Tube Curve Tracer: 10 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:31

Dette er for alle de rørforstærkerentusiaster og hackere derude. Jeg ville bygge en tube stereo forstærker, som jeg kunne være stolt af. Imidlertid fandt jeg ud af, at nogle 6AU6'er bare nægtede at bias, hvor de skulle.

Jeg har en 1966 -kopi af RCA Receiving Tube Manual og har designet elektronik af alle slags i omkring 30 år, jeg forstår, at de publicerede data på en enhed nogle gange skal tages med et lille gran salt. Men de rørdata, der er offentliggjort i disse bøger, er bestemt ingen garanti for adfærd i et ægte kredsløb for et enkelt eksemplar.

Jeg kan godt lide de små pladekurve -familiediagrammer, som på billedet ovenfor, i bogen, og DET var det, jeg ville se for de rør, jeg havde. Ved hjælp af en rørtester, selv en velkalibreret, høj kvalitet giver dig kun et datapunkt på en pladekurve blandt den familie. Og du ved ikke engang, hvilken kurve det er. Det er ikke særlig oplysende. At købe en kurvesporing på markedet kan være dyrt og sjældent (Du finder muligvis en gammel TEK 570 på EBAY en gang om året for $ 3000 eller derover), og det er ude at finde en lokalt.

Så jeg besluttede at bygge en. P. S. Jeg har gennemført nogle forbedringer af denne TCT her:

Trin 1: Circuit Design

Jeg havde brug for et kredsløb, der ville være relativt simpelt, men ville give en høj plade og skærmgitterspændinger samt en trinvis kontrolgitterspænding med trin på ½ V, 1V hver osv. Til pladedrevet brugte jeg en halv sinusbølge lige af en højspændingstransformator, der snoede sig, da jeg indså, at pladestrømmen ville følge den samme karakteristiske vej, der går op ad bølgen, som at komme ned. Bølgeformen behøver ikke at være præcis, kalibreret eller nogen bestemt form, så længe den steg og faldt på en ikke-abrupt måde. Det behøvede ikke engang at være konsekvent den samme form hver gang den steg eller faldt. Formen på den resulterende kurve bestemmes udelukkende af egenskaberne ved det testede rør. Dette eliminerede ethvert behov for en præcisionshøjspændingsrampegenerator, men jeg havde stadig brug for at anskaffe transformatoren til denne …

Jeg ville have flere rørstik til de forskellige eksisterende basetyper, men til sidst slog jeg mig fast på fire: 7 og 9 -pins miniature plus oktalstik. Jeg inkluderede også en 4 -pins stikkontakt for at tillade test af gamle ensretterrør.

Den trinvise forspændingsgenerator er en osteagtig 4-bit R-2R stige-type digital-til-analog-konverter drevet af en tæller fremført af 60 Hz-bølgen fra en anden vikling på transformeren.

Filamentspændingen kom fra en transformer, der blev revet ud af en gammel ReadRite -rørchecker fra 1940'erne, som gav mange filamentspændinger fra 1,1 V til 110 V OG en switch til at vælge dem.

At finde en skiftemetode til at rumme alle de forskellige og forskellige rørbaserede pin-outs viste sig i bedste fald at være forgæves, så jeg undgik hele problemet og brugte patchkabler med hver nummereret pin og hvert drevsignal bragt ud til 5-vejs bananstik. Dette gav mig ultimativ forbindelsesfleksibilitet og forhindrede mig i at gå mental og forsøge at finde ud af en god skiftemetode.

Endelig var den største bekymring at måle pladestrømmen. Jeg målte ikke katodestrømmen, da det er summen af ALLE elementstrømme inklusive skærmgitteret. Stedet, hvor pladestrømmen måles (ved pladen) blev forhøjet til omkring 400V øverst i bølgen. Så efter at have delt pladespændingen ned til 0-6V med en modstandsdeler, så OP-AMP IC'er kunne arbejde med det, var der behov for en stor forstærkning, meget velafbalanceret differentialforstærker. LMC6082 dobbelt præcision OP-AMP gjorde dette meget godt, og for at starte sit signalområde inkluderer jord, så det kunne forbindes som enkeltforsyning.

Både pladestrøm og pladespændingsmålinger blev derefter udsendt på BNC-stik til et oscilloskop, der opererede i AB-tilstand, så det endelige diagram over disse to størrelser kunne afbildes mod hinanden.

Nogle mennesker har skrevet og bedt om en klar kopi af skematikken, da den, der dukker op, var temmelig uklar. Jeg har fjernet det og erstattet det med en PDF -version. Den grønne linje omslutter hele kredsløbet på det lille håndkabelede printkort. Et par dele af kredsløbet udvides i trin 7.

Der var et par overraskelser i konstruktionen, og jeg vil tale om dem senere.

Trin 2: Lav frontpanelet

Jeg besluttede, at jeg ville bygge det på et 19 "x 7" x 1/8 "thk aluminiumstativpanel, som jeg tilfældigvis lå rundt om. Det ville senere blive understøttet af en trækasse lavet af skrotreoler.

Det første foto ovenfor viser nogle af de store dele placeret på panelet for at bestemme et godt arrangement. Det store åbne rum repræsenterer, hvor en hånd-kablet PCB ville blive sat på standoffs. Flere arrangementer blev forsøgt. Efter at have dækket hele panelet med malertape og markeret borepunkter, (alt jeg havde var et par Greenlee chassis slag og en lille boremaskine til at lave huller med) borede jeg alle huller. Bemærk: Start altid med et lille (1/16”) pilothul, selv i aluminium, og arbejd op til den større størrelse i trin. Jeg brugte tre størrelser bor til at lave de 1/2”huller til banankonnektoren. Brugen af et center punch er også en god idé.

På billedet står en trådrulle ind for filamentspændingsafbryderen, da den endnu ikke var adskilt fra transformeren.

Der blev boret huller til to transformere på dette tidspunkt.

Det sværeste hul at lave var det 9-benede fatningshul, da jeg ikke havde et hul med den diameter, men måtte bruge det til det 7-benede fatningshul og derefter fil det ud til den større størrelse. Det var et job.

Det eneste rektangulære hul var til afbryderen. Det blev også filet ud fra et rundt hul.

Trin 3: Montering af panelet

Den første ting, der skulle gøres, før der var dele på den, var at mærke så mange af emnerne på panelet, som jeg kunne, før jeg monterede dele. Dette blev gjort med nogle gamle overførsler LetraSet -bogstaver tilbage fra skoledage. Så vidt jeg ved, kan dette kun købes i England i dag. Jeg dækkede den derefter i tre lag med gennemsigtig spray Varathane -belægning. Jeg ved ikke, hvor holdbart dette vil være med tiden, men indtil videre så godt … Trinnene på glødetrådskontakten blev senere udført i hånden, da jeg ikke havde nogen bogstaver i en passende størrelse.

Den lys beige farvede sikringsholder er øverst til højre nær strømindføringshullet, hvor ledningen går. Nedenfor er neon-pilotlampen og ON-OFF-kontakten. Du bemærker måske eller måske ikke, at kontakten ser ud til at være i op -position, men faktisk siger OFF. Denne switch er en engelsk DPST -afbryder. Alle afbrydere der er UP = OFF/DOWN = ON ikke som her i Nordamerika, hvor det er omvendt. Logikken, der bruges ved indstilling af elektrisk kode til ON/OFF -switches her, er, at når man ved et uheld falder mod en switch, er det mere tilbøjeligt til at anvende nedadgående kraft end opadgående kraft, og det blev derfor anset for mere sikkert, hvis det, der styres af kontakten, slås OFF, ikke ON. Jeg aner ikke, hvorfor England er omvendt, men jeg kunne alligevel lide skiftet. Når den smides, giver den en meget solid “Thunk”.

G2 V -kontakten skal vælge den spænding, der leveres til skærmgitteret. Dette ville senere blive en gryde. G1 trinomskifteren vælger størrelsen af gittertrinnet (aktuelt) enten ½ V trin fra 0 til -7,5V eller 1V trin fra 0 til -15V. De to BNC -stik mærket H og V er lodrette og vandrette signaler til omfanget. G BNC -stikket er bølgeformen for netdrevet, så det kan ses om ønsket. Drevspændingerne er de røde 5-vejs bananstik, og de sorte er naturligvis forbundet til stikkontakterne. Alle de tilsvarende nummererede stikkontakter er parallelle.

Knappen PUSH TO TEST lukker forbindelsen til pladen på røret, der testes, så den kun trækker strøm, når du bliver bedt om det. Ingen idé at vende ryggen bare for at finde ud af kun ved lugt, at noget ikke er rigtigt! (Ville ikke være første gang for mig.)

Trin 4: Montering af printkortet

Brættet er en bid af perforeret glasfiber omkring 2 "x 5". Jeg gjorde et gæt om bordstørrelse og begyndte lige at sætte dele på den. Min metode er at bygge en smule - teste den - bygge lidt mere - teste den osv. Dette forhindrer en dårlig del/kredsløb i at ødelægge mange flere med det hele hurtigt. Skrueklemmerne holdes på plads med 2-delt epoxylim, da der ikke er noget kobberkredsløb på bunden til at lodde det på som det er sædvanligt.

Kredsløbet blev håndkablet ved hjælp af PTP-teknologi. Det er “point-to-point” teknologi. Groft, men ethvert akronym får det til at lyde højteknologisk, ikke? Lige til venstre for den lille kølelegeme ses to identiske 1megohm modstande. Det er det, jeg først brugte til pladestrømspændingsfaldende modstande R3 og R4. Som det vil ses i trin 7, skulle disse udskiftes. Kredsløbet er ikke smukt i bunden, men så gik jeg ikke efter pænhed i dette trin.

Trin 5: Åh ja … patchtrådene

Jeg hakkede nogle ubrugelige måler testledninger i cirka 7”længder og lodde bananpropper i begge ender. Disse ledninger er lavet med en fantastisk fleksibel ledning, du skal gå langt for at købe. Stikkene: en rød og en sort som du kan se. Den røde er til drevenden og den sorte er til stikdåsen, ikke at det betyder noget, men det virkede bedre, at de matchede farverne på de stik, jeg havde. Jeg er så modebevidst.

Da jeg vidste, at jeg skulle være i stand til at bekræfte målingskalibreringen af pladestrømmen med en helt anden metode, lavede jeg en patch til katoden med en forskel. Jeg viser det med en lille kasse med en kontakt. Inde i boksen er en 10 Ohm modstand, som kan skiftes ind i kredsløbet eller ud af det. Katodens "drev" er faktisk bare forbindelse til jorden (0V). Når modstanden slås "ind", kan der sættes et omfang på katodens ende af plasteret, og den faktiske katodestrøm i en triode kan måles for at bekræfte, hvad dens plade tegner. Dette forudsætter, at nettet altid er ved en negativ spænding. Normalt er modstanden slået "ud". Når kontakten vendes frem og tilbage under en test, kan forskellen i pladestrøm ses med hele kurvefamilien, der skifter lidt op og ned. Effekten er så lille (måske 2-4%), at den ikke gør nogen reel forskel for, hvad motivet til måling af røret er, men illustrerer, at selv en 10 Ohm modstand i katoden kan foretage en synlig ændring.

Trin 6: Gifte sig med printkortet med resten af det

Tavlen bruger skrueterminaler til at forbinde ledninger, så jeg kunne fjerne brættet for yderligere konstruktion/ændringer efter at have testet dele af det. Jeg lagde den på hængslede standoffs i den ene ende og lige i den anden ende, så jeg kunne løfte den for at få adgang til den anden side for hurtige målinger eller ændringer uden at skulle afbryde en million ledninger.

For det meste var varme ikke en bekymring, men jeg lagde lavspændingspositivregulatoren på en lille køleplade af hensyn til sikkerheden. Disse 3-terminal regulatorer som f.eks. 7805, som jeg brugte, kan aflede omkring 1 Watt uden kølelegeme, men det er altid godt at holde tingene kølige, når der er mulighed for det billigt. Dens jordterminal er forspændt op til +10V med en 2N3906 transistor og et par modstande. Dette giver +15V, som differentialforstærkeren kører på. Dette er en god måde at få enhver spænding, du kan lide fra en af de almindelige regulatorer. Variabilitet eller programmerbarhed kan fås på samme måde ved at bruge en gryde eller D/A -konverter i stedet for en af modstandene. Da der findes forskellige AC -spændinger fra Xfrmr, var det let at vælge en spænding til denne regulator. 25V var det. Og da det trækker så lidt strøm, er halvbølgerektifikation godt forsynt med regulatoren.

Som du kan se på billedet, begyndte jeg at snøre ledningerne i stedet for at samle dem alle med plastbånd. Jeg har altid beundret udseendet af en velbundet sele og ville prøve det her, men der var ingen snørebånd at finde nogen steder. Måske ved nogle af jer, hvor det kan fås. Jeg brugte en broderitråd foreslået af min kone og trak en klump voks over. Jeg brugte standard snørebånd til min sele. For dem, der er villige til at lære denne uhyggelige kunst, bringer Googling "sele snøring" et par vejledningssteder frem.

Den gamle ReadRite tube checker havde en interessant metode til kalibrering. Ved at sætte enderne af en keramisk gryde på tværs af en del af den primære vikling og tilslutte viskeren til netspændingskilden, kunne spændingen, som testeren opererede på, justeres over eller under den nominelle for at tage sig af lokale variationer i vægspænding, der kan ske fra tid til anden.) er. Den gryde, der bliver temmelig varm, kan ses som den hvide genstand, som den perforerede blikkenslager fastholder metal i nærheden af transformatoren.

Da jeg kom til at opdage, hvad alle de anonyme ledninger på den gamle ReadRite glødetransformator var, opdagede jeg selvfølgelig, at den havde en højspændingsvikling! Så min pladespændingskilde blev løst, og jeg eliminerede en transformer.

Trin 7: Lidt mere om kredsløbet

Bias-generatoren: For at holde tingene relativt enkle og lave strøm blev der brugt CMOS-logik i 4000-serien. Disse ting, der var allestedsnærværende i 1980'erne, vil fungere på enhver spænding fra 3V til 18V. Det betyder, at strømmen kan være overalt i det område, den kan ændre sig om nødvendigt og vil faktisk fungere, selvom der er store mængder krusninger eller anden støj på den. Det er fantastisk til batteridrevne applikationer. Den kan stadig fås i dag på et hvilket som helst af de sædvanlige forretninger (Mouser, Digi-Key osv.), Selvom de ikke laver alle de typer, de plejer. Det tegner også ved siden af squat power. Så jeg brugte en 4040 12-bit tæller, jeg havde liggende som 4 bit tælleren til trinering af forspændingen. Trinstørrelsen ændres ved at ændre strømskinnespændingen til den. Da rørspændingsspændingen skal være negativ, drives tælleren mellem jorden som dens positive skinne og en negativ skinne i den anden ende. "VDD" -stiften er således jordet. Et TIP 107 med et forspændingsnetværk, der ligner 7805, leverer minusforsyningsvolt til chips "VSS" pin. En panelmonteret kontakt med gryder til hvert område kalibrerer den maksimale skævhed, der genereres. Tælleren driver en billig R-2R modstandsstige for at lave en simpel Dig-Analog-konverter og derefter ud til bananstikket, den går.

Pladestrømforstærkeren: Da pladestrømmen registreres med en 100 Ohm modstand, R1 i serie med pladen, forhøjes dens spænding til ca. 400V. Det blev gjort mindre med to modstandsdele, en for hver ende af 100 Ohm modstanden. Det er vist som R3, R4, R5. R6 på skematisk og lille værdi pot og placeret nær Push To Test-knappen på skematisk. Gryden balancerer disse to delere, så forstærkerens output læser nul, når der strømmer nulstrøm i rørets plade. Jeg brugte først nogle gamle store værdimodstande til R3, R4, men da jeg prøvede det, viste kurverne mig mere som ordballoner end enkeltlinjer. Jeg vedlægger et billede af det, jeg så. Du kan også se, at displayet er lidt knust i grundlinjen. Jeg ændrede disse modstande til mere moderne 5% modstande og kalibrerede igen. Samme ting, men lidt mindre. Hver kurve på displayet tager 1/120 sekund at spore, med omfangspletten først går op ad kurven og derefter vender tilbage på samme måde. Men mellem disse to udflugter ville modstanden varme derefter afkøle nok til at ændre deres værdi! Modstande vil ændre værdien afhængigt af temperaturen, ikke meget, men vil gøre det. Jeg troede ikke, det kunne ske så hurtigt, men ved at ændre dem igen til 1% metalfilmtyper løste man stort set problemet.

Forstærkeren er en konventionel differentialforstærker, der bruges til instrumentering, men med en forstærker-skiftende vippekontakt for at give den to outputområder og to potter til områdekalibrering. Dette giver 2V/1mA og 2V/10mA output skalaer.

Skærmgitterets drevkredsløb er simpelthen en filtreret gryde, der er hængt af den rektificerede pladespændingskilde med en højspændingstransistor som emitterfølger til at drive spænding ind i bananstikket. Filteret er temmelig langsomt og tager et par sekunder at slå sig ned, når grydehåndtaget flyttes.

Trin 8: Betjening

Jeg tændte den.

Efter at røgen forsvandt … fungerede kredsløbet overraskende godt. Jeg fandt ud af, at balancen i differentialforstærkeren havde brug for cirka 20 minutters opvarmningstid for at slå sig godt til rette. Efter den tid skulle 25 Ohm -balancepotten justeres for at give en meget vandret linje på omfanget, når der ikke strømmer en pladestrøm. Efter et stykke tid med at justere dette på tavlen, hver gang jeg brugte enheden, blev den fjernet til panelet og fremstår som den mellemstore brune knap nær de røde bananstik. Jeg ved ikke, hvorfor jeg ikke gjorde det før.

Der vises et par skærmbilleder af kurver opnået.

Da hver kurve på displayet genereres på 1/60 sekund, og der er 16 til en scanning, før den gentages, kommer scanninger med cirka 4 scanninger pr. Sekund. Denne blinkende virker, men er ikke rigtig sjov, når man prøver at foretage en måling. En løsning er at fange hvert plot med lang tids eksponering på kameraet. Eller … brug et opbevaringsomfang. Det, du ser, er en oldy, men en goody - et HP 1741A analogt lagringsomfang med variabel persistens. Displayet blomstrer efter et stykke tid, men i cirka 30 sekunder præsenteres et meget overskueligt diagram. Den gemmer en skærm, der ikke vises i timevis. Det gør OK.

Skud af kurver for en 6AU6A pentode samt en 6DJ8 triode præsenteres. 6DJ8 har skalafaktorer på 50V / division vandret og 10 mA / division lodret, mens 6AU6A har skalafaktor på 50V / division vandret og 2,5 mA / division lodret. Disse skalafaktorer er en kombination af outputområdet for kurvesporeren og den lodrette følsomhed, der er ringet op til omfanget. Nul er i alle tilfælde det nederste venstre hjørne af skærmen. Disse blev taget blot ved at holde kameraet tæt på omfangsskærmen. Efter at have holdt op med dette i et stykke tid, besluttede jeg mig for at tage drastiske handlinger og brolagte en VIRKELIG fræk metode til at holde kameraet fastgjort til omfanget… Mere blikkenslagere. Kameraet monteres i det med en kort 1/4”bolt gennem bunden i dets monteringshul. At sigte på kameraet svarede til at vride stroppen helt rigtigt. Det er klart, at jeg ikke kan vise kameraet i denne holder, da det var nødvendigt for at tage billedet!

Trin 9: Boksen og den sidste artikel

Kassen blev ligesom alle andre dele af dette projekt sat sammen af skrotmateriale ved hånden. Det er en enkel firesidet kasse uden bund men påskruede gummifødder. Stykkerne blev jig-sav skåret ud af en ekstra spånplade bogreol, som havde 3 sider dækket med det samme finér som oversiden og undersiden. Snittene blev foretaget med tanke på, at kanterne med finer skulle vise sig på kassens forside. Uvenlig kant blev uundgåeligt vist på bagsiden og bunden. Brikkerne holdes sammen med spånpladeskruer tilovers fra nogle Ikea køkkenskabe fra for 10 år siden. Skruehovederne er dækket med hvide plastskruehoveddæksler fra samme kilde og derefter farvet sort med en permanent markør. Æsken tog cirka 2 og ½ time at lave.

Trin 10: Endelig

Enheden har besvaret mine spørgsmål om forspænding af 6AU6A'er og tilladt mig at justere mit forstærkerdesign for at tage hensyn til gamle rør. Kort sagt opfører de sig dårligere, når de bliver ældre.

Det er klart, at enheden kunne forbedres med flere klokker og fløjter. Det ville være godt at have en digital panelspændingsmåler, der angiver, at skærmens netspænding blev ringet op med denne knap blandt andre. Også flere og højere kontrolgitterforspændingsintervaller eller trinstørrelser. Og mens vi er ved det, hvad med at fange plottet til intern hukommelse, så det kan uploades til en pc. Måske kan kurvesporeren være Windows -baseret og komme med en mus. Derefter kunne der udføres tests fra ethvert sted med internetforbindelse. Eller måske ikke. P. S. Jeg har gennemført et par forbedringer til denne TCT her: