Brak modulacji FM w generatorze ADRET 740A

Jakiś czas temu pisałem o tym jak naprawić wyświetlacz do generatora Zopan PG-20. Jak się okazało mojemu drugiemu generatorowi też zaczęło coś dokwierać. W tym tygodniu znalazłem chwilę wolnego czasu i postanowiłem sprawdzić przy jakiej najniższej czestotliwości sygnału m.cz. będzie działał poprawnie Adret 740A przy modulacji FM. Dokumentacja podaje, że może to być 10Hz przy spadku charaktarystyki -3dB. Jako generatora m.cz. użyłem KZ1404. Po włączeniu urządzeń otrzymałem jak najbardziej niezamierzony efekt w postaci braku sygnału na wyjściu ADRET'a po włączeniu modulacji FM. Sygnał w.cz. na wyjściu był obecny ale tylko dla modulacji AM i przy braku modulacji. Na moje szczęście przy zakupie generatora sprzedający dorzucił od siebie płytę CD z całą dokumentacją użytkową i serwisową.

Bohater postu

Na "dzień dobry" trzeba było się przyjrzeć temu, jak zrealizowana jest modulacja czestotliwości w generatorze z syntezą PLL. Tu od razu mówię, że nie jest to tak proste jak w "zwykłym" generatorze, gdzie dewiację uzyskuje sie przez mianę napięcia polaryzującego diodę(-y) pojemościową(-we). W generatorze 740A i pochodnych dewiacja przy modulacji FM jest uzyskiwana przez zastąpienie sygnału pilota 80MHz sygnałem z przestrajanego generatora LC (również stabilizowanego pętlą PLL).

Schemat blokowy generatora ADRET 740A

Jak widać na rysunku wyżej, za modulację FM odpowiada osobny moduł. Ponieważ generator działał poprawnie przy wyłączonej modulacji stwierdziłem, że problem najprawdopodobniej występuje na płytce FM.

Rozmieszczenie podzespołów generatora ADREAT 740A

Aby się do niej dostać trzeba zdemontować pokrywę górną i dolną obudowy oraz wewnętrzne ekrany. Na górnym ekranie jest również nadukowany rysunek rozmieszczenia podzespołów generatora i naklejony schemat okablowania. Aby wyciągnąć kartę FM trzeba się nieco pogimnastykować. Kable z wtyczkami SMC są krótkie więc trzeba je było odłączyć od poszczególnych kart a także usunąć kilka pasków, którymi były przywiązane do płyty bazowej. Złącza SMC kart są umieszczone ukośnie dlatego zanim wyciagąłem kartę FM wyjąłem kartę dzielnika (powyżej karty FM - zielony kolor na rysunku). Po tym oczywiście płytkę dzielnika włożyłem z powrotem i podłaczyłem kable ekranowane do pozostałych kart.

Płytka FM generatora ADRET 740A

Wszytko super, tylko jak teraz zbadać podejrzaną kartę nie mając jej włożonej do generatora? Serwis na pewno posiadał odpowiednie przedłużki (extendery) do tych urządzeń. Ten problem wymagał już nieco inwencji twórczej ponieważ złącza pośrednie zastosowane w generatorze 740A nie są typowe. Znalazło się jednak małe światełko w tunelu. Raster złącz jest calowy - 2,54mm. Taki sam raster mają różnego rodzaju złącza GoldPin. Odpowiednie gniazdo i wtyk wykonałem z kątowej listwy 2x40 pinów i pasującego do niej gniazda. Przy pomocy szczypiec usunąłem niepotrzebne styki (łatwo się je wyciąga). Po bokach warto zostawić puste pozycje, tak aby ułatwić sobie zdjęcie gniazda ze złącza karty. Do dorobionych złącz narysowałem szybciutko odpowiednią płytkę drukowaną i tak powstała przedłużka serwisowa.

Przedłużka - strona elementów

Przedłużka - strona lutowania

Teraz to już z górki. Przedłużkę zakładamy na kartę i całość wkładamy do generatora. Podłączamy też kable. Przedłużkę zaprojektowałem na tyle niską, aby wtyczki spokojnie sięgnęły do gniazd. Można zacząć pomiary. Jedyne co utrudnia tą część, to fakt, że płytki nie mają strony opisowej. Na szczęście dokumentacja techniczna od generatora zawiera oprócz schematów rysunki rozmieszczenia elementów.

Schemat ideowy katy FM

Rozmieszczenie elementów karty FM

Po włączeniu generatora sprzawdziłem kolejno dziłanie rejestru zatrzaskowego SN12 (74C374) a potem układu bufora SN18 (LM324). Działały one poprawnie. Przy wybranym trybie bez modulacji na pinach 2,3 karty sygnał 80MHz był obecny, a przy wybranym trybie z modulacją FM go brakowało. Co ciekawe nie było go też na wejściu przełącznika z diodami D4, D5, D8. Oscylator 80MHz nie pracował wcale. Na anodzie diody D16 ujemne napięcie zasilające oscylator wynosiło tylko -1V co było podejrzane. Trzeba było zdemontować ekran i płytkę oscylatora. Z uwagi na zastosowanie przez producenta dość mocno spasowanych drutów do otworów w płytce oscylatora demontaż małej płytki nie jest łatwy. Podejrzewam, że łatwiej byłoby odlutować pionowe rezytory a druty obciąć i później wymienić na nowe.

Karta FM ze zdemontowanym generatorem FM 80MHz

Niestety nie zrobiłem zdjęcia mniejszej płytce... Po uruchomieniu generatora z wypreparowanym oscylatorem FM 80MHz napięcie na anodzie diody D16 nie zmalało a spadek napięcia na rezystorze R22 wynosił ok. 12V. Ponieważ obwód nie był obciążony niczym (płytka oscylatora była zdjęta) więc jedynym obciążeniem za diodą był kondensator tantalowy C56! Zdemontowałem go i okazał się zwarty. Po wymianie C56 na nowy na anodzie D16 pojawiło się napięcie -13V, które po zamontowaniu płytki oscylatora podniosło się do ok. -11V. Sygnał 80MHz FM pojawił się na zaciskach 2,3 karty. Po zamontowaniu ekranu oscylatora z powrotem pozostało jeszcze sprawdzewnie dewiacji i jej ewentualna korekta. Dokonuje się jej trymerami C205, C206 w oscylatorze. W przypadku mojego generatora nie było takiej potrzeby, ponieważ błąd dewiacji mieścił się w zakresie podanym w specyfikacji.

Po sprawdzeniu działania reszty funkcji generator zmontowałem z powrotem. Naprawa była dobrym pretekstem do sprawdzenia stanu baterii na płytce procesora, co raz za czas warto zrobić.

PS.
Dociekliwi zauważą z pewnością, że na karcie FM ze zdjęcia zamiast układu 74C374 znajduje się 74HC374. Karta włożona do przedłużki trochę się poddaje przy dotykaniu sondami miernika czy oscyloskopu. Pech chciał, że odczas sprawdzania układów sterujących karty sonda miernika zsunęła mi się z nóżki LM324 i prawdopodobnie na skutek zwarcia jedno z wyjść zatrzasku zostało uszkodzone (wcześniej działało poprawnie). Układ oczywiście wymieniłem. Różnica międzi układami serii C a HC polega na szybkości działania (HC są szybsze). Te pierwsze są jednak dużo trudniej dostępne. Nie można tu nastomiast użyć układów rodzin kompatybilnych z poziomami TTL takich jak np. HCT. Oczywiście możliwość łatwej wymiany nie oznacza, że podczas prac nie trzeba być ostrożnym. Aby nieco zmniejszyć "ruchliwość" karty podparłem ją drutem stalowym wetkniętym do jej aluminiowego ekranu (widoczna oa ostatnim zdjęciu).

W opracowaniu wykorzystano fragmenty dokumentacji technicznej ADRET ELECTRONIQUE GENERATEUR VHF/UHF 0.1/1120MHz modulable AM, FM et M I MAINTENANCE 740A z 1984r.

Wyświetlacz do generatora Zopan PG-20 czyli niesforne kropki

Jakieś 2 lata temu z hakiem nabyłem na znanym portalu aukcyjnym generator sygnałowy Zopan PG-20. Sprzęt to dość leciwy, ale cena była symboliczna więc się skusiłem. Sprzedający podał w opisie aukcji, że czasem zanika sygnał wyjściowy... Po otrzymaniu paczki i zgłębieniu szczegółów stanu urządzenia udało mi się ustalić, że urządzenie pochodzi z demobilu wojskowego i kiedyś pojawiło się w ofertach sprzedaży jako wybrakowane. Płytki nosiły liczne znamiona "napraw", których jakość mocno odbijała się na funkcjonowaniu generatora. Nieco poświęconego czasu pozwoliło na wykorzystanie PG-20 podczas prac z konstruowaniem urządzeń radiowych jednak  z czasem zaczął odmawiać posłuszeństwa i wtedy doposażyłem się w generator Adret 740A z syntezą PLL.

"Zopek" (bo tak go czasem nazywam) przeleżał przeszło rok i nadeszła pora aby zadecydować o jego dalszym losie. Wyjścia były w sumie dwa: podjęcie kolejnej próby naprawy lub kasacja. Wybrałem pierwszą możliwość. O ile niesforną automatykę poziomu sygnału wyjściowego udało się jakoś okiełznać, to podczas wielogodzinnych testów pojawił się kolejny problem związany z wyświetlaczami miernika częstotliwościomierza.

Po którymś włączeniu na jednym z wyświetlaczy przestał świecić jeden segment - niby nic, ale jest to trochę denerwujące. Oryginalne pole odczytowe było zbudowane z 6 sterowanych sekwencyjnie wyświetlaczy CQZP-12 wyprodukowanych przez POLAM. Wyświetlacze w sumie typowe, zbliżone rozmiarem do obudów DIL 14, o zachowanym rozkładzie wyprowadzeń wg standardu przemysłowego i niestety niezbyt wysokiej jakości. Ich największym wrogiem była temperatura pracy i "żyłowanie" jasności dużym prądem pracy diod. Do najjaśniej świecących z resztą też nie należały. Jak się okazuje podobne wyświetlacze innych producentów można stosunkowo łatwo kupić lecz problemem może okazać się kropka dziesiętna. CQZP-12 posiada kropkę po lewej stronie, podczas gdy większość dostępnych wyświetlaczy ma kropkę po prawej stronie...

Bohaterowie postu - moduły PL W i PL AL generatora Zopan PG20 oraz zdemontowane wyświetlacze CQZP12.

Naprawa płytki wyświetlacza
Sam posiadam w swoich zapasach pewną ilość wyświetlaczy Hewlett-Packard 5082-7611 i tych wyświetlaczy postanowiłem użyć. Bez większych problemów wylutowałem stare wyświetlacze i zastąpiłem nowymi. Kropki przekrosowałem na odpowiednie miejsca Kynarem przecinając uprzednio niektóre ścieżki na płytce wskaźników. Niestety tak spreparowany moduł nie wyświetlał kropki dziesiętnej gdy częstotliwość była mniejsza niż 1MHz. Trochę głupio to wyglądało w połączeniu z napisem "MHz" na płycie czołowej - przecież częstotliwość zmierzona była wtedy wyrażona w hercach a nie w tysiącach gigaherców.

Schenat płytki wyświetlaczy PG20 PL W (Zopan).

Widok zmodyfikowanej płytki wyświetlacza od strony elementów.

Widok zmodyfikowanej płytki wyświetlacza od strony lutowania.

Zero na początku
Miernik wbudowany w generator PG-20 posiada automatyczną zmianę zakresów. Wskazania z najniższego zakresu pomiaru częstotliwości (f < 1MHz) są wyświetlane bez zera przed kropką w formacie .123456 . Ponieważ kropki z przyczyn technicznych nie dało się wyświetlić na wyświetlaczach 5082-7611 postanowiłem pomanipulować nieco wynikiem, tak aby wyświetlany wynik na tym zakresie zawierał zero na pierwszej pozycji. Przykładowa postać takiego wyniku to 0.12345 .

Pomysł okazał się dobry, bo wynik w takiej postaci dawałby się w pełni wyświetlić na nowych wyświetlaczach. Ma on jedną wadę polegającą na zmniejszeniu dokładności pomiaru (najmniej znacząca cyfra określa dziesiątki herców, zamiast jednostek jak w oryginalnym rozwiązaniu). Do większości zastosowań jest ona jednak wystarczająca.

Przeróbka płytki automatyki licznika
Na stronie 34 instrukcji generatora znajdziemy schemat płytki automatyki licznika. Płytka zawiera generator kwarcowy i dzielniki częstotliwości 7490 (IC501-IC504). Sygnał zegarowy 0,5Hz (tg=1s) jest otrzymywany na nóżce 9 IC511. Właśnie ten sygnał jest wykorzystywany podczas bramowania gdy mierzona jest częstotliwość jest mniejsza niż 1MHz. Przy zakresie do 10MHz czas bramkowania wynosi tg=100ms. Sygnały podstawy czasu są przełączane przez bramki układu IC505. Na wyjściu bramki NOR (p.8) pojawia się sygnał podstawy czasu wybrany przez licznik pierścieniowy zbudowany na układach IC509, IC510, 1/2 IC511. Przełączanie podstawy czasu następuje w przypadku przepełnienia licznika miernika częstotliwości. Powrót do najniższego zakresu determinuje sygnał z wyjścia bramki IC506 (p.6).

Schemat płytki automatyki licznika PG20 PL AL (Zopan).

Aby uzyskać wyświetlanie zera na początku wskazania na zakresie do 1MHz wystarczy zmienić długość bramki z tg=1s na tg=100ms dla tego zakresu. Licznik nie będzie się wtedy przepełniał więc nie nastąpi zmiana zakresu. Nastąpi ona dopiero wtedy, gdy mierzona częstotliwość będzie miała wartość od 10MHz wzwyż (nastąpi przepełnienie licznika).

Jak to zrobić? Trzeba przerwać połączenie pomiędzy wyprowadzeniem 9 IC511 (bramka 1s) a wyprowadzeniem 13 IC505. Potem trzeba wykonać nowe połączenie pomiędzy wyprowadzeniami 2 (bramka 100ms) i 13 IC505. Dodatkowo aby uzyskać prawidłowe wyświetlanie kropki połączyć kropkę nowego wyświetlacza z rezystorem R717 na płytce wyświetlacza a wolną końcówkę R715 zostawić niepodłączoną. Teraz kropka będzie wyświetlana podczas pracy na nowym najniższym zakresie.

Płytka automatyki licznika - widok od strony elementów.

Płytka automatyki licznika - widok od strony lutowania. Widoczna modyfikacja połączeń IC505.

A oto króciutki film pokazujący działanie miernika po wprowadzeniu zmian: