Guide de la cellule phono I
Phono Cartridge Guide I

Le rôle de la cellule phono est de convertir le mouvement de la pointe de lecture, qui parcourt le sillon du disque, en signal électrique. Celui-ci est ensuite amplifié et traité selon une courbe d’égalisation spécifique afin de lui rendre sa tonalité originale. Les multiples caractéristiques techniques d’une cellule phono influent sur les performances et la qualité de la reproduction sonore.

Les types de disques

Il y a trois types de disques qui peuvent être lus sur une platine vinyle :
• les disques 78 tours « Shellac”, ancêtre du disque vinyle
• les disques vinyle 33 tours et 45 tours monophoniques
• les disques vinyle 33 tours et 45 tours stéréophoniques

Ils nécessitent chacun un type de cellule spécifique, adaptée à leurs caractéristiques. Le type de disque qu’on souhaite lire est donc le premier critère de choix d’une cellule phono.

Disques 78 tours “Shellac”
Le disque 78 tours apparaît au début du vingtième siècle ; sa production sera arrêtée en 1958. Son diamètre est de 25 ou 30 cm et comporte un morceau par face, d’une durée de 3 à 5 minutes. À l’origine, le disque 78 tours était lu sur un gramophone doté d’une grosse aiguille. Il était généralement fabriqué en gomme-laque noire (ou Shellac), une résine d’origine animale (sécrétée par un insecte d’Asie du Sud-Est), mélangée à de la poudre d’ardoise et de la cire. Très fragile (car rigide), ce matériau imposait la gravure d’un sillon très large (environ 4 fois celle d’un microsillon sur disque vinyle). Comme il n’y avait pratiquement aucune norme établie à l’époque de la fabrication des 78 tours, il existe autant de largeurs de sillon que de fabricants. La lecture d’un disque 78 tours nécessite donc une cellule avec une pointe de lecture adaptée, de plus large diamètre. La principale forme de stylet recommandée pour les 78 tours est sphérique (ou conique). Le rayon de la pointe de stylet sphérique recommandé pour les 78 tours se situe entre 1,8 et 4 mil, selon le fabricant du disque (1 mil. = 0.001 pouce = 2,54 micromètres).

Remarque :
L’utilisation d’une cellule pour disques vinyle, à la pointe de lecture plus étroite, est fatale pour le sillon du 78 tours. L’achat d’une cellule 78 tours est donc indispensable pour lire correctement les disques vinyle 78 tours sans les abîmer.

Caractéristiques du disque vinyle 33 tours – 12” – 30 cm
→ Consultez la page « Dimensions des disques 33 tours » pour plus de détail

Disques monophoniques
Les premiers disques vinyle apparus au début des années 50 proposent un son monophonique, avec un pressage présentant uniquement des variations sur l’axe latéral. La profondeur et la largeur du sillon sont constantes. Les disques vinyle pressés de cette manière doivent être lus exclusivement à l’aide d’une cellule dotée d’un diamant sphérique/conique. Si on lit un disque mono avec une cellule stéréo, le signal n’est généralement pas restitué de manière strictement identique sur les deux canaux. Cela est dû aux imperfections de la gravure (diaphonie, bruits parasites, erreurs de phase, erreurs de tracking, anti-skating et distorsion) auxquelles une cellule stéréo est bien plus sensible. La différence entre les canaux crée une image sonore instable et une légère distorsion. Avec une cellule phono mono, aucun de ces problèmes n’apparaît puisque la cellule ne produit qu’un seul signal, qu’elle envoie par la suite à chacun des deux canaux de l’ampli. Une cellule mono offre ainsi l’avantage d’une image sonore beaucoup plus énergique, très stable, avec à la clé un son plus riche.

Disques stéréophoniques
Les premiers disques vinyle en stéréo ne font leur apparition qu’à la toute fin des années 50, et ne prennent véritablement leur essor qu’au milieu des années 60. Si le sillon des disques mono ne présente que des oscillations latérales avec une largeur constante, le sillon des disques stéréo présente également des variations en largeur qui traduisent la latéralisation du son. Il faut donc une cellule capable de dissocier les informations des deux canaux gravées sur chaque pente du sillon afin de profiter efficacement de l’effet stéréo. Si vous observez le sillon avec un fort grossissement, vous pouvez voir que les modulations dans les deux parois latérales du sillon sont légèrement différentes, puisque les signaux audio des canaux gauche et droit ne sont pas identiques.

Le type de montage

Il existe trois interfaces différentes pour le montage d’une cellule sur un bras de lecture, correspondant chacune à un type de bras. Le choix de la cellule doit donc se faire en fonction du bras de la platine et de son type de montage.

Interface P-Mount (ou T4P)
Ce standard était assez répandu jusqu’en 1985 sur les platines d’entrée de gamme et sur certains modèles audiophiles avec des bras tangentiels (Marantz, Bang & Olufsen). Il est aujourd’hui beaucoup moins répandu.

La cellule se fixe directement à l’extrémité du bras de lecture. Pour éviter que la cellule bouge durant la lecture, le verrouillage se fait par une vis qui traverse le bras et la cellule. Les diamants de rechange pour ces cellules prennent des formes très variées (plus de 30 modèles différents), sans qu’il soit toujours possible de trouver une équivalence. Il est généralement plus économique de remplacer la cellule complète. Très peu de fabricants proposent aujourd’hui des cellules au standard P-Mount.

Interface standard (ou 1/2″)
C’est le type de montage le plus courant. Le cellule est fixée sur une coque porte-cellule (au standard SME) par 2 vis ou directement sur le bras formé d’une seule pièce. Le nom de cette interface vient directement de l’écartement entre les deux vis qui est d’un demi pouce, soit 12,7 mm. Les cellules au standard ½” ont 4 broches de connexion sur la face arrière. Elles doivent être reliées aux câbles de raccordement du bras.

Le câblage de la cellule respecte un code couleur :
• Rouge : sortie droite
• Vert : masse droite
• Blanc : sortie gauche
• Bleu : masse gauche

Interface Ortofon/SME
Cette interface qui optimise le contact entre le bras et la cellule est très utilisée sur les platines DJ, popularisées grâce au succès de l’incontournable platine Technics SL1200 MKII. Les DJ privilégient généralement les cellules de forme « Concorde » qui permettent un repérage plus simple du sillon dans l’obscurité. Le montage d’une cellule avec interface Ortofon/SME s’opère directement sur le bras, sans porte-cellule, le verrouillage se faisant au moyen d’une baïonnette. Ce système permet toutefois d’utiliser une cellule avec une interface ½” sur un bras en S avec monture Ortofon/SME, en fixant la cellule sur une coque porte-cellule.

Cellule à aimant mobile et à bobine mobile

Une cellule phono est un générateur électromagnétique miniature (aimants + bobines) qui transforme les vibrations recueillies par la pointe de lecture au contact du sillon en courant électrique.
Il existe deux types de cellules phono : les modèles à aimants mobiles, et les modèles à bobines mobiles. Chaque type présente des points positifs et négatifs.

Cellule à aimants mobiles (Moving Magnet – MM)
Le cantilever d’une cellule à aimants mobiles est équipé d’une paire de petits aimants permanents, positionnés à l’extrémité opposée au diamant et placés entre deux jeux de bobines fixes. L’ensemble aimants + bobines constitue un générateur de courant miniature. Lorsque les aimants oscillent sous l’effet des vibrations transmises par la pointe de lecture via le cantilever (autre nom du levier porte-pointe), ils induisent un minuscule courant électrique dans les bobines. Ce signal électrique est ensuite traité par l’entrée phono avant de passer dans les circuits d’amplification de la chaîne hi-fi.

Le principal atout des cellules à aimant mobile est leur niveau de sortie élevé (entre 2 et 5 mV) pour une impédance de charge de 47 kΩ. On peut donc les associer à l’entrée phono de la plupart des amplificateurs hi-fi stéréo du marché.

Les points faibles sont une réponse en fréquence parfois limitée et une séparation des canaux perfectible. Les avantages sont un moindre coût et un stylet peut être remplacé en cas d’usure.

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Cellule à bobine mobile (Moving Coil – MC)
Sur une cellule à bobines mobiles, ce sont les deux bobines qui sont fixées à l’extrémité supérieure du levier porte-pointe. Elles se déplacent dans l’entrefer d’un aimant permanent fixe au gré des oscillations de la pointe de lecture. Comme la masse mobile est beaucoup plus proche du point de pivot, l’inertie est réduite, ce qui lui confère une réponse transitoire supérieure à celle des cellules aimants mobiles. En outre il est plus facile de positionner avec précision les bobines stéréo dans le champ magnétique, ce qui permet d’améliorer l’équilibre des canaux et les chiffres de diaphonie.

Pour ne pas alourdir l’équipage mobile, ces bobines sont beaucoup plus petites que sur une cellule à aimants mobiles. Elles sont pour cela réalisées avec un câble très fin, ce qui a une incidence directe sur le niveau de sortie et l’impédance, plus faibles que sur une cellule à aimants mobiles. La légèreté de l’équipage mobile offre un tracking plus fin et plus précis, donc avec une réponse en fréquence plus large et une restitution sonore plus détaillée.

Si l’amplificateur hi-fi stéréo ne possède pas d’entrée phono dédiée pour une utilisation directe d’une platine équipée d’une cellule à bobine mobile, une pré-amplification (un transformateur élévateur séparé) devra être utilisée entre la platine et l’amplificateur pour fournir ce gain et exploiter le signal.

Les cellules à bobine mobile sont plus fragiles que les cellules à aimant mobile et le stylet n’est pas remplaçable par l’utilisateur. Cela oblige l’utilisateur à acquérir une nouvelle cellule.

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Cellule à ferrite mobile (Moving Iron – MI)
Le principe de fonctionnement d’une cellule à ferrite mobile est très similaire celui d’une cellule à aimant mobile, à ceci près que l’aimant est remplacé par un alliage magnétique. L’aimant est fixe, tout comme les bobines et la plus grande partie du circuit magnétique. Une petite partie du circuit magnétique, généralement sous la forme d’un anneau de fer, est fixée au cantilever et se déplace avec lui. Cette solution a été inventée par Norman C. Pickering.

Cela présente l’avantage d’obtenir des pièces mobiles plus légères et plus précises. Cette technologie est principalement utilisée dans les cellules Grado.

Le principal atout des cellules à ferrite mobile est leur niveau de sortie élevé (généralement 5 mV) pour une impédance de charge de 47 kΩ. On peut donc les associer à l’entrée phono de la plupart des amplificateurs hi-fi stéréo du marché.

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Autres technologies
Les cellules VMS (Variable Magnetic Shunt ) ont été développées par Ortofon pour pallier les défauts des cartouches MM et MC. Dans ce cas, les aimants et les bobines sont fixes. Avec cette technologie, un minuscule tube à paroi très fine est fixé à l’extrémité du cantilever qui se déplace entre les bobines dans le champ d’un aimant annulaire miniature. Lorsque le cantilever bouge sous l’effet de la modulation du sillon du disque, il court-circuite une partie des champs magnétiques générés dans l’aimant annulaire, ce qui crée un signal électrique dans les bobines. Cette technologie permet d’obtenir une faible masse mobile (stylet/cantilever), donc une séparation élevée des canaux, une faible distorsion et une usure minimale des disques.

Les cellules à aimant induit (IM ou Induced Magnet) sont dérivées des cellules MC. En théorie, elles constituent une amélioration. À la place de la bobine, une petite tige de fer doux est fixée au cantilever et se déplace dans le champ d’un aimant permanent puissant et lourd. Cette configuration réduit le poids des pièces mobiles, améliorant leur comportement pour les fréquences aiguës et les transitoires. Cependant, ces cartouches sont lourdes et doivent être associées à des bras de lecture lourds (ADC).

Les cellules à réluctance variable ne sont ni des cartouches MM, ni des cartouches MC, ni des cartouches MI. Leur circuit magnétique est constitué d’une fine tige de fer doux qui se déplace dans l’entrefer d’un circuit magnétique polarisé par un aimant permanent. Les vibrations ainsi transmises à la tige modifient la largeur de l’entrefer. Il en résulte une modification de la distribution du flux magnétique dans les deux bobines, ce qui génère une tension électrique. Ces cartouches ont une faible sensibilité, et la pointe de lecture est assez difficile à remplacer (Decca London).