唱片上的声槽是一根连续不断的阿基米德螺线，由于螺距很紧，可以近似地看成是若干个套叠在一起的同心圆。唱片的半径跟每个同心圆都有交点，通过这些交点可以作出若干条相互平行的切线。灌唱片时，刻纹头水平方向的轴线始终跟这些切线保持平行，因此，朝着圆心自外向内移动的刻纹刀轨迹必然是与半径吻合的一根直线。播放唱片时，唱头上针尖的运行轨迹也应该是与之相符的一根直线，针尖无论处在轨迹上哪一点，唱头水平方向的轴线都应该跟这一点的切线相重合，这是理论上的最佳循迹状态。
用以固有唱头并使针尖能在适当压力下正确循迹的装置称为唱臂（Tonearm）。唱臂分横行式和旋转式两种。横行式唱臂在移动时，针尖的轨迹是一条沿着径向伸展的直线，而旋转式唱臂上的针尖却是走着一条弧线。
旋转式唱臂工作时绕着一个固定的支点转动，位于唱臂前端的针尖移动时的轨迹是一段圆弧，从而使唱头里针杆的水平振动方向跟声槽的水平刻录方向大不一样，形成水平循迹误差（Horizontal tracking error），由此而引起的音质劣化现象叫做水平循迹误差失真，导致这种失真的根本原因是唱片录、放轨迹形状上的分歧。
从唱臂的支点到针尖画一根直线，该线与针尖所在部位的声槽切线之间夹角称为水平循迹误差角（见图），这个角度越小，唱片播放时的失真也越小。
早期的旋转式唱臂曾一度做成直杆状，即将唱头与唱臂安装在同一根水平轴线上，欲使针尖轨迹近似直线的办法是增加唱臂的长度。从几何学原理得知，唱臂越长，水平循迹误差角便可小到忽略不计，然而臂身太长，运转既不灵活，操作也不方便。以后在实践中获知，改变唱臂旋转支点的安装位置亦可减小循迹失真，圆弧的延伸线无需跟唱片的圆心相交，稍许超前1～2cm可使水平循迹误差角在整个放唱过程中顶多只有±4°的变化。继而又发现若将唱头稍向内侧偏置，即便是25cm长的普通唱臂也能做到水平循迹误差角小于±1°。唱头偏置的程度由偏置角的大小来衡量。偏置角的定义如下：从针尖到唱臂的支点之间画一根直线，该线与唱头水平轴线之间夹角即为偏置角。
旋转式唱臂的支点轴承应该保证臂身在其工作范围内活动时，无论横向或纵向旋转都能自由自在地毫无阻滞。近代的唱头，针压越做越轻，因而对唱臂支点的旋转灵敏度要求也越来越高。为了降低摩擦系数，除了通常使用的滚珠轴承外，有些唱臂还采用三角刀口、万向支架、单点尖顶等多种形式的支承结构。提高旋转灵敏度的另一重要途径是减小唱臂的转动惯量，转动惯量跟长度和质量有关，臂身越短越轻则转动惯量也越小。缩短臂身的尺寸受到使用上的限制，故而优质唱臂皆在材料强度和结构设计方面下工夫，把臂身造得刚性既好，份量又轻。不管是采用哪种支承结构的旋转式唱臂，安装时都应力求让负责纵向转动的水平轴承跟唱盘上的唱片保持同一个水平面，这种装法的好处在于遇到微带翘曲的唱片时，针尖在声槽中运行的相对速度变化最小。
任何物体均有其固有的谐振频率，当谐振频率接近驱动唱盘的电动机振动频率时，会使唱盘的噪声电平剧烈增长。如果谐振频率落在声频范围以内，非但严重影响音质，而且容易因声反馈或其他外界振动的刺激而诱发机震现象，因此，唱臂的谐振频率必须做到20Hz以下，考虑到翘曲唱片的起伏频率约为4Hz，一些品质优良的唱臂大都把谐振频率设计在5～12Hz之间。增加唱臂的等效质量虽能降低谐振频率，却会使转动惯量变大而对旋转灵敏度不利，故以选用顺性较佳的唱头为好。可见，更换唱头的牌号，不仅要重新校正针压，还要留意其顺性指标。旋转式唱臂的臂身多系管状结构，在管内塞放硅橡胶或注入适量粘稠的硅脂，能显著地减弱谐振时的振幅，对仰制谐振峰很有效。用于制造臂身的材料常见的有钛、黄铜、铝合金、聚合石墨等。
横行式唱臂又称为直线平移式或线性循迹式唱臂，它最突出的优点是在整个运行过程中，唱头水平方向的轴线始终跟声槽保持正切关系，循迹误差小到忽略不计。这种唱臂可以造得十分短小。
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