Tube Curve Tracer: 10 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:26

Dette er for alle tube amp -entusiaster og hackere der ute. Jeg ønsket å bygge en tube stereoforsterker som jeg kunne være stolt av. Imidlertid fant jeg ut at noen 6AU6 -er bare nektet å forutse hvor de skulle.

Jeg har en kopi av RCA Receiving Tube Manual fra 1966, og etter å ha designet elektronikk av alle slag i omtrent 30 år, forstår jeg at de publiserte dataene på en enhet noen ganger må tas med et lite salt. Men rørdataene som er publisert i disse bøkene, er definitivt ingen garanti for atferd i en ekte krets for noen prøve.

Jeg liker den lille tallerkenkurvefamilien, som på bildet ovenfor, i boken, og DET var det jeg ville se for rørene jeg hadde. Ved hjelp av en rørtester, selv en godt kalibrert, høy kvalitet, vil du bare gi deg ett datapunkt på en platekurve blant familien. Og du vet ikke engang hvilken kurve det er. Det er ikke veldig opplysende. Å kjøpe en kurvesporing på markedet kan være dyrt og sjeldent (Du kan finne en gammel TEK 570 på EBAY en gang i året for $ 3000 eller høyere) og å finne en lokalt er ute.

Så jeg bestemte meg for å bygge en. P. S. Jeg har fullført noen forbedringer av denne TCT-en her:

Trinn 1: Kretsdesign

Jeg trengte en krets som ville være relativt enkel, men som ville gi en høy plate- og skjermnettspenning samt en trinnvis kontrollnettspenning med trinn på ½ V, 1V hver, etc. For platedriften brukte jeg en halv sinusbølge rett av en høyspenningstransformator som svinger siden jeg innså at platestrømmen ville følge den samme karakteristiske banen som går oppover bølgen som å komme ned. Bølgeformen trenger ikke å være presis, kalibrert eller noen spesiell form så lenge den steg og falt på en ikke-brå måte. Det trengte ikke engang å være konsekvent samme form hver gang den steg eller falt. Formen på den resulterende kurven bestemmes utelukkende av egenskapene til røret som testes. Dette eliminerte behovet for en presisjons høyspennings rampegenerator, men jeg trengte fortsatt å skaffe transformatoren for denne …

Jeg ønsket å ha flere rørkontakter for de forskjellige eksisterende basetypene, men til slutt bestemte jeg meg for fire: 7 og 9 -pinners miniatyr pluss oktaluttak. Jeg inkluderte også en 4 -pinners kontakt for å teste gamle likeretterrør.

Den trinnvise forspenningsgeneratoren er en osteaktig 4-biters R-2R stige-type digital-til-analog-omformer drevet av en teller fremført av 60 Hz-bølgen fra en annen vikling på transformatoren.

Filamentspenningen kom fra en transformator revet ut av en gammel ReadRite -rørkontroll fra 1940 -tallet som ga mange filamentspenninger fra 1,1 V til 110 V OG en bryter for å velge dem.

Å finne en byttemetode for å imøtekomme alle de forskjellige og forskjellige rørbaserte pin-outs viste seg i beste fall å være meningsløs, så jeg unngikk hele problemet og brukte patchkabler med hver nummererte pin og hvert drivsignal som ble brakt ut til 5-veis banankontakter. Dette ga meg den ultimate tilkoblingsfleksibiliteten og forhindret meg fra å tenke på å prøve å finne ut en god byttemetode.

Til slutt var den største bekymringen å måle platestrømmen. Jeg målte ikke katodestrømmen siden det er summen av ALLE elementstrømmer inkludert skjermrutenettet. Stedet der platestrømmen måles (ved platen) ble forhøyet til omtrent 400V på toppen av bølgen. Så etter å ha delt platespenningen ned til 0-6V med en motstandsdeler slik at OP-AMP ICer kunne fungere med den, var det nødvendig med en stor forsterkning, veldig godt balansert differensialforsterker. LMC6082 OP-AMP med dobbel presisjon gjorde dette veldig bra, og for å starte opp signalområdet inkluderer bakken, slik at den kan kobles til én forsyning.

Både platestrøm- og platespenningsavlesninger ble deretter sendt ut på BNC-kontakter til et oscilloskop som opererte i AB-modus, slik at det endelige diagrammet over disse to størrelsene kunne plottes mot hverandre.

Noen mennesker har skrevet og bedt om en klar kopi av skjematikken siden den som dukket opp var ganske uklar. Jeg har fjernet den og erstattet den med en PDF -versjon. Den grønne linjen omslutter hele kretsen på det lille håndkablede kretskortet. Et par deler av kretsen blir utvidet i trinn 7.

Det var et par overraskelser i bygget, og jeg vil snakke om dem senere.

Trinn 2: Lag frontpanelet

Jeg bestemte meg for at jeg skulle bygge den på et 19 "x 7" x 1/8 "thk aluminiums rackpanel jeg tilfeldigvis lå rundt. Det ville senere bli støttet av en trekasse laget av skraphyller.

Det første bildet ovenfor viser noen av hoveddelene som er plassert på panelet for å bestemme et godt arrangement. Den store åpne plassen representerer hvor en hånd-kablet PCB ville bli satt på standoffs. Flere ordninger ble prøvd. Etter å ha dekket hele panelet med malertape og merket borepunkter, (alt jeg hadde var et par Greenlee chassis slag og en liten borpress for å lage hull med) boret jeg alle hull. Merk: Start alltid med et lite (1/16”) pilothull, selv i aluminium, og arbeid opp til den større størrelsen i trinn. Jeg brukte tre størrelser bor for å lage 1/2”hullene til banankontaktene. Bruken av et senterstans er også en god idé.

På bildet står en trådrulle inn for filamentspenningsbryteren siden den ennå ikke var skilt fra transformatoren.

På dette tidspunktet ble det boret hull for to transformatorer.

Det tøffeste hullet å lage var det 9-pinners sokkelhullet siden jeg ikke hadde et slag med den diameteren, men måtte bruke det for det 7-pinners sokkelhullet og deretter filere det til større størrelse. Det var en jobb.

Det eneste rektangulære hullet var for strømbryteren. Det ble arkivert ut fra et rundt hull også.

Trinn 3: Montering av panelet

Den første tingen å gjøre før noen deler var på den var å merke så mange av elementene på panelet som jeg kunne før du monterte noen deler. Dette ble gjort med noen gamle overførings LetraSet -bokstaver igjen fra skoledagene. Så vidt jeg vet kan dette bare kjøpes i England i dag. Jeg dekket det deretter i tre strøk med transparent spray Varathane -belegg. Jeg vet ikke hvor holdbart dette vil være over tid, men så langt så bra … Trinnene på filamentbryteren ble senere utført for hånd siden jeg ikke hadde noen bokstaver av passende størrelse.

Den lys beige fargede sikringsholderen er øverst til høyre nær inngangshullet der ledningen går. Nedenfor er neon-pilotlampen og PÅ-AV-bryteren. Du vil kanskje legge merke til at bryteren ser ut til å være oppover, men faktisk sier AV. Denne bryteren er en engelsk DPST -strømbryter. Alle strømbrytere der er UP = OFF/DOWN = ON ikke som her i Nord -Amerika der det er omvendt. Logikken som brukes når du setter elektrisk kode for PÅ/AV -brytere her, er at når en ved et uhell faller mot en bryter, er det mer sannsynlig at den bruker nedadgående kraft enn oppadgående kraft, og det ble derfor ansett som tryggere hvis det som styres av denne bryteren slås AV, ikke PÅ. Jeg aner ikke hvorfor England er omvendt, men jeg likte byttet uansett. Når den kastes gir den en veldig solid “Thunk”.

G2 V -bryteren skal velge spenningen som leveres til skjermnettet. Dette skulle senere bli en gryte. G1 Step -bryteren velger størrelsen på grid -trinnet (for tiden) enten ½ V -trinn fra 0 til -7,5V eller 1V -trinn fra 0 til -15V. De to BNC -kontaktene merket H og V er vertikale og horisontale signaler til omfanget. G BNC -kontakten er bølgeformen for nettstasjonen, slik at den kan sees om ønskelig. Stasjonsspenningene er de røde 5-veis banankontaktene og de svarte er selvfølgelig koblet til stikkontaktene. Alle de tilsvarende nummererte stikkontaktene er parallelle.

PUSH TO TEST -knappen stenger forbindelsen til platen på røret som testes, slik at den bare trekker strøm når du blir bedt om det. Ingen vits å snu ryggen bare for å finne ut av lukten at noe ikke stemmer! (Ville ikke være første gang for meg.)

Trinn 4: Montering av kretskortet

Brettet er en del av perforert glassfiber på omtrent 2 "x 5". Jeg gjorde en gjetning om brettstørrelse og begynte å sette deler på den. Min metode er å bygge litt - teste den - bygge litt mer - teste den, etc. Dette forhindrer at en dårlig del/krets ødelegger mange flere med det hele på et blunk. Skruterminalene holdes på plass med 2-delt epoxylim siden det ikke er noen kobberkrets på bunnen for å lodde den på som vanlig.

Kretsen ble håndkablet ved hjelp av PTP-teknologi. Det er "punkt-til-punkt" -teknologi. Grovt, men et hvilket som helst akronym får det til å høres høyteknologisk ut, ikke sant? Like til venstre for den lille kjøleribben kan du se to identiske 1megohm -motstander. Dette er det jeg først brukte for platestrømspenningsfallsmotstandene R3 og R4. Som det vil sees i trinn 7 måtte disse byttes ut. Kretsen er ikke pen på bunnen, men da var jeg ikke ute etter ryddighet i dette trinnet.

Trinn 5: Å ja … lappetrådene

Jeg hakket noen ubrukelige metertestledninger i ca 7”lengder og loddet bananplugger i begge ender. Disse lederne er laget med en flott fleksibel ledning du må gå langt for å kjøpe. Pluggene: en rød og en svart som du kan se. Den røde er for stasjonsenden og den svarte er for kontakten på kontakten, ikke at det betyr noe, men det virket bedre at de samsvarer med fargene på kontaktene jeg hadde. Jeg er så motebevisst.

Da jeg visste at jeg måtte bekrefte kalibrering av platestrømsmåling med en helt annen metode, laget jeg en patch for katoden med en forskjell. Jeg viser den med en liten eske med bryter. Inne i esken er en 10 Ohm motstand som kan kobles inn i kretsen eller ut av den. Katodens "stasjon" er faktisk bare tilkobling til bakken (0V). Når motstanden er slått "inn" kan det settes et omfang på katodeenden av lappen og den faktiske katodestrømmen til en triode kan måles for å bekrefte hva platen tegner. Dette forutsetter at nettet alltid har en negativ spenning. Normalt er motstanden slått ut. Når bryteren vendes frem og tilbake under en test, kan forskjellen i platestrøm ses med hele kurvefamilien som skifter litt opp og ned. Effekten er så liten (kanskje 2-4%) at den ikke gjør noen reell forskjell for motivet for måling av røret, men illustrerer at selv en 10 Ohm motstand i katoden kan gjøre en synlig endring.

Trinn 6: Gifte seg med kretskortet med resten av det

Brettet bruker skrueterminaler for å koble ledninger slik at jeg kan fjerne brettet for videre konstruksjon/endringer etter å ha testet deler av det. Jeg la den på hengslede standoffs i den ene enden og rette i den andre enden, slik at jeg kunne løfte den for tilgang til den andre siden for raske målinger eller endringer uten å måtte koble fra en million ledninger.

For det meste var varme ikke en bekymring, men jeg la lavspent positiv regulator på en liten kjøleribbe for sikkerhets skyld. Disse 3-terminal regulatorene, for eksempel 7805 som jeg brukte, kan avgi omtrent 1 Watt uten kjøleribbe, men det er alltid godt å holde ting kjølig når det er noen sjanse til å gjøre det billig. Jordterminalen er forspent opp til +10V med en 2N3906 -transistor og et par motstander. Dette gir +15V som differensialforsterkeren kjører på. Dette er en god måte å få hvilken som helst spenning du liker fra en av de vanlige regulatorene. Variabilitet eller programmerbarhet kan gjøres på samme måte ved å bruke en gryte eller D/A -omformer i stedet for en av motstandene. Siden en rekke AC -spenninger er tilgjengelige fra Xfrmr, var det enkelt å velge en spenning for denne regulatoren. 25V var det. Og siden det trekker så lite gjeldende halvbølge -utbedring, gjorde det fint å levere regulatoren.

Som du kan se på bildet, begynte jeg å snøre ledningene i stedet for å sette dem sammen med plastbånd. Jeg har alltid beundret utseendet til en godt snørt sele og ønsket å prøve det her, men det var ingen snøring å finne noe sted. Kanskje noen av dere vet hvor det kan fås. Jeg brukte en broderitråd som ble foreslått av min kone og dro over en klump voks. Jeg brukte standard snøringsknuter til selen min. For de som er villige til å lære denne grusomme kunsten, gir Googling "sele snøring" opp et par veiledningssider.

Den gamle ReadRite -rørkontrollen hadde en interessant kalibreringsmetode. Ved å sette endene på en keramisk gryte over en del av primærviklingen og koble viskeren til nettspenningskilden, kan spenningen som testeren opererte på justeres over eller under nominell for å ta vare på lokale variasjoner i veggspenning som kan skje fra tid til annen. (Husk at disse tingene ble designet og brukt under andre verdenskrigstider.) Vel, denne potten måtte bare inkluderes her siden transformatoren var designet slik at ingen ende av den delen viklingen var på nominell nettspenning og så ikke kunne brukes som- er. Den gryten, som blir ganske varm, kan sees på som den hvite gjenstanden som holdes av den perforerte rørleggermetall som spenner nær transformatoren.

Da jeg fant ut hva alle de anonyme ledningene på den gamle ReadRite-filamenttransformatoren var, oppdaget jeg selvfølgelig at den hadde en høyspentvikling! Så platespenningskilden min ble løst, og jeg eliminerte en transformator.

Trinn 7: Litt mer om kretsen

Bias-generatoren: For å holde ting relativt enkelt og lav strøm ble CMOS-logikk i 4000-serien brukt. Disse tingene som var allestedsnærværende på 1980 -tallet vil fungere på enhver spenning fra 3V til 18V. Dette betyr at strømmen kan være hvor som helst i det området, den kan endres om nødvendig og vil faktisk fungere selv om det er store mengder krusninger eller annen støy på den. Det er flott for batteridrevne applikasjoner. Den kan fortsatt kjøpes i dag på et av de vanlige utsalgsstedene (Mouser, Digi-Key, etc.) selv om de ikke lager alle typene de pleide å gjøre. Det trekker også ved siden av squat power. Så jeg brukte en 4040 12-bits teller jeg hadde liggende som 4-bits telleren for trinn av forspenningen. Trinnstørrelsen endres ved å endre strømskinnespenningen for den. Siden rørspenningsspenningen må være negativ, drives telleren mellom jord som sin positive skinne og en negativ skinne for den andre enden. "VDD" -pinnen er dermed jordet. Et TIPS 107 med et forspenningsnettverk som ligner på 7805 leverer minusforsyningsspenningen til chipsen “VSS” -pinne. En panelmontert bryter med gryter for hvert område kalibrerer maksimal forspenning som genereres. Telleren driver en billig R-2R motstandsstige for å lage en enkel Dig-Analog-omformer og deretter ut til banankontakten den går.

Platestrømforsterkeren: Siden platestrømmen registreres med en 100 Ohm motstand, R1 i serie med platen, blir dens spenning forhøyet til omtrent 400V. Den ble gjort mindre med to motstandsdelere, en for hver ende av 100 Ohm -motstanden. Det vises som R3, R4, R5. R6 på skjematisk og liten verdi potten og plassert nær Push To Test-knappen på skjematisk. Gryten balanserer disse to delerne slik at forsterkerens utgang leser null når null strøm strømmer i røret. Jeg brukte først noen gamle motstander med stor verdi for R3, R4, men da jeg prøvde det, så jeg liknende ut som ordballonger enn enkeltlinjer. Jeg legger med et bilde av det jeg så. Du kan også se at skjermen er litt knust i grunnlinjen. Jeg endret disse motstandene til mer moderne 5% motstander og kalibrerte på nytt. Samme, men litt mindre. Hver kurve på displayet tar 1/120 sekund å spore, med omfangspotet som først går opp kurven og deretter kommer tilbake ned på samme måte. Men mellom de to utfluktene ville motstanden varmes opp og deretter avkjøles nok til å endre verdien! Motstander vil endre verdi avhengig av temperatur, ikke mye, men vil gjøre det. Jeg trodde ikke det kunne skje så fort, men å endre dem igjen til 1% metallfilmtyper løste stort sett problemet.

Forsterkeren er en konvensjonell differensialforsterker som brukes til instrumentering, men med en forsterkningsendrende vippebryter for å gi den to utgangsområder og to potter for områdekalibrering. Dette gir 2V/1mA og 2V/10mA utgangsskalaer.

Skjermnettkretsen er ganske enkelt en filtrert gryte som er hengt av den utbedrede platespenningskilden med en høyspenningstransistor som emitterfølger for å drive spenning inn i banankontakten. Filteret er ganske tregt og tar et par sekunder å sette seg når gryteknappen blir flyttet.

Trinn 8: Drift

Jeg skrudde den på.

Etter at røyken forsvant… fungerte kretsen overraskende bra. Jeg fant ut at balansen til differensialforsterkeren trengte omtrent 20 minutter oppvarmingstid for å slå seg ned ganske bra. Etter den tiden måtte 25 Ohm balansepotten justeres for å gi en veldig horisontal linje på omfanget når ingen plate strøm flyter. Etter en stund med å justere dette på brettet hver gang jeg brukte enheten, ble det fjernet til panelet og fremstår som den mellomstore brune knotten i nærheten av de røde banankontaktene. Jeg vet ikke hvorfor jeg ikke gjorde det før.

Et par skjermbilder av kurver er vist.

Siden hver kurve på displayet genereres på 1/60 sekund og det er 16 til en skanning før den gjentas, kommer skanningene med omtrent 4 skanninger per sekund. Denne blinkingen fungerer, men er egentlig ikke morsom når du prøver å gjøre en måling. En løsning er å fange hvert plott med lang tids eksponering på kameraet. Eller … bruk et lagringsomfang. Det du ser er en gammel, men en godbit - et HP 1741A analogt lagringsomfang med variabel utholdenhet. Displayet vil blomstre etter en stund, men i omtrent 30 sekunder presenteres et diagram som kan sees veldig godt på. Den vil lagre en skjerm som ikke vises i flere timer. Det gjør OK.

Skudd av kurver for en 6AU6A pentode samt en 6DJ8 triode presenteres. 6DJ8 har skalafaktorer på 50V / divisjon horisontalt og 10 mA / divisjon vertikalt, mens 6AU6A har skalafaktor på 50V / divisjon horisontalt og 2,5 mA / divisjon vertikalt. Disse skalafaktorene er en kombinasjon av utgangsområdet til kurvesporeren og den vertikale følsomheten som ringes opp på omfanget. Null er i alle tilfeller nedre venstre hjørne av skjermen. Disse ble tatt ganske enkelt ved å holde kameraet nær skjermbildet. Etter å ha holdt ut med dette en stund bestemte jeg meg for å ta drastiske grep og brøt opp en VIRKELIG ostete metode for å holde kameraet festet til omfanget… Mer rørleggere. Kameraet monteres i det med en kort 1/4”bolt gjennom bunnen i monteringshullet. Å sikte på kameraet tilsvarte å vri stroppen akkurat. Tydeligvis kan jeg ikke vise kameraet i dette feste siden det var nødvendig for å ta bildet!

Trinn 9: Boksen og siste artikkel

Boksen, som alle andre deler av dette prosjektet, ble satt sammen av skrapmateriale på hånden. Det er en enkel firesidig boks uten bunn, men skrubare gummiføtter. Brikkene var pilkesag skåret ut av en ekstra sponplatehylle som hadde 3 sider dekket med samme finer som topp- og undersiden. Kuttene ble gjort med tanke på at kantene med finér skulle vise seg foran på esken. Uvennet kant ble uunngåelig vist på baksiden og bunnen. Brikkene holdes sammen med sponplateskruer til overs fra noen Ikea kjøkkenskap fra 10 år siden. Skruehodene er dekket med hvite plastskruehodeskruer fra samme kilde og deretter farget svart med en permanent markør. Det tok omtrent 2 og ½ time å lage esken.

Trinn 10: Til slutt

Enheten har svart på spørsmålene mine om forspenning av 6AU6As og tillatt meg å justere forsterkerens design for å ta hensyn til gamle rør. Enkelt sagt, de oppfører seg dårligere etter hvert som de blir eldre.

Tydeligvis kan enheten forbedres med flere bjeller og fløyter. Det ville være bra å ha en digital panel spenningsmåler som indikerer at skjermens nettspenning er oppringt med denne knappen blant andre. Også flere og høyere skjermintervaller for trinngitter eller trinnstørrelser. Og mens vi er i gang, hva med å fange plottet til internminnet slik at det kan lastes opp til en PC. Kanskje kurvesporeren kan være Windows -basert og komme med en mus. Deretter kan tester utføres fra et hvilket som helst sted med internettforbindelse. Eller kanskje ikke. P. S. Jeg har fullført et par forbedringer av denne TCT-en her: