Urmărește curba tubului: 10 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:47

Aceasta este pentru toți acei entuziaști și hackeri ai amplificatoarelor de tuburi. Am vrut să construiesc un amplificator stereo cu tub de care să mă pot mândri. Cu toate acestea, în timpul cablării, am constatat că unele 6AU6 au refuzat doar să părtinească unde ar trebui.

Am o copie din 1966 a manualului tubului de recepție RCA și după ce am proiectat electronice de tot felul timp de aproximativ 30 de ani, înțeleg că datele publicate pe un dispozitiv trebuie luate uneori cu un bob de sare. Dar datele tuburilor publicate în aceste cărți nu sunt cu siguranță NICIO garanție de comportament într-un circuit real pentru niciun specimen.

Îmi plac micile diagrame de familie cu curbă de plăci, ca în imaginea de mai sus, în carte și ASTA am vrut să văd pentru tuburile pe care le aveam. Folosind un tester de tuburi, chiar și unul bine calibrat, de înaltă calitate, vă va oferi un singur punct de date pe o singură curbă a plăcii în cadrul acelei familii. Și nici nu știi care este curba. Nu este foarte iluminant. Cumpărarea unui marcator de curbe pe piață poate fi scumpă și rară (este posibil să găsiți un TEK 570 vechi pe EBAY o dată pe an la 3000 USD sau mai mult) și să găsiți unul local.

Așa că am decis să construiesc unul. P. S. Am finalizat câteva îmbunătățiri la acest TCT aici:

Pasul 1: Proiectarea circuitului

Aveam nevoie de un circuit care să fie relativ simplu, dar care să ofere o tensiune ridicată a plăcii și a rețelei ecranului, precum și o tensiune a rețelei de control pas cu trepte de ½ V, 1V fiecare etc. Pentru unitatea de placă am folosit o jumătate de undă sinusoidală direct o înfășurare a transformatorului de înaltă tensiune, deoarece mi-am dat seama că curentul plăcii va urma aceeași cale caracteristică care urcă pe val ca și coborâre. Forma de undă nu trebuie să fie precisă, calibrată sau orice formă specială, atâta timp cât a crescut și a căzut într-un mod non-brusc. Nici măcar nu trebuia să aibă în mod constant aceeași formă de fiecare dată când se ridica sau cădea. Forma curbei rezultate este determinată exclusiv de caracteristicile tubului supus încercării. Acest lucru a eliminat orice nevoie de un generator de rampă de înaltă tensiune de precizie, dar totuși trebuia să achiziționez transformatorul pentru asta …

Am vrut să am mai multe prize tubulare pentru diferitele tipuri de bază existente, dar în cele din urmă m-am așezat pe patru miniaturi cu 7 și 9 pini plus prize octale. Am inclus și o priză cu 4 pini pentru a permite testarea tuburilor vechi de redresare.

Generatorul de polarizare în trepte este un convertor digital-analog tip scară R-2R de 4 biți, acționat de un contor avansat de unda de 60 Hz de la o altă înfășurare pe transformator.

Tensiunea filamentului a venit de la un transformator extras dintr-un vechi dispozitiv de verificare ReadRite din anii 1940, care furniza multe tensiuni de filament de la 1,1 V la 110 V ȘI un comutator pentru a le selecta.

Găsirea unei metode de comutare pentru a găzdui toate pin-out-urile de bază ale tuburilor diferite și diferite s-a dovedit a fi inutilă în cel mai bun caz, așa că am evitat întreaga problemă și am folosit cabluri de patch-uri cu fiecare pin numerotat și fiecare semnal de acționare adus la conectorii de banane cu 5 căi. Acest lucru mi-a oferit flexibilitatea maximă a conexiunii și m-a împiedicat să mă mentalizez încercând să dau seama de o metodă bună de comutare.

În cele din urmă, cea mai mare preocupare a fost măsurarea curentului plăcii. Nu am măsurat curentul catodic, deoarece este suma tuturor curenților elementului, inclusiv grila ecranului. Locul în care se măsoară curentul plăcii (la placă) a fost ridicat la aproximativ 400V în partea de sus a valului. Deci, după împărțirea tensiunii plăcii la 0-6V cu un divizor de rezistență, astfel încât IC-urile OP-AMP să poată funcționa cu acesta, a fost necesar un amplificator diferențial cu câștig mare, foarte bine echilibrat. LMC6082 cu precizie dublă OP-AMP a făcut acest lucru foarte bine și pentru a porni gama de semnal include masă, astfel încât să poată fi conectat ca o singură sursă.

Citirile curentului și a tensiunii plăcii au fost apoi transmise pe conectorii BNC la un osciloscop care funcționează în modul A-B, astfel încât diagrama finală a acestor două cantități să poată fi reprezentată una față de cealaltă.

Unii oameni au scris cerând o copie clară a schemei, deoarece cea care apare a fost destul de neclară. L-am eliminat și l-am înlocuit cu o versiune PDF. Linia verde cuprinde tot circuitul pe placa de circuit mic cu fir manual. Câteva părți ale circuitului sunt extinse în pasul 7.

Au existat câteva surprize în construcție și despre acestea voi vorbi mai târziu.

Pasul 2: Realizarea panoului frontal

Am decis să-l construiesc pe un panou de aluminiu de 19”x 7” x 1/8”din aluminiu pe care, întâmplător, îl așez. Ulterior, acesta va fi susținut de o cutie de lemn realizată din rafturi pentru resturi.

Prima fotografie de mai sus prezintă câteva dintre părțile majore plasate pe panou pentru a determina un aranjament bun. Spațiul deschis mare reprezintă locul în care un PCB cu fir manual ar fi pus pe standuri. Au fost încercate mai multe aranjamente. După ce am acoperit întregul panou cu bandă de vopsitor și am marcat punctele de găurit (tot ce aveam erau câteva șuruburi de șasiu Greenlee și o mică presă de găurit pentru a face găuri) am forat toate găurile. Notă: începeți întotdeauna cu un orificiu pilot mic (1/16”), chiar și din aluminiu și lucrați până la dimensiunea mai mare în trepte. Am folosit trei dimensiuni de burghie pentru a face găurile de 1/2”pentru conectorii pentru banane. Utilizarea unui pumn central este, de asemenea, o idee bună.

În imagine, o bobină de sârmă reprezintă comutatorul de tensiune al filamentului, deoarece nu era încă separat de transformatorul său.

Au fost găurite găuri pentru două transformatoare în acest moment.

Cea mai dură gaură de făcut a fost gaura cu 9 pini, deoarece nu aveam un pumn de acel diametru, dar a trebuit să o folosesc pentru gaura cu 7 pini, apoi să o depun la dimensiunea mai mare. A fost o treabă.

Singura gaură dreptunghiulară era pentru întrerupătorul de alimentare. A fost scoasă și dintr-o gaură rotundă.

Pasul 3: Asamblarea panoului

Primul lucru pe care trebuie să-l faceți înainte ca orice piesă să fie pe ea a fost să etichetați cât mai multe dintre elementele de pe panou cât puteam înainte de a monta orice piese. Acest lucru s-a făcut cu câteva litere vechi de transfer LetraSet rămase din zilele de școală. Din câte știu, acest lucru poate fi achiziționat doar în Anglia în zilele noastre. Am acoperit-o apoi în trei straturi de spray transparent Varathane. Nu știu cât de durabil va fi acest lucru în timp, dar până acum, atât de bine … Pașii de pe comutatorul cu filament s-au făcut mai târziu manual, deoarece nu aveam nici o literă de o dimensiune adecvată.

Suportul siguranței de culoare bej deschis se află în partea dreaptă sus lângă gaura de intrare a curentului unde merge cablul. Sub aceasta se află lampa pilot neon și comutatorul ON-OFF. Este posibil să observați sau nu că comutatorul pare să fie în poziția sus, dar de fapt spune OFF. Acest comutator este un comutator de alimentare DPST în limba engleză. Toate comutatoarele de alimentare de acolo sunt UP = OFF / DOWN = ON nu ca în America de Nord, unde este invers. Logica utilizată la setarea codului electric pentru comutatoarele ON / OFF aici este că, atunci când cineva cade accidental împotriva unui comutator, este mai probabil să aplice forța descendentă decât forța ascendentă și, astfel, a fost considerat mai sigur dacă orice este controlat de acel comutator este dezactivat, nu ON. Habar n-am de ce Anglia este invers, dar oricum mi-a plăcut comutatorul. Când este aruncat, acesta dă un „Thunk” foarte solid.

Comutatorul G2 V trebuie să selecteze tensiunea furnizată rețelei ecranului. Aceasta va deveni ulterior o oală. Comutatorul G1 Step selectează dimensiunea pasului grilei (în prezent) fie pași ½ V de la 0 la -7,5V sau pași de 1V de la 0 la -15V. Cei doi conectori BNC etichetați H și V sunt semnale verticale și orizontale către obiectiv. Conectorul G BNC este forma de undă a unității de rețea, astfel încât să poată fi văzut dacă se dorește. Tensiunile de acționare sunt conectorii Banana roșii cu 5 căi, iar cele negre sunt, desigur, cablate la pinii de soclu. Toți pinii de soclu numerotați corespunzător sunt în paralel.

Butonul PUSH TO TEST închide conexiunea la placa tubului supus testului, astfel încât acesta va trage curent numai când i se solicită acest lucru. Nu are rost să te întorci cu spatele doar pentru a afla doar prin miros că ceva nu este în regulă! (Nu ar fi prima dată pentru mine.)

Pasul 4: Asamblarea plăcii de circuit

Placa este o bucată de fibră de sticlă perforată de aproximativ 2 "x 5". Am făcut o presupunere cu privire la dimensiunea plăcii și tocmai am început să lipesc piese pe ea. Metoda mea este să construiesc un pic - să-l testez - să construiesc ceva mai mult - să-l testez, etc. Acest lucru împiedică o parte / circuit rău să distrugă multe altele cu totul într-o clipită. Benzi terminale cu șurub sunt menținute în poziție cu lipici epoxidic din două părți, deoarece nu există niciun circuit de cupru pe partea de jos pentru a-l lipi, așa cum este cazul obișnuit.

Circuitul a fost cablat manual folosind tehnologia PTP. Aceasta este tehnologia „punct-la-punct”. Crud, dar orice acronim îl face să pară high tech, nu? Chiar în stânga micului radiator se pot vedea două rezistențe identice de 1megohm. Acestea sunt ceea ce am folosit pentru prima dată pentru rezistențele de cădere a tensiunii curentului plăcii R3 și R4. După cum se va vedea la pasul 7, acestea au trebuit înlocuite. Circuitul nu este destul de jos, dar atunci nu mă gândeam la curățenie în acest pas.

Pasul 5: O Da … firele de patch-uri

Am tocat niște cabluri de testare inutilizabile în lungimi de aproximativ 7”și am lipit dopuri de banane lipite pe ambele capete. Aceste cabluri sunt realizate cu niște fire flexibile grozave pe care ar trebui să le parcurgi într-un drum lung pentru a le cumpăra. Fișele: unul roșu și unul negru, după cum puteți vedea. Cel roșu este pentru capătul unității, iar cel negru este pentru capătul conectorului pinului, nu că contează, dar mi s-a părut mai bine că se potrivesc culorilor conectorilor pe care i-am avut. Sunt atât de conștient de modă.

Știind că va trebui să pot confirma calibrarea măsurării curentului plăcii cu o metodă complet diferită, am făcut un patch pentru catod cu o diferență. O arăt cu o cutie mică cu întrerupător. În interiorul cutiei este un rezistor de 10 Ohm care poate fi comutat în circuit sau în afara acestuia. „Unitatea” de catod este de fapt doar conexiune la masă (0V). Când rezistorul este comutat „în”, un scop poate fi pus pe capătul catodic al patch-ului și curentul catodic real al unui triod poate fi măsurat pentru a confirma ce desenează placa sa, Aceasta presupune că rețeaua este întotdeauna la o tensiune negativă. În mod normal, rezistorul este comutat „în afara”. Când comutatorul este rotit înainte și înapoi în timpul unui test, diferența de curent a plăcii poate fi văzută cu întreaga familie de curbe care se deplasează puțin în sus și în jos. Efectul este atât de mic (poate 2-4%) încât nu are nicio diferență reală în ceea ce privește motivul măsurării tubului, dar ilustrează faptul că chiar și un rezistor de 10 Ohm din catod poate face o schimbare vizibilă.

Pasul 6: Căsătorirea plăcii cu restul

Placa folosește terminale cu șurub pentru a conecta firele, astfel încât să pot scoate placa pentru construcții / modificări ulterioare după testarea părților din ea. L-am pus pe standuri articulate pe un capăt și pe cele drepte pe celălalt capăt, astfel încât să îl pot ridica pentru accesul în cealaltă parte pentru măsurători rapide sau schimbări fără a fi nevoie să deconectez un milion de fire.

În cea mai mare parte, căldura nu a fost o preocupare, dar am pus regulatorul pozitiv de joasă tensiune pe un mic radiator pentru motive de siguranță. Acele regulatoare cu 3 terminale precum 7805 pe care le-am folosit pot disipa aproximativ 1 Watt fără radiator, dar este întotdeauna bine să păstrați lucrurile la rece atunci când există vreo șansă de a face acest lucru ieftin. Terminalul său de masă este polarizat până la + 10V cu un tranzistor 2N3906 și câteva rezistențe. Acest lucru oferă + 15V pe care rulează amplificatorul diferențial. Acesta este un mod bun de a obține orice tensiune doriți de la unul dintre regulatorii obișnuiți. Variabilitatea sau programabilitatea pot fi obținute în același mod folosind un pot sau un convertor D / A în locul unuia dintre rezistențe. Deoarece o varietate de tensiuni de curent alternativ sunt disponibile de la Xfrmr, a fost ușor să alegeți o tensiune pentru acest regulator. A fost 25V. Și, din moment ce atrage atât de puțină rectificare de curent pe jumătate de undă, a funcționat bine pentru a alimenta regulatorul.

După cum vă puteți da seama din imagine, am început să împletesc cablurile în loc să le împachetez pe toate cu legături din plastic. Am admirat întotdeauna aspectul unui ham bine dantelat și am vrut să-l încerc aici, dar nu a fost găsit nicăieri un șnur de dantelă. Poate unii dintre voi știu unde se poate ajunge. Am folosit niște fire de broderie sugerate de soția mea tras peste o bucată de ceară. Am folosit nodurile standard de dantelare pentru ham. Pentru cei care sunt dispuși să învețe această artă arcane, Googling-ul „șireturi” aduce câteva site-uri de instrucțiuni.

Vechiul verificator ReadRite pentru tuburi avea o metodă interesantă de calibrare. Punând capetele unei oale ceramice pe o parte a înfășurării primare și conectând ștergătorul la sursa de tensiune a liniei, tensiunea la care a funcționat testerul ar putea fi ajustată peste sau sub valoarea nominală pentru a avea grijă de variațiile locale ale tensiunii de perete care se pot întâmpla din cand in cand. (Amintiți-vă că aceste lucruri au fost proiectate și utilizate în epoca celui de-al doilea război mondial.) Ei bine, această oală a trebuit să fie inclusă aici, deoarece transformatorul a fost proiectat astfel încât niciunul dintre capetele acelei înfășurări a părții să nu fie la tensiunea nominală de linie și, astfel, să nu poată fi folosit ca- este. Acea oală, care se încălzește destul de mult, poate fi văzută ca obiectul alb deținut de legăturile metalice perforate de instalatori lângă transformator.

În momentul în care am ajuns să descopăr care erau toate cablurile anonime ale vechiului transformator de filament ReadRite, am descoperit, desigur, că avea o înfășurare de înaltă tensiune! Așadar, sursa mea de tensiune a plăcii a fost rezolvată și am eliminat un transformator.

Pasul 7: Mai multe despre circuit

Generatorul Bias: Pentru a menține lucrurile relativ simple și cu curent redus, a fost utilizată logica CMOS din seria 4000. Aceste lucruri care erau omniprezente în anii 1980 vor funcționa la orice tensiune de la 3V la 18V. Aceasta înseamnă că puterea poate fi oriunde în intervalul respectiv, se poate schimba dacă este necesar și, de fapt, va funcționa chiar dacă există cantități mari de ondulație sau alt zgomot. Este minunat pentru aplicațiile alimentate cu baterii. Poate fi folosit și astăzi la oricare dintre punctele obișnuite de vânzare (Mouser, Digi-Key etc.), chiar dacă nu fac toate tipurile pe care le obișnuiau. De asemenea, atrage lângă puterea ghemuit. Așa că am folosit un contor de 4040 de 12 biți pe care îl aveam întins ca contor de 4 biți pentru intensificarea tensiunii de polarizare. Dimensiunea treptei este modificată prin modificarea tensiunii șinei de alimentare pentru aceasta. Deoarece tensiunea de polarizare a tubului trebuie să fie negativă, contorul este acționat între sol ca șină pozitivă și o șină negativă pentru celălalt capăt. Știftul „VDD” este astfel împământat. Un TIP 107 cu o rețea de polarizare similară cu 7805 furnizează volți de alimentare minus către pinul „VSS” al cipurilor. Un comutator montat pe panou cu ghivece pentru fiecare gamă calibrează polarizarea maximă generată. Contorul conduce o scară de rezistență R-2R ieftină pentru a face un convertor simplu Dig-Analog și apoi în conectorul pentru banane.

Amplificatorul de curent al plăcii: Deoarece curentul plăcii este detectat cu un rezistor de 100 Ohm, R1 în serie cu placa, tensiunea sa este crescută la aproximativ 400V. A fost micșorat cu două separatoare de rezistențe, câte unul pentru fiecare capăt al rezistorului de 100 Ohm. Este prezentat ca R3, R4, R5. R6 pe schemă și potul de valoare mică și plasat lângă butonul Push To Test de pe schemă. Potul echilibrează aceste două divizoare astfel încât ieșirea amplificatorului să citească zero atunci când curentul zero curge în placa tubului. Am folosit mai întâi niște rezistențe vechi de mare valoare pentru R3, R4, dar când am încercat curbele, am arătat mai mult ca niște baloane de cuvinte decât ca linii simple. Includ o imagine a ceea ce am văzut. De asemenea, puteți vedea că ecranul este puțin zdrobit în linia de bază. Am schimbat aceste rezistențe în rezistențe mai moderne de 5% și le-am recalibrat. Același lucru, dar puțin mai puțin. Fiecare curbă de pe afișaj durează 1/120 de secunde pentru a fi urmărită, spotul lunetei urcând mai întâi curba, apoi revenind în același mod. Dar între acele două excursii rezistența se încălzește apoi se răcește suficient pentru a le schimba valoarea! Rezistoarele vor schimba valoarea în funcție de temperatură, nu mult, dar vor face acest lucru. Nu credeam că se poate întâmpla atât de repede, dar schimbându-le din nou în 1% tipuri de filme metalice a rezolvat în mare măsură problema.

Amplificatorul este un amplificator diferențial convențional așa cum este utilizat pentru instrumentare, dar cu un comutator de schimbare a câștigului pentru a-i oferi două game de ieșire și două poturi pentru calibrarea gamei. Aceasta oferă scale de ieșire 2V / 1mA și 2V / 10mA.

Circuitul de acționare a rețelei ecranului este pur și simplu o oală filtrată atârnată de sursa de tensiune a plăcii rectificate cu un tranzistor de înaltă tensiune ca următor al emițătorului pentru a conduce tensiunea în conectorul bananei. Filtrul este destul de lent și durează câteva secunde să se stabilească atunci când butonul de ghiveci este mutat.

Pasul 8: Operațiune

L-am pornit.

După ce fumul s-a curățat … circuitul a funcționat surprinzător de bine. Am constatat că echilibrul amplificatorului diferențial avea nevoie de aproximativ 20 de minute de încălzire pentru a se așeza destul de bine. După acest timp, vasul de echilibrare de 25 Ohm a trebuit să fie reglat pentru a da o linie foarte orizontală pe lunetă atunci când nu curge nicio curent de placă. După un timp de ajustare a acesteia pe tablă de fiecare dată când am folosit unitatea, aceasta a fost scoasă de pe panou și apare ca butonul maro de dimensiuni medii lângă conectorii roșii pentru banane. Nu știu de ce nu am făcut asta mai devreme.

Sunt afișate câteva capturi de ecran ale curbelor obținute.

Deoarece fiecare curbă de pe afișaj este generată în 1/60 dintr-o secundă și există 16 până la o scanare înainte de a se repeta, atunci scanările au aproximativ 4 scanări pe secundă. Acest intermitent funcționează, dar nu este foarte distractiv atunci când încerci să faci o măsurare. O soluție este de a captura fiecare complot cu o expunere îndelungată pe cameră. Sau … utilizați un domeniu de stocare. Ceea ce vedeți este un vechi, dar un bun - un domeniu de stocare analogic HP 1741A cu persistență variabilă. Afișajul va înflori după un timp, dar pentru aproximativ 30 de secunde prezintă o diagramă foarte vizionabilă. Va stoca un ecran, neafișat, ore întregi. E OK.

Sunt prezentate fotografii de curbe pentru un pentod 6AU6A, precum și un triod 6DJ8. 6DJ8 are factori de scară de 50V / diviziune pe orizontală și 10 mA / diviziune pe verticală, în timp ce 6AU6A are factor de scală de 50V / diviziune pe orizontală și 2,5 mA / diviziune pe verticală. Acești factori de scară sunt o combinație a gamei de ieșire a trasorului curbei și a sensibilității verticale formate pe lunetă. Zero în toate cazurile este colțul din stânga jos al ecranului. Acestea au fost luate pur și simplu ținând camera lângă ecranul lunetei. După ce am suportat asta pentru o vreme, am decis să iau măsuri drastice și am coborât o metodă ADEVĂR de brânză de a ține camera atașată de lunetă … mai mulți instalatori de curele. Camera se montează în ea cu un șurub scurt de 1/4”prin fund în orificiul de montare. Obiectivul camerei a însemnat răsucirea centurii la dreapta. Evident, nu pot arăta camera în această montură, deoarece a fost nevoie pentru a face fotografia!

Pasul 9: Cutia și articolul final

Cutia, la fel ca toate celelalte părți ale acestui proiect, a fost pusă împreună din material restant la îndemână. Este o cutie simplă pe patru fețe, fără picioare de fund, ci înșurubate. Piesele erau ferăstrău decupat dintr-un raft de cărți de rezervă din plăci aglomerate care avea 3 fețe acoperite cu același furnir ca și fețele superioare și inferioare. Tăieturile au fost făcute ținând cont de faptul că marginile cu furnir ar trebui să apară pe partea din față a cutiei. Marginea neeversată a fost prezentată inevitabil pe spate și jos. Piesele sunt ținute împreună cu șuruburi de plăci aglomerate rămase de la unele dulapuri de bucătărie Ikea de acum 10 ani. Capetele șuruburilor sunt acoperite cu capace cu cap de șurub cu împingere din plastic alb de la aceeași sursă și apoi colorate în negru cu un marker permanent. Cutia a durat aproximativ 2 ore și jumătate pentru a fi realizată.

Pasul 10: În cele din urmă

Unitatea a răspuns la întrebările mele cu privire la polarizarea 6AU6As și mi-a permis să-mi ajustez designul amplificatorului pentru a ține cont de tuburile vechi. Pur și simplu, se comportă mai prost pe măsură ce îmbătrânesc.

Evident, unitatea ar putea fi îmbunătățită cu mai multe clopote și fluiere. Ar fi bine să aveți un contor de tensiune al panoului digital care să indice tensiunea rețelei ecranului formată cu butonul respectiv, printre altele. De asemenea, mai multe și mai mari domenii de polarizare a grilei de control sau dimensiuni de pași. Și, în timp ce ne aflăm, ce zici de capturarea parcelei în memoria internă, astfel încât să poată fi încărcată pe un computer. Poate că traseul curbei ar putea fi bazat pe Windows și ar putea veni cu un mouse. Apoi, testele ar putea fi făcute din orice loc cu conexiune la internet. Sau poate nu. P. S. Am finalizat câteva îmbunătățiri la acest TCT aici: