Wiele lat temu, jakoś na koniec technikum i krótko przed maturą kupiłem ten generator. Było to prawdopodobnie w 2007 roku. Jest to więc sprzęt, który mam już od ok. 20 lat. Zaraz po zakupie, o ile dobrze pamiętam, robiłem coś z ustrojem miernika napięcia wyjściowego, bo w transporcie zablokowała się wskazówka. Jakieś 10-15 lat temu poprawiałem lutowania i wymieniałem niektóre kondensatory elektrolityczne. Ostatnio jednak generator padł prawie całkowicie. Przebieg prostokątny był dostępny, ale generator i tak pracował mało stabilnie i zrywał drgania. Po wybraniu przebiegu sinusoidalnego brak było nawet wskazywanej częstotliwości na wyświetlaczu.
Naprawę i diagnozę należy rozpocząć od demontażu. Poniżej ogólny wygląd:
Widać naklejkę z datą kontroli/zestrojenia lub czegoś innego - lipiec 1994. Miałem wtedy 7 lat. Z drugiej zaś strony występuje jakby czyjaś parafka i może rok 1981. W celu rozmontowania obudowy trzeba odkręcić dwa wkręty w stópkach i zsunąć obudowę z generatora. Fotografie wnętrza:
Na spodzie płyty zauważyć można czyjeś naprawy - elementy lutowane od spodu. Nowe kondensatory, to już efekt mojej dawnej naprawy (m.in. kłopoty ze stabilizacją amplitudy). Widać również ekran samej części z generatorem (na mostku Wiena) i silne upakowanie wszystkiego, co utrudnia naprawę i pomiary. Ekran generatora trzeba niestety rozlutować, co wymaga dużej mocy lutownicy. Nie wiem, czemu nie zrobili tego na zatrzaskach:
Fragment płyty z generatorem od spodu:
Instrukcję serwisową (załącznik) można bardzo łatwo znaleźć:
Jest nawet na szczęście również po angielsku. Schemat blokowy z dodatkowymi objaśnieniami:
Mamy tu więc generator z mostkiem Wiena, strojonym skokowo i płynnie przez widoczny kondensator zmienny. Amplituda jest stabilizowana przez odpowiednią pętlę. Z kolei od strony wyjścia jest przełączanie pomiędzy przebiegiem sinusoidalnym (z generatora na mostku Wiena) i prostokątnym (kształtowany na przerzutniku Schmitta). Tłumik i miernik są wspólne. Odnośnie przebiegu sinusoidalnego miernik wskazuje wartość skuteczną dla braku obciążenia. Dla prostokątnego jest to analogicznie wartość międzyszczytowa. Przebieg prostokątny ma wypełnienie 50%, ale zawiera składową stałą. Zatem jest to dopasowane do współpracy z układami cyfrowymi.
Jak działa taki generator? Poniżej slajdy na ten temat z jednego z moich wykładów:
Generator powstaje po objęciu wzmacniacza dodatnim sprzężeniem zwrotnym. Wtedy kiedy sprzężenie jest dodatnie, mowa o spełnieniu warunku fazy, kiedy jeszcze spełniony będzie warunek amplitudy (wzmocnienie w pętli równe jedności), to dojdzie do wytwarzania drgań. Jednak drgania muszą powstawać tylko na jednej i to ściśle określonej częstotliwości. Stąd tylko na tej częstotliwości warunki powstawania drgań muszą być spełnione. Trzeba więc mieć odpowiedni układ jako β, czyli transmitancja toru sprzężenia zwrotnego musi być taka, by tak właśnie było. Jest wiele generatorów przebiegów sinusoidalnych, ale tu jest mowa tylko o mostku Wiena:
Transmitancja mostka Wiena:
Widać, że dla mostka w równowadze nie da się zrobić generatora. Czym bliżej równowagi, tym lepiej, bo jest większe nachylenie charakterystyki fazowej i generator jest stabilniejszy:
Teraz już można utworzyć podstawowy wariant generatora:
Da się wyprowadzić z analizy wzmocnienia w pętli, że trzeba mieć odpowiednie wzmocnienie wzmacniacza, by był spełniony warunek amplitudy:
Problem w tym, że wtedy mostek jest zrównoważony i nie będzie spełniony warunek fazy. Stąd powinno się mieć wstępnie nieco większe wzmocnienie i potem je obniżyć, jak już powstaną drgania. Trzeba więc mieć do tego jakiś układ automatyczny. Jak się tego nie zrobi, to powstaną zniekształcenia nieliniowe. Jest to bardzo poważna wada generatora z mostkiem Wiena. Klasyczne rozwiązanie jest z żarówką:
Kiedy początkowo żarówka jest zimna ma mniejszą rezystancję i wzmocnienie jest większe. Kiedy drgania powstaną, to żarówka się nagrzeje i zwiększy rezystancję, co obniży wzmocnienie i amplituda zostanie ustabilizowana. Ma to też wiele wad. Jest też układ z JFET'em jako regulowanym rezystorem i inne rozwiązania:
Wzrost amplitudy powoduje zwiększenie rezystancji JFET'a (można dodać linearyzację).
Schemat całego generatora TG5 z instrukcji serwisowej:
Widoczne są moje napięcia przed naprawą (kolor zielony). To, co się zmieniło po naprawie jest zaznaczone kolorem niebieskim. Wiele rozwiązań jest tu ciekawych. Mostek Wiena jest u dołu sekcji z generatorem, wzmacniacz to wszystkie tranzystory. Widzimy na wejściu wtórnik na T102 i potem wzmacniacz mocy (stopień wyjściowy na T104 i T105), żarówkę (zastosowana w stabilizacji amplitudy) i kolejny wzmacniacz mocy (stopień wyjściowy na T109 i T110). W tym układzie żarówka La101 jest z jednej strony zasilana z napięcia ok. 12 V, z drugiej zaś dostaje napięcie stałe z integratora na IC101. Zatem to napięcie z integratora zmienia punkt pracy żarówki i jej rezystancję. IC102 to rodzaj wzmacniacza odejmującego (uchyb regulacji). Prostownik to specyficzny układ na D107 i D108, odniesienie jest brane z D110. Po co jest D109? Nie mam pojęcia. Na T111, T112 i T106 jest wzmacniacz dla wysterowania prostownika. Jak widać jest to dosyć skomplikowane, chociaż ma sens. Najciekawszy jest właśnie ten układ stabilizacji amplitudy. Wbrew pozorom rozwiązanie jest genialne. Jednak o tym nieco dalej.
Wstępnie poprawiłem sporo podejrzanych lutowań i opukałem płytę materiałem izolowanym, co pozwoliło lepiej lokalizować miejsca do poprawki. Dzięki temu chociaż przebieg prostokątny działał dobrze. Kolejno mierzyłem napięcia i okazało się, że po wybraniu sinusoidy brak jest napięcia +24 V. To, by tłumaczyło dlaczego nie było drgań dla tego przypadku (brak zasilania generatora z mostkiem Wiena). Problemem okazał się zwarty T120. O dziwo napięcie -24 V się w tym przypadku prawie nie zmieniało. Należy zwrócić uwagę, że napięcia zasilania końcowych wzmacniaczy są przełączane. Po wylutowaniu T120 miałem już napięcia zaznaczone na schemacie kolorem zielonym. Sprawdziłem w dalszej kolejności działanie samego generatora i przebieg był mocno odkształcony:
Nie działał więc układ stabilizacji amplitudy. Napięcie za R153 wynosiło aż 10,52 V. Wstępnie odlutowałem jedno wyprowadzenie R154 i podałem tam napięcie zewnętrzne. To już pozwoliło sprawdzić działanie samej żarówki. Było poprawnie. Sam wzmacniacz na T112, T111 i T106 działał dobrze. Napięcia się zgadzały, przebiegi też. Jednak IC102 był nasycony. Okazało się, że układ się rozstroił. Należało dobrać ustawienia R155 i R162. Tak już miałem dobrze działający generator na mostu Wiena. Co jest takiego genialnego w tym rozwiązaniu? Otóż są tu prostowniki na D107 i D108. Sygnały z nich są dosyć specyficznie odejmowane od siebie. Przez to likwidowana jest składowa zmienna i pozostaje tylko składowa stała. Znacznie lepsze rozwiązanie, niż jakiś zwykły detektor szczytowy, bo działa to dużo bardziej szerokopasmowo. Pytanie co ustawia R148? Zastanowiło mnie widoczne na schemacie oznaczenie "Uss - MIN":
Długo zastanawiałem się co to może znaczyć. Zrobiłem więc symulację w LTspice:
Przestrajanie R148 pozwala tak zestroić układ, by nie było składowej zmiennej na wyjściu IC102. Z Google Translatorem ustaliłem, że napięcie międzyszczytowe w ojczystym języku pewnego austriackiego akwarelisty to "Spitze-Spitze-Spannung". Stąd jest właśnie Uss. Wpisanie tego w Google to potwierdza. Poniżej wynik zmian napięcia międzyszczytowego na wyjściu IC2 w zależności od R148:
Widać, że można znaleźć minimum. Jak to więc działa przy zmianach częstotliwości i przy dobranej wartości R148?
Widać słabą zależność od częstotliwości. Wydaje się, że to też kwestia zestrojenia R148. Potwierdza się więc to, co udało się ustalić do tej pory. Można też zbadać wpływ zmian napięcia odniesienia i napięcia wejściowego:
Dochodzi tu do zmian napięcia odniesienia, zaś napięcie wejściowe jest traktowane jako parametr.
W dalszej kolejności należało naprawić wzmacniacz końcowy dla przebiegu sinusoidalnego. Jak już wspominałem zwarty był T120. Nie miałem jednak tranzystora 2N2905. Mogłem dać np. BC313, co jest dobrym pomysłem. Jest też ta sama obudowa. Niestety tego też nie znalazłem. Zatem wybór padł na 2SA1680 z płytki od jakiejś drukarki. Też się tu sprawdzi, chociaż wyprowadzenia są inne, tak jak obudowa. Po wstawieniu nowego tranzystora:
Przylutowałem go prowizorycznie od spodu i tak już zostało. Wzmacniacz jednak nie działał poprawnie. Napięcie na R213 i R207 było stanowczo za wysokie:
Przebieg za C142 był odkształcony:
Wspomniane napięcie i przebieg sugerują uszkodzenie T119. Jednak widać, że będzie miał on przerwę, nie zaś zwarcie jak T120. Poniżej odlutowane T119 i T120:
Zamian za 2N2219 bez problemu można wstawić BC211. Wykorzystałem tu BC211-16 produkcji CEMI, bo ta klasa wzmocnienia najlepiej pasuje do 2N2219. Ponadto trzeba zobaczyć jak zamontowany jest T117:
T117 pracuje jako mnożnik napięcia Ube:
Jest to więc polaryzacja wstępna dla T119 i T120. Coś takiego to alternatywa dla klasycznych diod montowanych w tym miejscu we wzmacniaczach klasy AB (jak tu). T117 zamontowano wewnątrz radiatora T119, by zrobić kompensację termiczną. Mogli go też oczywiście dać na T120. Stąd tym bardziej zdecydowałem się na BC211, nie zaś parę komplementarną do 2SA1680, czyli 2SC4408. Po wlutowaniu BC211 wzmacniacz pracował poprawnie:
W dalszej kolejności wymieniłem jeszcze dwa kondensatory elektrolityczne. Chodzi tu o C307 na płytce z ustrojem:
Widać, że jest napuchnięty. Zresztą były już ostatnio problemy z drganiem wskazówki dla małych częstotliwości. C307 na schemacie:
Utrata pojemności przez ten kontestator spowoduje pojawienie się ujemnego sprzężenia zwrotnego dla składowej zmiennej przez R316 i R312. Stąd dali dwa rezystory i na środku kondensator, więc punkt ten jest zwarty do masy dla składowej zmiennej. Dodatkowo podmieniłem C110 w integratorze:
Wymieniałem go już kiedyś, ale przez tyle lat zdążył spuchnąć ponownie.
W dalszej kolejności zamontowałem płytkę z ustrojem, ale wskazówka się zacinała. Trzeba ją było więc ponownie wymontować i rozebrać ustrój:
Jak widać jest to ustrój magnetoelektryczny. Problem stanowiła skala, która jest dobrze widoczna na ostatnim zdjęciu. Skala ta lekko się wysunęła i ocierała o wskazówkę. Wystarczyło to docisnąć. Przy okazji ustaliłem, że zakres tego ustroju to 497 µA i rezystancja wewnętrzna to 213 Ohm, czyli pewnie powinno być 500 µA i 220 Ω. Wyczyściłem też niektóre isostaty spirytusem i je nasmarowałem.
Na tym etapie można już było zestroić generator. Zacząłem od ostatecznego zestrojenia pętli stabilizacji amplitudy. We wzmacniaczu przebiegu sinusoidalnego ustawiłem zero na wyjściu przez R197:
Korygowanie R208 nie było konieczne, bo nie było widać zniekształceń skrośnych (przynajmniej na oscyloskopie). Potem przyszła kolej na dostrojenie miernika napięcia wyjściowego. Wystarczyło to zrobić dla przebiegu sinusoidalnego przez R222:
W przypadku przebiegu prostokątnego było prawidłowo. Zestrojenie zrobiłem oscyloskopem i jeszcze to sprawdziłem zwykłym multimetrem przy częstotliwości 50 Hz. Wypełnienie dla przebiegu prostokątnego dobiera się przez R201:
To też trzeba było trochę dostroić. Ostatecznie dla ok. 1 MHz przebieg prostokątny był taki:
Widoczne są oscylacje. Można to dostroić przez C138:
Jak widać jest znacznie lepiej:
Fotografia po odstawieniu na półkę i w trakcie pracy:
Na zakończenie zdjęcia z pomiarów, jakie robiłem podczas naprawy:
Resumując z pewnością jest to lepszy generator niż polskie POF-1, czy G432. Ten ostatni nie jest akurat na mostku Wiena. To klasyczny generator funkcji z wytwarzaniem przebiegu trójkątnego i na tej podstawie sinusoidalnego za pomocą diodowego układu kształtującego. Z drugiej zaś strony pracy z tym było dużo i naprawa nie była taka prosta, bo wymagane było gruntowne przeanalizowanie schematu. Musiałem pomierzyć wiele napięć przy ograniczonym dostępie do niektórych elementów. Współcześnie można oczywiście kupić chiński generator na DDS za jakieś śmieszne pieniądze (np. SDG1020) i to o dużo większych możliwościach. Zatem sens tej naprawy jest mocno dyskusyjny.
Fajne? Ranking DIY
