Laufwerk des Plattenspielers

Das Laufwerk ist die Baugruppe, die die Platte dreht — Motor, Antriebsstrecke, Teller, Tellerlager und die Zarge, auf der alles sitzt. Es hat zwei Aufgaben, die einander im Weg stehen: die Drehzahl konstant halten und die Nadel von allem freihalten, was nicht in der Rille steht. Jede Antriebsart ist eine andere Antwort auf diesen Zielkonflikt, und die beiden Kenngrößen Gleichlauf und Signal/Rumpel-Abstand messen, wie weit die Antwort im Einzelfall reicht.

Ausführliche Erklärung

Zwei Aufgaben, die einander widersprechen

Der Motor muss Kraft an den Teller bringen. Damit steht er zwangsläufig mit ihm in Verbindung — und über dieselbe Verbindung wandert alles, was der Motor an Vibration und Drehmomentwelligkeit erzeugt, in Richtung Nadel. Eine feste Kopplung hält die Drehzahl gut, überträgt aber auch die Störungen gut. Eine weiche Kopplung sperrt die Störungen aus und gibt dafür bei jedem Lastwechsel nach. Zwischen diesen beiden Polen liegt jede Bauform.

Zwei Bauteile mildern den Konflikt, ohne ihn aufzuheben. Der Teller wirkt als Schwungmasse: Seine Trägheit glättet kurze Drehmomentspitzen, bevor sie als Drehzahländerung sichtbar werden. Und das Tellerlager führt die Drehachse; jede Reibung darin ist eine Geräuschquelle unmittelbar unter der Platte. Beide Teile bestimmen mit, wie viel Störung überhaupt entsteht, bevor die Frage nach der Antriebsart beginnt.

Riemenantrieb

Der Motor steht neben dem Teller und treibt ihn über einen elastischen Riemen an, der von einer kleinen Antriebsrolle auf den Tellerrand oder einen Subteller läuft. Das Verhältnis der beiden Durchmesser setzt die Motordrehzahl auf die Solldrehzahl der Platte herunter, und die Drehzahlumschaltung geschieht entweder durch Umlegen des Riemens auf eine andere Stufe der Antriebsrolle oder elektronisch über die Motorfrequenz.

Der Riemen erledigt dabei zwei Dinge gleichzeitig. Er überträgt das Drehmoment, und er wirkt durch seine Nachgiebigkeit als mechanischer Tiefpass: Schnelle Vibrationen des Motors kommen am Teller stark gedämpft an. Genau diese Nachgiebigkeit ist zugleich der Preis. Der Teller folgt einem Lastwechsel — etwa der wechselnden Reibung der Nadel über die Plattenseite — mit Verzögerung, und die Geometrie des Riemens geht direkt in die Drehzahl ein. Rega beschreibt für ein Riemenlaufwerk, dass Rundheit und Maßhaltigkeit des Riemens nach Herstellerangabe für die Drehzahlstabilität entscheidend sind und dass die Motoraufhängung so ausgeführt ist, dass sie den Motorkörper spannungsfrei hält und die Antriebsrolle ruhig stehen lässt.

Für den Betrieb folgt daraus ein Punkt, der auf keinem Datenblatt steht: Der Riemen ist ein Verschleißteil. Er längt sich, härtet aus und verliert seine Rundheit, und die Drehzahl wandert langsam mit ihm.

Direktantrieb

Beim Direktantrieb sitzt der Teller unmittelbar auf dem Läufer des Motors. Es gibt keine Zwischenstrecke, also auch nichts, was sich längen oder verrutschen kann — die Solldrehzahl der Platte ist die Drehzahl des Motors. Damit verlagert sich die Aufgabe von der Mechanik in die Regelung: Ein Frequenzgenerator an der Motorbaugruppe meldet die Ist-Drehzahl, ein Vergleich mit einer Quarzreferenz stellt laufend nach.

Was diese Regelung leistet, steht in der Herstellerdokumentation eines Laufwerks aus der Zeit der Quarz-Direktantriebe: Der Teller erreicht die Solldrehzahl in 0,4 Sekunden, ein Lastmoment bis 2,5 kg·cm ändert die Drehzahl um 0 Prozent, und die Drift bleibt innerhalb von ±0,002 Prozent. Ein zweites Handbuch beschreibt dieselbe Regelung von der Bedienseite her: Die Quarztaste hält den Teller unabhängig von der Stellung des Pitch-Reglers auf der Solldrehzahl, und die Stroboskoppunkte am Tellerrand stehen dann still.

Der Preis dieser Bauart liegt im Ort des Motors. Er sitzt direkt unter dem Teller und damit auf dem kürzesten Weg zur Nadel; was er an Vibration erzeugt, hat keine nachgiebige Strecke mehr vor sich. Dazu kommt die Regelung selbst: Sie arbeitet in Nachstellschritten, und jeder Schritt ist eine kleine Drehzahländerung.

Reibrad als historische Form

Die älteste der drei Bauformen setzt ein gummibereiftes Rad zwischen die abgestufte Motorwelle und den Innenrand des Tellers. Die Stufe, auf der das Rad läuft, wählt die Drehzahl. Die Kopplung ist die starrste von allen drei Bauarten, entsprechend hoch sind Drehmoment und Anzugsverhalten — und entsprechend kurz ist der Weg, den Motorgeräusch bis zum Teller zurücklegt. Das Rad selbst altert: Es wird hart und verliert seine Rundheit, und beides erhöht mit den Jahren die eingekoppelte Störung. Im heutigen Neugerätebau spielt die Bauform keine Rolle mehr, in Bestandsgeräten begegnet sie regelmäßig.

Gleichlauf: was gemessen wird

Gleichlauf beschreibt, wie weit die Momentandrehzahl um ihren Sollwert schwankt. Weil die Tonhöhe eines abgetasteten Signals unmittelbar an der Drehzahl hängt, wirkt jede Schwankung als Frequenzmodulation des gesamten Programms: Die Tonhöhe wandert. Langsame Schwankungen heißen Wow, schnelle Flutter — im Deutschen Jaulen und Flattern.

Wie störend eine Schwankung ist, hängt von ihrer Rate ab, und deshalb misst man sie nicht roh. Die Norm dafür ist IEC 60386 aus dem Jahr 1972, weiterhin gültig: Sie beschreibt die Messung von Geschwindigkeitsschwankungen mit der bewerteten Spitzenwertmessung und legt die Eigenschaften der Messeinrichtung fest. IEC 60098 — die Norm für Schallplatten und die Geräte, die sie abspielen — verweist normativ darauf und regelt in § 10.2.4 die Messung der Gleichlaufschwankungen am Wiedergabegerät; Anhang B legt normativ fest, welche Messschallplatten dafür in Frage kommen.

Vom Gleichlauf zu trennen ist die mittlere Abweichung von der Solldrehzahl, die dieselbe Norm in § 10.2.3 getrennt regelt. Ein Laufwerk, das dauerhaft ein halbes Prozent zu schnell läuft, klingt gleichmäßig einen Hauch zu hoch — unangenehm für jeden, der mitspielt, aber ruhig. Ein Laufwerk mit deutlich kleinerer, dafür schwankender Abweichung klingt unruhig. Zwei verschiedene Eigenschaften, zwei verschiedene Messungen, und nur eine davon ist der Gleichlauf.

Rumpeln: Signal/Rumpel-Abstand

Rumpeln ist die tieffrequente Störung, die aus Motor, Lager und Antriebsstrecke über das Gehäuse bis zum Tonabnehmer wandert. Sie erreicht die Nadel als Körperschall, und die Nadel tastet sie mit derselben Sorgfalt ab wie die Rille. Die zugehörige Kenngröße ist der Signal/Rumpel-Abstand: der Abstand zwischen einem Bezugssignal und der Störung, in Dezibel.

IEC 60098 regelt das Verfahren in § 10.2.6 und stellt ihm einen eigenen normativen Anhang zur Seite. Dieser Anhang C legt drei Dinge fest: das Messgerät, die Messschallplatte und eine Dämpfungskurve für das Rumpelmessgerät. Diese Kurve ist der Grund, warum es zu einem einzigen Laufwerk zwei Rumpelwerte gibt. Der unbewertete Wert zählt jede Störfrequenz voll mit; der bewertete Wert wichtet sie danach, wie empfindlich das Ohr im jeweiligen Frequenzbereich ist, und fällt deshalb im tiefsten Bereich deutlich milder aus. Wie groß der Unterschied ausfällt, zeigt die Dokumentation eines Quarz-Direktantriebs, die beide Zahlen nebeneinanderstellt: −56 dB unbewertet und −78 dB bewertet, für dasselbe Gerät und dieselbe Messung.

Ein Teil des Rumpelns wird auf dem weiteren Weg noch gedämpft. Die RIAA-Wiedergabekennlinie läuft unterhalb der Zeitkonstante von 3180 µs in ein Plateau und hebt sehr tiefe Anteile nicht weiter an; die Herleitung dazu steht unter Phono-Vorverstärker und RIAA-Entzerrung. Das entlastet die Kette, ersetzt aber kein ruhiges Laufwerk — was die Nadel bereits als Auslenkung aufgenommen hat, ist Teil des Signals.

Was eine Datenblattzahl aussagt

Für ein und dasselbe Laufwerk stehen in derselben Herstellerunterlage drei Gleichlaufwerte: 0,008 Prozent nach der bewerteten Effektivwertmethode, 0,025 Prozent nach der japanischen Norm JIS C5521 und ±0,035 Prozent als bewerteter Spitzenwert nach dem IEC-Verfahren. Zwischen der kleinsten und der größten dieser Zahlen liegt mehr als der Faktor vier, und keine davon ist falsch. Sie beantworten drei verschiedene Fragen an dieselben Messdaten.

Dieselbe Unterlage hält in einer Fußnote fest, wofür die Werte gelten: für das Laufwerk allein, ohne Platte, Tonabnehmer und Tonarm, einschließlich Teller — und abgenommen am eingebauten Frequenzgenerator der Motorbaugruppe. Der Wert beschreibt damit die Drehbewegung selbst und nicht das, was am Ausgang eines vollständigen Plattenspielers ankommt.

Andere Angaben nennen weniger. Eine aktuelle Handbuchzeile lautet „< 0,2 % WRMS (33 RPM) at 3 kHz", die Zeile darunter nennt einen Störabstand von mehr als 50 dB ohne Angabe einer Bewertung. Der Gleichlaufwert ist damit einzuordnen, der Störabstand nicht: Ohne die Bewertung fehlt genau die Angabe, die im belegten Beispiel 22 dB Unterschied ausgemacht hat.

Vier Fragen machen eine Zahl vergleichbar: Nach welcher Methode wurde gemessen — Spitzenwert, Effektivwert oder JIS? Wurde bewertet? Woher kam das Signal — von einer Messschallplatte oder vom Drehzahlgeber des Motors? Und was gehörte zur Messkette? Fehlt eine dieser Angaben, ist die Zahl kein Vergleichsmaßstab, sondern eine Einzelaussage.

Häufiges Missverständnis

Die verbreitetste Erzählung macht aus der Antriebsart eine Rangfolge: Direktantrieb rumple, Riemenantrieb sei die audiophile Lösung — oder, je nach Lager, Riemenantrieb sei bequem und Direktantrieb präzise. Beide Fassungen verwechseln den Weg mit dem Ergebnis. Die Antriebsart legt fest, wo die Störung entsteht und welchen Weg sie zur Nadel nimmt. Wie laut sie dort ankommt, entscheiden Motorgüte, Lager, Gehäuseaufbau und Aufstellung — Merkmale, die es in beiden Bauformen in jeder Ausprägung gibt. Die Erzählung stammt aus einer Zeit, in der Direktantriebe neu waren und Riemenlaufwerke die etablierte Bauform; sie beschreibt Marktstände von damals und keine Eigenschaft der Technik.

Der zweite Irrtum betrifft die Masse: Ein schwerer Teller mache den Gleichlauf gut. Die Trägheit glättet kurzzeitige Drehmomentspitzen, und insoweit hilft sie. An einer dauerhaft falschen mittleren Drehzahl ändert sie nichts, gegen ein geräuschvolles Lager richtet sie nichts aus, und sie belastet dieses Lager stärker als eine kleinere Masse. Wer Masse gegen Gleichlauf aufrechnet, rechnet mit einer Größe, die nur einen Teil der Kenngröße beeinflusst.

Der dritte Irrtum liest den Gleichlaufwert im Prospekt als Note. Zwei Zahlen, die nach verschiedenen Verfahren entstanden sind, sagen über die Rangfolge zweier Geräte nichts aus; für ein einziges Laufwerk sind belegt drei verschiedene Zahlen im Umlauf.

Nicht zu verwechseln mit

• Tonarm: Er führt den Tonabnehmer über die Platte. Seine Geometrie und seine mechanische Paarung mit dem Tonabnehmer sind eigene Themen und stehen dort.
• Tonabnehmer: MM und MC: der Wandler am Ende des Arms. Er nimmt auf, was das Laufwerk ihm vorlegt.
• Phono-Vorverstärker und RIAA-Entzerrung: die Elektronik dahinter. Sie hebt das Signal an und stellt die Frequenzverteilung wieder her.
• Mittlere Abweichung von der Solldrehzahl: eine konstante Abweichung von der Solldrehzahl. Der Gleichlauf beschreibt die Schwankung um den erreichten Wert; beides misst dieselbe Norm getrennt.
• Grundgeräuschpegel der Elektronik: elektrisches Rauschen im Verstärkerzug. Rumpeln entsteht mechanisch und wird von der Nadel abgetastet — es ist zu diesem Zeitpunkt bereits Teil des Signals.
• Entkopplung des Geräts vom Möbel: Sie hält Störungen von außen ab. Die Entkopplung des Motors im Gerät hält Störungen von innen zurück; beide Wege enden an derselben Nadel.

In der Planung

Ein Kunde nennt beim ersten Gespräch bereits die Bauart: „Direktantrieb, das ist ja das Präzisere." Damit ist ein Gerät benannt, bevor zwei Fragen gestellt sind.

Die Konzeptfrage betrifft den Aufstellort. Ein Plattenspieler ist das einzige Gerät der Anlage, das mechanisch mithört: Was durch Dielen, Regalböden und Wände läuft, erreicht die Nadel auf demselben Weg wie das Rumpeln des eigenen Motors. Steht die Anlage auf einem schwingenden Holzboden, arbeitet ein Subwoofer im selben Raum oder führt ein Laufweg direkt am Möbel vorbei, dann bestimmt die Aufstellung mehr über das Ergebnis als die Antriebsart — und zwar bei jeder Bauform gleichermaßen. Diese Frage wird zuerst beantwortet, weil sie über das Möbel entscheidet und nicht über das Gerät.

Erst danach kommt das Verfahren, und die Frage dahinter ist eine Betriebsfrage: Wird der Teller während des Betriebs belastet? Wer Platten auf dem Teller reinigt, häufig zwischen Drehzahlen wechselt oder den Spieler im DJ-Betrieb anfasst, braucht eine Drehzahl, die gegen Lastmomente stehen bleibt — das leistet eine geregelte Direktantriebs- Konstruktion konstruktionsbedingt besser. Wer eine Plattenseite am Stück hört und den Teller dabei nicht anfasst, hat diesen Bedarf nicht, und die entkoppelnde Wirkung eines Riemens wird zum stärkeren Argument.

Zum Gerät geht es zuletzt, und dann mit den vier Fragen nach Methode, Bewertung, Signalquelle und Messkette im Gepäck. Umgekehrt herum — erst das Gerät, dann der Aufstellort — endet der Weg regelmäßig bei einem Laufwerk, dessen gemessene Qualität im Wohnzimmer nie ankommt, weil das Möbel sie vorher aufbraucht.

Verknüpfte Inhalte

Wie das Laufwerk in die Kette aus Tonarm, Tonabnehmer, Entzerrung und Vorverstärkung eingreift und welche Entscheidungen an den Übergängen fallen, beschreibt das Kapitel Vinyl und analoge Quellen des HiFi-Guides. Die Führung des Abtasters behandelt Tonarm, die Wandlung selbst Tonabnehmer: MM und MC und die Elektronik dahinter Phono-Vorverstärker und RIAA-Entzerrung. Warum eine Störung überhaupt über feste Körper zur Nadel gelangt, erklären Körperschall und Entkopplung; warum ein schwingungsfähiges Gebilde bestimmte Frequenzen bevorzugt, steht unter Resonanz. Wo der Plattenspieler in der Gerätekette sitzt, zeigt Die Audiokette.

Quellen

Geltungsbereich und Gliederung von IEC 60098 in der Ausgabe von 2020 — die Drehzahl in § 9.1, die Standard-Messbedingungen samt Messschallplatten in § 10.1, die Messverfahren für mittlere Drehzahlabweichung, Gleichlaufschwankungen, Anlaufzeit und Signal/Rumpel-Abstand in § 10.2, die normativen Anhänge B und C sowie die Herstellerpflicht zu den Angaben über das Antriebssystem in § 11.3.2 — stehen in der frei zugänglichen Vorschau der Norm und sind dort gelesen. Aus derselben Vorschau stammt der normative Verweis auf IEC 60386; Titel, Status und Geltungsbereich dieser Norm sind über die Produktseite im IEC-Webstore belegt. Die Angaben zum quarz-phasengekoppelten Direktantrieb, die drei Gleichlaufwerte, die beiden Rumpelwerte und die Fußnote zur Messbedingung stammen aus der Bedienungsanleitung eines Laufwerks dieser Bauart; die Beschreibung von Quarztaste und Stroboskop sowie die knappe Datenblattzeile ohne Bewertungsangabe aus einem aktuellen Handbuch eines Direktantriebslaufwerks. Die Angaben zur Motoraufhängung, zum Antriebsriemen und zur Bedeutung seiner Rundheit sind Angaben des Herstellers Rega.