء من الألف من المليمتر، مطلي بطبقة موصلة عالية المقاومة جدًا. ويشحنه مصدر الانحياز إلى جهد مستمر عالٍ وثابت عبر مقاومة كبيرة، فتبقى الشحنة على الفيلم ثابتة تقريبًا أثناء حركته. وعلى كل جانب منه، وعلى مسافة قصيرة، لوح معدني مثقب يُسمى الستاتور (لوح ثابت).

يقود المضخم الستاتورين بأسلوب الدفع والسحب: فحين يتأرجح أحدهما في الاتجاه الموجب، يتأرجح الآخر في الاتجاه السالب بالمقدار نفسه. ويجذب المجال الكهربائي بين الستاتورين الفيلمَ المشحون نحو أحدهما ويدفعه بعيدًا عن الآخر. ولأن الشحنة ثابتة والمجال بين اللوحين شبه منتظم، تتبع القوة المؤثرة في الفيلم جهدَ الإشارة بدقة على امتداد حركته. ولهذا يوصف مبدأ الدفع والسحب الكهروستاتيكي عادة بأن تشوهه الذاتي منخفض جدًا، ولهذا أيضًا كثيرًا ما يصف المالكون صوته بأنه سريع وشفاف وغني بالتفاصيل الدقيقة.

والثمن أن القوة الناتجة عن كل وحدة جهد صغيرة. فلكي يتحرك الفيلم بما يكفي لمستويات صوت واقعية، يحتاج الستاتوران إلى إشارات صوتية تبلغ عدة مئات من V عند الذروات العالية، ويحتاج الفيلم إلى انحياز عالٍ. وتستخدم STAX، التي أصبح مقبسها المعيار الشائع، مستويين للانحياز: انحياز «Pro» بنحو 580 V على مقبس بـ 5 أطراف لطرازاتها الحالية، وانحياز «Normal» بنحو 230 V على مقبس بـ 6 أطراف للطرازات الأقدم. واستخدم صانعون آخرون موصلات وجهودًا خاصة بهم.

ما تطلبه سماعات الرأس الكهروستاتيكية من المضخم

• مصدر لجهد الانحياز بالجهد المناسب للمقبس. التيار الذي يقدمه ضئيل جدًا، لكن جهده يجب أن يكون مستقرًا وهادئًا.
• قيادة متوازنة عالية الجهد. مخرجان متعاكسان في الطور، يتأرجح كل منهما مئات من V، مع هامش متبقٍ للذروات.
• تيار في حمل سعوي. تتصرف سماعة الرأس الكهروستاتيكية في معظمها كمكثف، فتنخفض معاوقتها مع ارتفاع التردد. وعلى المضخم أن يقدم تيارًا أكبر في الترددات العالية ليحافظ على تأرجح الجهد كاملًا في الاستجابات العابرة السريعة.
• ضوضاء منخفضة واستقرار تام، لأن وحدة الصوت ملاصقة لأذنك والحمل مفاعلي.

لا يستطيع أي مقبس عادي لسماعات الرأس القيام بشيء من ذلك، ولا يحوّله أي مهايئ إلى مخرج كهروستاتيكي. وهناك طريقان معروفان. المضخم ذو القيادة المباشرة، الذي تسميه STAX energiser (أو energizer)، يغذي الستاتورين مباشرة من صمامات خرج أو ترانزستورات تعمل على مصدر عالي الجهد. أما التصميم المقترن بمحول فيرفع جهد خرج مضخم قدرة تقليدي. ولكل منهما أنصاره؛ وما يحسم الأمر في الاستخدام هو الهامش الديناميكي في المقاطع الصاخبة، والضوضاء المنخفضة في المقاطع الهادئة، والاستقرار عند توصيل السماعة.

تنبيه للسلامة: تحمل المخارج الكهروستاتيكية جهودًا خطرة. استخدم القابس والمقبس الصحيحين فقط، ولا تفتح بنفسك أبدًا مضخمًا كهروستاتيكيًا أو مضخمًا مزودًا بمخرج كهروستاتيكي.

كيف تعمل سماعة الرأس المستوية المغناطيسية

تستخدم سماعة الرأس المستوية المغناطيسية المبدأ الكهروديناميكي نفسه الذي تعمل به وحدة الملف المتحرك، لكن بعد بسطه مسطحًا. فغشاؤها يحمل موصلًا رقيقًا ممدودًا على هيئة نمط مسطح يغطي معظم سطحه، وتقع صفوف من المغانط الدائمة على جانب واحد منه أو على الجانبين. وحين يمر تيار المضخم في الموصل، يحوّله المجال المغناطيسي إلى قوة منتشرة على الغشاء، فيتحرك كله دفعة واحدة.

لا يوجد هنا انحياز ولا جهد عالٍ. فالمضخم يقدم ببساطة تيار الإشارة، كما يفعل مع سماعة رأس ديناميكية. والفرق في الحمل: فمعاوقة السماعة المستوية منخفضة عادة، ومقاومية في معظمها، وشبه مستوية عبر النطاق الصوتي، أما حساسيتها فتختلف كثيرًا من طراز إلى آخر. بعض السماعات المستوية تبلغ مستويات عالية من مشغل محمول، وبعضها الآخر من أصعب سماعات الرأس قيادة. والمثال الكلاسيكي هو HiFiMAN HE-6، إذ كثيرًا ما يشغّلها مالكوها من مضخمات مكبرات الصوت.

ما تطلبه سماعات الرأس المستوية من المضخم

• التيار والقدرة مع هامش ديناميكي، كي يبقى الجهير والاستجابات العابرة نظيفة بمستويات صوت واقعية.
• معاوقة خرج منخفضة من أجل التحكم. ولأن معاوقة السماعة المستوية مستوية، لا تغيّر معاوقة الخرج توازنها النغمي إلا قليلًا جدًا، لكنها تظل تؤثر في الإخماد.
• ضوضاء منخفضة وكسب معقول للطرازات الأعلى حساسية، كي لا يقتصر الاستماع العادي على بداية مدى مقبض الصوت.

لهذا كثيرًا ما يكون الجواب عن سؤال «أي مضخم لسماعات الرأس المستوية؟» مضخمَ مكبرات صوت بمخرج لسماعات الرأس. ففي المضخم الصمامي يحوّل محول الخرج الجهد العالي للصمامات إلى إشارة منخفضة المعاوقة، وهذا ما تحتاج إليه السماعة المستوية صعبة القيادة. ويتناول دليلنا عن مضخمات لسماعات الرأس ومكبرات الصوت أيضًا سماعات الرأس الديناميكية واختيار مقبس السماعات.

سماعات الرأس الكهروستاتيكية والمستوية جنبًا إلى جنب

مضخم سماعات كهروستاتيكية: بالصمامات أم بالترانزستورات؟

يُصنع النوعان كلاهما. فالصمامات تعمل بارتياح مع الجهود العالية، وهذا أحد أسباب استخدام كثير من المضخمات الكهروستاتيكية ذات القيادة المباشرة لها في مرحلة الخرج؛ أما تصاميم الترانزستور فتحتاج إلى عناصر مصنفة للجهد العالي، لكنها تتجنب حرارة الصمامات واستبدالها. ويطول نقاش المالكين بين النوعين، وتنطبق على كليهما المعايير العملية نفسها: تأرجح جهد كافٍ للسماعات التي تملكها، وضوضاء منخفضة، واستقرار تام. ويتعمق مقالنا عن المضخمات الصمامية لسماعات الرأس الكهروستاتيكية في الانحياز والقيادة، كما يوثّق مدخل الأرشيف عن Rubedo، وهو مضخم كهروستاتيكي بالدفع والسحب على صمامات AL4، أحد تصاميمنا المخصصة السابقة.

كيف تخدم مضخمات Demograf Audio كل نوع

الكهروستاتيكية: مضخم Tantal وخيار المخرج الكهروستاتيكي

يعمل مضخم Tantal بصمامين ثلاثيين 3C24 بمصاعد من التنتالوم في الفئة A، بقدرة 3 W لكل قناة. وهو مزود بمخرج مدمج من نوع STAX لسماعات مثل STAX SR-007 / SR-009 أو Sennheiser HE 90، إلى جانب مقبس 6.3 mm ومقبس XLR بـ 4 أطراف وأطراف توصيل مكبرات الصوت. وهكذا يقود هيكل واحد سماعات الرأس الديناميكية والمستوية والكهروستاتيكية عالية الجهد، إضافة إلى مكبرات الصوت الحساسة.

وفي طرازاتنا الصمامية الأخرى وفي Bellerophon يمكن تركيب مخرج كهروستاتيكي حسب الطلب؛ فمضخم Tantal Senior مثلًا يدرج مخرجًا من نوع STAX ضمن الخيارات. ويُتفق على المخرج قبل بدء التصنيع، لذا أخبرنا بسماعات الرأس الكهروستاتيكية التي تستخدمها. وتجد المضخمات القادرة على قيادة سماعات الرأس الكهروستاتيكية مجمّعة في صفحة مضخمات سماعات الرأس الكهروستاتيكية.

المستوية: مضخم Helios MkII ومضخم Bellerophon

مضخم Helios MkII مضخم متكامل أحادي الطرف (Single-Ended) من الفئة A على صمامات ثلاثية G-811، بقدرة 15 W لكل قناة. وقد وُجّه هامشه الديناميكي إلى سماعات الرأس صعبة القيادة مثل HiFiMAN HE-6 أو Audeze LCD-3، وإلى مكبرات الصوت الحساسة أيضًا. وهو مزود بمقبس 6.3 mm ومقبس XLR بـ 4 أطراف لسماعات الرأس، مع موصلات أخرى حسب الطلب، منها موصل كهروستاتيكي.

ويجمع Bellerophon بين DAC ومضخم من الفئة AB على ترانزستورات ثنائية القطب من Toshiba، بقدرة تبدأ من 25 W لكل قناة. وهو يقود سماعات الرأس المستوية صعبة القيادة ومكبرات الصوت كاملة الحجم بالسهولة نفسها، ويمكن أيضًا تزويده بمخرج كهروستاتيكي حسب الطلب.

هل يستطيع مضخم واحد قيادة السماعات الكهروستاتيكية والمستوية معًا؟

نعم، إن كان مزودًا بالنوعين من المخارج وبالهامش المناسب خلف كل منهما. فالمخرج الكهروستاتيكي يحتاج إلى مصدر انحياز خاص به وإلى قيادة عالية الجهد؛ والمخرج المستوي يحتاج إلى التيار. ومضخم Tantal يضم الاثنين بشكل قياسي: مخرجه من نوع STAX يخدم السماعات الكهروستاتيكية، ومحول الخرج يغذي مقبسي 6.3 mm وXLR بـ 4 أطراف لسماعات الرأس الديناميكية والمستوية. وإذا كانت سماعتك المستوية من أصعبها قيادة، فإن Helios MkII أو Bellerophon مع مخرج كهروستاتيكي مركّب حسب الطلب يمنحان قدرة أكبر في الجانب المستوي.

أي جهاز من Demograf Audio يناسبك

• سماعات الرأس الكهروستاتيكية من نوع STAX أو Sennheiser HE 90: مضخم Tantal بمخرجه المدمج، أو أحد مضخماتنا الصمامية الأخرى أو Bellerophon مع مخرج كهروستاتيكي مركّب حسب الطلب.
• السماعات المستوية صعبة القيادة مثل HiFiMAN HE-6 أو Audeze LCD-3: مضخم Helios MkII.
• سماعات الرأس المستوية ومكبرات الصوت مع DAC مدمج ومن دون صمامات: جهاز Bellerophon.
• سماعات الرأس الكهروستاتيكية والمستوية والديناميكية مع مكبرات الصوت الحساسة من هيكل واحد: مضخم Tantal.

تجد جميع مضخماتنا المزودة بمخارج لسماعات الرأس في صفحة مضخمات سماعات الرأس. وكل منها ويصنعه Dmitriy Gubchenko حسب الطلب في كازاخستان ويقيسه، مع تقرير قياس خاص به. أخبرنا بسماعات الرأس ومكبرات الصوت التي تستخدمها، وسنتفق على المخارج قبل بدء التصنيع.