Traçador de corbes de tubs: 10 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:18

Això és per a tots aquells entusiastes i pirates dels amplificadors de tubs que hi ha. Volia construir un amplificador estèreo de tub del qual pogués estar orgullós. No obstant això, en el curs del cablejat, vaig trobar que alguns 6AU6 només es van negar a esbiaixar on haurien de fer-ho.

Tinc una còpia del Manual del tub de recepció RCA de 1966 i he dissenyat components electrònics de tota mena durant uns 30 anys, entenc que les dades publicades en un dispositiu de vegades s’han de prendre amb un gra de sal. Però les dades de tubs publicades en aquests llibres no són sens dubte cap garantia de comportament en un circuit real per a cap exemplar.

M'agraden els gràfics familiars de les petites corbes de plaques, com a la imatge superior, al llibre, i això és el que volia veure pels tubs que tenia. Mitjançant un provador de tubs, fins i tot un d’alta qualitat i ben calibrat només us proporcionarà un punt de dades en una corba de plaques d’aquesta família. I ni tan sols sabeu de quina corba es tracta. No és molt il·luminador. Comprar un traçador de corbes al mercat pot ser car i rar (és possible que trobeu un TEK 570 antic a EBAY un cop a l'any per 3000 $ o més) i trobar-ne un localment.

Així que vaig decidir construir-ne un. P. S. He completat algunes millores d’aquest TCT aquí:

Pas 1: el disseny del circuit

Necessitava un circuit que fos relativament senzill, però que proporcionés una tensió elevada de la xarxa i de la pantalla, així com una tensió de la xarxa de control escalonat amb passos de ½ V, 1V cadascun, etc. un bobinatge del transformador d’alta tensió ja que em vaig adonar que el corrent de la placa seguiria el mateix camí característic que puja per l’ona que baixant. La forma d'ona no ha de ser precisa, calibrada ni cap forma particular, sempre que augmenti i baixi de manera no brusca. Ni tan sols havia de tenir la mateixa forma constantment cada vegada que pujava o baixava. La forma de la corba resultant està determinada únicament per les característiques del tub sotmès a prova. Això va eliminar qualsevol necessitat d'un generador de rampa d'alta precisió, però encara necessitava adquirir el transformador per a això …

Volia tenir diverses preses de tub per als diferents tipus de bases existents, però finalment em vaig instal·lar en quatre preses de miniatura de 7 i 9 pins més octals. També he inclòs un endoll de 4 pins per permetre provar tubs rectificadors antics.

El generador de biaixos esglaonats és un convertidor digital-analògic tipus escala R-2R de 4 bits, format per un comptador avançat per l’ona de 60 Hz d’un altre bobinat del transformador.

El voltatge del filament provenia d’un transformador extret d’un antic comprovador de tubs ReadRite dels anys 40 que proporcionava moltes tensions de filament d’1,1 V a 110 V I un interruptor per seleccionar-los.

Trobar un mètode de commutació per adaptar-se a tots els pin-outs de base de tubs diversos i diversos va resultar inútil en el millor dels casos, així que vaig evitar tot el problema i vaig utilitzar cables de connexió amb cada pin numerat i cada senyal de la unitat que portava als connectors de plàtan de 5 vies. Això em va donar la màxima flexibilitat de connexió i em va evitar que em mentalitzés intentant esbrinar un bon mètode de commutació.

Finalment, la preocupació més gran va ser mesurar el corrent de la placa. No he mesurat el corrent del càtode, ja que és la suma de TOTS els corrents d’elements, inclosa la quadrícula de la pantalla. El lloc on es mesura el corrent de la placa (a la placa) es va elevar a uns 400 V a la part superior de l'ona. Per tant, després de dividir el voltatge de la placa fins a 0-6 V amb un divisor de resistències perquè els circuits integrats OP-AMP poguessin treballar amb ell, es necessitava un amplificador diferencial de gran guany molt ben equilibrat. El LMC6082 de doble precisió OP-AMP ho va fer molt bé i per arrencar el seu abast de senyal inclou terra per poder connectar-lo com a subministrament únic.

Tant les lectures de corrent com de tensió de placa es van emetre en connectors BNC a un oscil·loscopi que funcionava en mode A-B, de manera que el gràfic final d’aquestes dues quantitats es podia representar l’un contra l’altre.

Algunes persones han escrit demanant una còpia clara de l'esquema, ja que el que apareix era força difús. L'he eliminat i l'he substituït per una versió PDF. La línia verda inclou tot el circuit a la petita placa de circuit cablejat a mà. Un parell de parts del circuit s’amplien al pas 7.

Hi va haver un parell de sorpreses a la construcció i en parlaré més endavant.

Pas 2: realització del tauler frontal

Vaig decidir que el construiria sobre un panell de bastidor d'alumini de 19 "x 7" x 1/8 "thk que, de casualitat, tenia al voltant. Posteriorment el recolzaria una caixa de fusta feta amb prestatges de ferralla.

La primera foto de dalt mostra algunes de les parts principals col·locades al tauler per determinar una bona disposició. L’ampli espai obert representa on es posaria un PCB cablejat a mà en separadors. Es van intentar diversos arranjaments. Després de cobrir tot el panell amb cinta adhesiva per a pintors i marcar els punts de perforació (tot el que tenia era un parell de punxons de xassís Greenlee i una petita perforadora per fer forats), vaig perforar tots els forats. Nota: comenceu sempre per un petit forat pilot (1/16”), fins i tot en alumini, i treballeu fins a la mida més gran. Vaig utilitzar tres mides de broca per fer els forats de 1/2 dels connectors de plàtan. L’ús d’un punxó central també és una bona idea.

A la imatge, una bobina de filferro representa el commutador de tensió del filament, ja que encara no estava separat del transformador.

En aquest punt es van perforar forats per a dos transformadors.

El forat més difícil de fer va ser el forat de 9 clavilles, ja que no tenia cap punxó d’aquest diàmetre, però vaig haver d’utilitzar el forat de clavilla de 7 clavells i arxivar-lo a la mida més gran. Allò era una feina.

L’únic forat rectangular era per a l’interruptor d’alimentació. També es va llançar des d’un forat rodó.

Pas 3: Muntatge del tauler

El primer que s’havia de fer abans que hi hagués parts era etiquetar tants dels elements del tauler com pogués abans de muntar-ne cap. Això es va fer amb algunes antigues lletres LetraSet de transferència que quedaven dels dies escolars. Fins on sé, això només es pot comprar a Anglaterra actualment. Després el vaig cobrir amb tres capes de recobriment transparent Varathane amb esprai. No sé fins a quin punt serà tan durador amb el pas del temps, però fins ara bé … Els passos del commutador de filament es van fer més tard a mà, ja que no tenia cap lletra de mida adequada.

El portafusibles de color beix clar es troba a la part superior dreta, a prop del forat d’entrada d’energia per on va el cable. A sota hi ha el llum pilot de neó i l’interruptor ON-OFF. Podeu notar o no que el commutador sembla estar en posició cap amunt, però de fet diu OFF. Aquest commutador és un interruptor d’alimentació DPST anglès. Tots els interruptors d’alimentació que hi ha són UP = OFF / DOWN = ON no com a Amèrica del Nord, on és al revés. La lògica que s’utilitza a l’hora d’establir el codi elèctric per als commutadors ON / OFF és que quan un cau accidentalment contra un commutador és més probable que apliqui força cap avall que força cap amunt i, per tant, es consideri més segur si el que estigui controlat per aquest commutador s’APAGA i no s’activa.. No tinc ni idea de per què Anglaterra és viceversa, però el canvi m'ha agradat de totes maneres. Quan es llança, dóna un "Thunk" molt sòlid.

El commutador G2 V permet seleccionar el voltatge subministrat a la xarxa de pantalla. Això es convertiria més tard en una olla. El commutador G1 Step selecciona la mida del pas de graella (actualment), passos de ½ V de 0 a -7,5V o passos de 1V de 0 a -15V. Els dos connectors BNC etiquetats com a H i V són senyals verticals i horitzontals cap a l’objectiu. El connector G BNC és la forma d'ona de la unitat de xarxa de manera que es pot veure si es desitja. Els voltatges de la unitat són els connectors de banana vermells de 5 vies i els negres, per descomptat, estan connectats als pins de sòcol. Tots els pins de sòcol numerats corresponentment estan en paral·lel.

El botó PUSH TO TEST tanca la connexió a la placa del tub que s’està provant de manera que només estarà corrent quan se li demani. No té cap sentit donar l’esquena només per saber només per olor que alguna cosa no està bé. (No seria la primera vegada per a mi.)

Pas 4: Muntatge de la placa de circuit

El tauler és un tros de fibra de vidre perforada d’uns 2 "x 5". Vaig fer una suposició quant a la mida del tauler i vaig començar a enganxar-hi parts. El meu mètode és construir una mica - provar-lo - construir una mica més - provar-lo, etc. Això evita que una part / circuit dolent en destrueixi molts més amb tot en un instant. Les tires terminals de cargol es mantenen al seu lloc amb cola epoxi de dues parts, ja que no hi ha cap circuit de coure a la part inferior per soldar-lo, com és el cas habitual.

El circuit es va cablejar a mà mitjançant la tecnologia PTP. Aquesta és la tecnologia “punt a punt”. Cru, però qualsevol sigla fa que soni d'alta tecnologia, oi? Just a l'esquerra del petit dissipador de calor es poden veure dues resistències idèntiques d'1megohm. Això és el que vaig utilitzar per primera vegada per a les resistències de caiguda de tensió de corrent de placa R3 i R4. Com es veurà al pas 7, es van haver de substituir. El circuit no és bonic a la part inferior, però llavors no anava per la pulcritud en aquest pas.

Pas 5: O sí … els cables de pegat

Vaig tallar alguns cables de prova de metres inutilitzables en longituds d’aproximadament 7”i vaig soldar taps de plàtan als dos extrems. Aquests cables estan fets amb un gran cable flexible que hauríeu de fer un llarg camí per comprar. Els endolls: un de vermell i un de negre com podeu veure. El vermell és per a l'extrem de la unitat i el negre per a l'extrem del connector del pin del sòcol, no importa, però semblava millor que coincideixin amb els colors dels connectors que tenia. Sóc tan conscient de la moda.

Sabent que hauria de ser capaç de confirmar el calibratge de mesurament del corrent de la placa amb un mètode completament diferent, vaig fer un pegat per al càtode amb una diferència. Ho mostro amb una caixa petita amb un interruptor. Dins de la caixa hi ha una resistència de 10 Ohm que es pot canviar al circuit o sortir-ne. La "unitat" del càtode és en realitat només connexió a terra (0V). Quan la resistència es commuta "dins" es pot posar un abast a l'extrem del càtode del pegat i es pot mesurar el corrent de càtode real d'un triode per confirmar el dibuix de la seva placa. Això suposa que la xarxa sempre està a una tensió negativa. Normalment, la resistència es commuta "fora". Quan es commuta l'interruptor cap endavant i cap enrere durant una prova, es pot veure la diferència de corrent de la placa amb tota la família de corbes que canvien una mica cap amunt i cap avall. L’efecte és tan reduït (potser del 2 al 4%) que no té cap diferència real pel que sigui el motiu de mesurar el tub, però il·lustra que fins i tot una resistència de 10 Ohm al càtode pot fer un canvi visible.

Pas 6: Casar-se amb la placa de circuits amb la resta

La placa utilitza terminals de cargol per connectar els cables de manera que pugui treure la placa per fer-ne més canvis / canvis després de provar-ne parts. El vaig posar en separadors articulats per un extrem i rectes a l’altre extrem per poder aixecar-lo per accedir a l’altre costat per realitzar mesures o canvis ràpids sense necessitat de desconnectar un milió de cables.

En la seva major part, la calor no era una preocupació, però vaig posar el regulador positiu de baixa tensió en un petit dissipador de calor per seguretat. Aquests reguladors de 3 terminals com el 7805 que he utilitzat poden dissipar aproximadament 1 watt sense dissipador de calor, però sempre és bo mantenir les coses fresques quan hi hagi alguna possibilitat de fer-ho a un preu més baix. El seu terminal de terra està esbiaixat fins a + 10V amb un transistor 2N3906 i un parell de resistències. Això dóna el + 15V que funciona l’amplificador diferencial. Aquesta és una bona manera d’obtenir qualsevol voltatge que vulgueu d’un d’aquests reguladors habituals. La variabilitat o la programabilitat es poden obtenir de la mateixa manera utilitzant un pot o un convertidor D / A en lloc d’una de les resistències. Atès que Xfrmr disposa de diverses tensions de corrent altern, va ser fàcil triar un voltatge per a aquest regulador. 25V ho era. I com que extreu tan poca correcció de mitja ona, va funcionar bé per subministrar el regulador.

Com es pot veure a la imatge, vaig començar a encaixar el cablejat en lloc d’agrupar-los tots amb llaços de plàstic. Sempre he admirat l’aspecte d’un arnès ben encaixat i volia provar-ho aquí, però no hi havia cap cordó en cap lloc. Potser alguns sabreu on es pot tenir. Vaig utilitzar un fil de brodat suggerit per la meva dona que va tirar un tros de cera. Vaig utilitzar els nusos de cordó estàndard per al meu arnès. Per a aquells que estiguin disposats a aprendre aquest art arcà, el "cordó de cordó" de Googling presenta un parell de llocs d'interès.

L’antic corrector de tubs ReadRite tenia un interessant mètode de calibratge. Posant els extrems d’una olla de ceràmica a través d’una part del bobinatge primari i connectant l’eixugaparabrises a la font de tensió de línia, es podria ajustar la tensió en què funcionava el comprovador per sobre o per sota del nominal per tenir cura de les variacions locals de tensió a la paret que puguin passar de tant en tant. (Recordeu que aquest material va ser dissenyat i utilitzat durant l'època de la Segona Guerra Mundial.) Bé, aquest pot només s'havia d'incloure aquí ja que el transformador va ser dissenyat de manera que cap dels dos extrems d'aquesta bobina estigués a la tensió nominal de la línia i, per tant, no es pogués utilitzar com és. Aquella olla, que s’escalfa força, es pot veure com l’objecte blanc que sostenen els fleixos metàl·lics perforats a prop del transformador.

Quan vaig arribar a descobrir quins eren els cables anònims de l’antic transformador de filament ReadRite, vaig descobrir, per descomptat, que tenia un bobinatge d’alta tensió. Per tant, la meva font de tensió de la placa es va solucionar i vaig eliminar un transformador.

Pas 7: una mica més sobre el circuit

El generador de biaixos: per mantenir les coses relativament senzilles i de baix corrent, es va utilitzar una lògica CMOS de la sèrie 4000. Aquestes coses que eren omnipresents als anys vuitanta funcionaran en qualsevol voltatge de 3V a 18V. Això vol dir que la potència pot estar a qualsevol punt d’aquest rang, pot canviar si cal i, de fet, funcionarà fins i tot si hi ha una gran quantitat d’ondulacions o altres sorolls. És ideal per a aplicacions amb bateria. Encara es pot tenir en qualsevol dels punts de venda habituals (Mouser, Digi-Key, etc.) encara que no estiguin fabricant tots els tipus que solien fer. També s’acosta al poder a la gatzoneta. Per tant, vaig utilitzar un comptador de 4040 de 12 bits que tenia al voltant com a comptador de 4 bits per al pas del voltatge de biaix. Es canvia la mida del pas canviant la tensió del rail d’alimentació. Com que la tensió de polarització del tub ha de ser negativa, el comptador funciona entre terra com el seu rail positiu i un rail negatiu per a l'altre extrem. El pin "VDD" es posa a terra. Un TIP 107 amb una xarxa de polarització similar al 7805 subministra els volts de subministrament menys al xip “VSS”. Un interruptor muntat al tauler amb olles per a cada gamma calibra el biaix màxim generat. El comptador impulsa una escala de resistència R-2R barata per fer un simple convertidor Dig-Analog i després sortir al connector de plàtan.

L’amplificador de corrent de placa: atès que el corrent de placa es percep amb una resistència de 100 Ohm, R1 en sèrie amb la placa, la seva tensió s’eleva a uns 400V. Es va fer més petit amb dos divisors de resistències, un per a cada extrem de la resistència de 100 Ohm. Es mostra com R3, R4, R5. R6 a l'esquema i al pot de valor reduït i situat a prop del botó Push To Test de l'esquema. El pot equilibra aquests dos divisors de manera que la sortida de l'amplificador llegeix zero quan circula zero corrent a la placa del tub. Primer vaig fer servir algunes resistències antigues de gran valor per al R3, R4, però quan el vaig provar, les corbes semblaven més globus de paraules que línies simples. Inclou una foto del que vaig veure. També podeu veure que la pantalla està una mica triturada a la línia de base. Vaig canviar aquestes resistències per unes resistències més modernes del 5% i les vaig tornar a calibrar. El mateix, però una mica menys. Cada corba de la pantalla triga 1/120 segons a traçar-se, amb el punt d'abast primer pujant per la corba i després tornant a baixar de la mateixa manera. Però entre aquestes dues excursions, la resistència s’escalfaria i es refredaria prou per canviar-ne el valor. Les resistències canviaran de valor en funció de la temperatura, no gaire, però ho faran. No pensava que pogués passar tan de pressa, però canviar-los de nou a un 1% de tipus de pel·lícula metàl·lica va solucionar en gran mesura el problema.

L'amplificador és un amplificador diferencial convencional que s'utilitza per a la instrumentació, però amb un commutador alternatiu de canvi de guany per donar-li dos rangs de sortida i dos pots per al calibratge del rang. Això proporciona escales de sortida de 2V / 1mA i 2V / 10mA.

El circuit d’unitat de la xarxa de la pantalla és simplement una olla filtrada penjada de la font de tensió de la placa rectificada amb un transistor d’alta tensió com a seguidor d’emissor per conduir la tensió al connector de plàtan. El filtre és bastant lent i triga un parell de segons a instal·lar-se quan es mou el pom de les olles.

Pas 8: operació

L’he encès.

Després que el fum s’acabés … el circuit funcionava sorprenentment. Vaig trobar que el balanç de l'amplificador diferencial necessitava uns 20 minuts de temps d'escalfament per assentar-se bastant bé. Passat aquest temps, el pot d'equilibri de 25 Ohm va necessitar ser ajustat per donar una línia molt horitzontal a l'objectiu quan no flueix cap corrent de placa. Després d'un temps d'ajustar-ho al tauler cada vegada que feia servir la unitat, es traia al tauler i apareix com el pom marró de mida mitjana a prop dels connectors de plàtan vermells. No sé per què no ho vaig fer abans.

Es mostren un parell de captures de pantalla de les corbes obtingudes.

Atès que cada corba de la pantalla es genera en 1/60 de segon i hi ha 16 per escanejar abans que es repeteixi, les exploracions arriben a aproximadament 4 exploracions per segon. Aquest parpelleig funciona però no és realment divertit en intentar fer una mesura. Una solució és capturar cada parcel·la amb una exposició molt llarga a la càmera. O … utilitzeu un abast d'emmagatzematge. El que veieu és un vell però bo: un àmbit d'emmagatzematge analògic HP 1741A amb persistència variable. La pantalla florirà al cap d’un temps, però durant uns 30 segons presenta un gràfic molt visible. Emmagatzemarà una pantalla sense visualitzar durant hores. Va bé.

Es presenten plans de corbes per a un pentode 6AU6A i un triode 6DJ8. El 6DJ8 té factors d’escala de 50V / divisió horitzontalment i 10 mA / divisió verticalment, mentre que el 6AU6A té un factor d’escala de 50V / divisió horitzontalment i 2,5 mA / divisió verticalment. Aquests factors d'escala són una combinació del rang de sortida del traçador de corbes i la sensibilitat vertical marcada a l'abast. El zero en tots els casos és l’angle inferior esquerre de la pantalla. Es van prendre simplement mantenint la càmera a prop de la pantalla de l’objectiu. Després de suportar-ho durant un temps, vaig decidir fer una acció dràstica i vaig adoptar un mètode realment cursi per subjectar la càmera connectada a l’objectiu … més lligadors de lampistes. La càmera s'hi munta amb un cargol curt d'1 / 4 per la part inferior al forat de muntatge. Tenir com a objectiu la càmera equivalia a torçar la corretja a la dreta. Viouslybviament, no puc mostrar la càmera en aquest muntatge, ja que era necessària per fer el tret.

Pas 9: el quadre i l'article final

La caixa, com totes les altres parts d’aquest projecte, es va ajuntar amb material de rebuig a mà. És una senzilla caixa de quatre cares sense peus de cautxú inferiors però cargolats. Les peces eren motoserres tallades en una prestatgeria de tauler de partícules de recanvi que tenia 3 costats coberts amb la mateixa xapa que els costats superior i inferior. Els talls es van fer tenint en compte que les vores amb xapa haurien de mostrar-se a la part frontal de la caixa. La vora sense tapar es va mostrar ineludiblement a la part posterior i inferior. Les peces es mantenen juntes amb cargols de taulers de partícules deixats en alguns armaris de cuina Ikea de fa 10 anys. Els capçals de cargol es cobreixen amb tapes de cargol de plàstic blanques de la mateixa font i després es pinten de negre amb un marcador permanent. La caixa va trigar aproximadament 2 hores i mitja a fer-se.

Pas 10: Finalment

La unitat ha respost a les meves preguntes sobre la polarització de 6AU6As i m’ha permès ajustar el disseny del meu amplificador per tenir en compte els tubs vells. En poques paraules, tenen una conducta més deficient a mesura que envelleixen.

Obbviament, la unitat es podria millorar amb més campanes i xiulets. Seria bo tenir un mesurador de tensió del panell digital que indiqui el voltatge de la xarxa de la pantalla marcat amb aquest comandament, entre d'altres. També hi ha més i més rangs de biaix de control de graella o mides de pas. I mentre ens dediquem a això, què tal capturar la trama a la memòria interna perquè pugui ser pujada a un PC. Potser el traçador de corbes podria estar basat en Windows i incloure un ratolí. Després es podrien fer proves des de qualsevol lloc amb connexió a Internet. O potser no. P. S. He completat un parell de millores d’aquest TCT aquí: