MA 3601 NF RC generator

Danas je nabavljen generator sinusnog signala u frekvencijskom opsegu 20 Hz do 20 kHz, slovenskog poduzeća IEV-Ljubljana s kraja 1950-tih godina.

Nabavljena su dva primjerka RC generatora MA 3601 (zahvala gospodinu Vuku, ekspertu za cijevna pojačala i kolekcionaru Iskrinih vintage uređaja) tako da ćemo zadržati onaj koji je u boljem stanju dok će drugi eventualno poslužiti kao donator dijelova.

Po natpisnim pločicama moglo bi se zaključiti da su ovi primjerci generatora MA 3601 iz 1960. godine, no prvi modeli su izašli u prodaju koju godinu prije.

Slovensko poduzeće IEV osnovano je 1948. godine pod nazivom “Inštitut za elektrozveze”, zatim je 1958. godine taj naziv promijenjen u “Industrija za elektrozveze”, da bi se 1961. godine slovenske tvrtke IEV, Iskra, Tela i Avtomatika spojile u jednu tvrtku pod nazivom Iskra – Kranj.

RC generator MA 3601 može generirati sinusni napon u frekvencijskom rasponu 20 Hz do 20 kHz (audio tonski opseg) i sa amplitudama u rasponu od 0 do 11 V uz izlaznu impedanciju 600 Ω. Ovakvi generatori koriste se kod izrade, ispitivanja i popravaka elektroničkih sklopova koji rade u audio frekvencijskom opsegu (različiti audio reproduktori, audio pojačala, RTV tehnika i slično), može poslužiti za ispitivanje transformatora koji rade u tom opsegu, a svojevremeno je bio iskoristiv i u analognoj žičnoj te radio telefoniji.

Svi kritični elementi generatora koji utječu na stabilnost napona i frekvencije montirani su podalje od komponenti koje se u radu jače zagrijavaju. Uočava se da su komponente koje se griju (elektronske cijevi, transformator, prigušnica, radni otpornik, sijalica za stabilizaciju) postavljene u gornji dio kućišta, a kritične komponente Wienovog mosta u donji dio kućišta kako bi utjecaj temperature na njih bio što manji.

Pasivni RC elementi Wienovog RC mosta osjetljivi na promjenu temperature i koji pojačano zrače EM energiju smješteni su u zasebno oklopljeno kućište.

Dvostruki promjenjivi kondenzator sa jednakim sekcijama na zajedničkoj osovini. U nekim prospektima se navodi da MA 3601 ima tri dodatna trimer kondenzatora za fino ugađanje svakog frekvencijskog opsega, no kod oba naša primjerka nalazimo samo jedan zajednički trimer potenciometar paralelno vezan jednoj sekciji primjenjivog kondenzatora.

Preklopnik za promjenu tri frekvencijska opsega prebacuje tri para preciznih otpornika (0,5%) u RC granama Wienovog mosta. 

Pasivne komponente su većinom montirane na dvije manje montažne ploče. 

Filtarski elektrolitski kondenzatori različitih proizvođača. Još jedna potvrda da su naši primjerci MA 3601 proizvedeni 1960. godine. 

RC generator MA 3601 se bazira na četiri elektronske cijevi:

• pentoda EF 42 – oscilator
• pentoda EL 84 – inverter faze i pojačalo oscilatora
• pentoda EL 84 – izlazno pojačalo za odvajanje (katodno slijedilo)
• punovalna ispravljačica EZ 80 – ispravljanje anodnih napona

Kao regulacijski element u negativnoj povratnoj sprezi služi sijalica 220V/3W. Povećanjem napona kroz sijalicu povećava se temperatura žarne niti, a time i njen otpor. Dakle, ukoliko se izlazni napon iz pojačala poveća ili smanji, povećati će se ili smanjiti i otpor sijalice vezane u negativnoj povratnoj sprezi pojačala pa će se na taj način i korigirati izlazni napon na određenu vrijednost.

Frekvencije su podijeljene u tri opsega: 20-200 Hz, 200 Hz – 2 kHz i 2 kHz – 20 kHz. Uočavamo preciznu skalu i kazaljku u obliku noža (listić okomito postavljen na skalu) kako bi se izbjegla pogreška očitanja zbog paralakse. Time se postiže točnost baždarenja i očitanja skale bolja od 2%.

Kod demontaže kazaljka se jednostavno odvije sa osovine (okretanje u lijevu stranu).

Mehanizam sa zupčanicima kojim je spregnut gumb za odabir frekvencije i kazaljka sa osovinom promjenjivog kondenzatora. Uočava se dvostruki mesingani zupčanik koji se sastoji od dva jednaka zupčanika, jedan iznad drugog, napeti oprugom po osi rotacije. Ovime se postiže to da nema praznog hoda u pogonu zupčastog prijenosa. Taj prazni hod bi nastao između zahvata dva zuba, odnosno na kutu rotacije koji je potreban da se zubi dva zupčanika „uhvate“ i počnu djelovati jedan na drugi. Ovo je svakako mali pomak ali može biti vidljiv pri prijenosu na kazaljku, posebno kada se malim pomacima lijevo-desno želi precizno namjestiti neka frekvencija. Stoga je prazni hod kompenziran sa dvostrukim zupčanikom tako da jedan stalno pritišće jednu stranu, a drugi drugu stranu zupca sa kojim je u kontaktu.

Elektronička shema za RC generator MA 3601 koja se može naći na Internetu malo se razlikuje od naših originalnih uređaja. Umjesto tri, ugrađen je samo jedan trimer kondenzator za ugađanje frekvencije, a primijetio sam da je i izlazni krug (atenuator i sprege) nešto drugačije izveden. Na shemi nema naznačenih vrijednosti elemenata, a bez montažne sheme teško je naći mjesto njihove montaže na šasiji. Također se potkrala jedna greška: na originalnoj shemi je točka između sklopke S2 i kondenzatora C6 uzemljena, što nema smisla, ovdje je samo trebao stajati simbol za oklopljeni (koaksijalni) kabao toga voda. No, kod naša dva primjerka uređaja se za vođenje signala nigdje ne koriste koaksijalni kablovi već obične žice. Unatoč tome, shema je vrlo korisna za uvid u sklopove i shvaćanje rada uređaja, te nam je svakako drago da ju ne moramo sami nacrtati.

Neka od modifikacija Wienovog mosta temelj je gotovo svih RC audio oscilatora koje smo do sada susretali u našim objavama tako da se i RC generator MA 3601 također temelji na Wienovom mostu. Razlog tome je što su oscilatori sa Wienovim mostom praktično primjenjivi u širokom frekvencijskom opsegu cca 10 Hz – 1 MHz, a uz to daju vrlo stabilnu i čistu sinusnu amplitudu izlaznog signala. Frekvenciju je moguće mijenjati promjenom otpora ili kapaciteta u mostu, no ovo je potrebno raditi paralelno u dvije grane tako da je nužna upotreba dvostrukih potenciometara ili kondenzatora na zajedničkoj osovini koji moraju biti dobro upareni kako bi se zadržao omjer, a time i ravnoteža mosta u cijelom promjenjivom opsegu. Time je onda ovo i najkritičniji element u praktičnoj izvedbi oscilatora sa Wienovim mostom.

MA 3601 ima tri frekvencijska opsega. Za promjenu opsega paralelno se mijenjaju parovi fiksnih otpornika u svakoj RC grani mosta, a za promjenu frekvencije unutar opsega se koriste dva jednaka promjenjiva kondenzatora na zajedničkoj osovini gdje je opet svaka sekcija u jednoj RC grani mosta.

Postoje izvedbe promjenjivih oscilatora sa Wienovim mostom kod kojih je za promjenu frekvencije dovoljan samo jedan promjenjivi element u jednoj grani mosta no ovakve se izvedbe vrlo rijetko susreću u praksi zbog složenosti dodatnog sklopovlja (diferencijalna pojačala) za pozitivne i negativne povratne veze kojima se kompenzira druga grana mosta.

S obzirom da tvorničke sheme često znaju biti nacrtane tako da se ne uočavaju jasno četiri grane mosta, nacrtali smo blok shemu iz koje je to puno bolje vidljivo. Također, na našoj blok shemi istaknut je put ostvarivanja pozitivne i negativne povratne veze, odnosno kako fazni pomak i amplituda signala povratnih veza kontroliraju rad oscilatora.

Pozitivna povratna veza, kao i kod svakog oscilatora, služi za poticanje pojačala na osciliranje i njen signal se sa izlaza na ulaz mora vratiti u fazi. Elektronska cijev EF 42 radi kao oscilator, dok je prva EL 84 pojačalo i inverter (okretač faze) signala. Crvenim strelicama označen je put signala pozitivne povratne sprege i jasno se vidi da se taj signal, nakon što je po jednom invertiran na obje cijevi, ponovno vraća u fazi. Čak i da uklonimo sve elemente Wienovog mosta ovakav spoj dvije elektronske cijevi bi oscilirao jer je signal pozitivne povratne sprege koji se izlaza (anode) EL 84 vraća na rešetku EF 42 dovoljno pojačan da podržava oscilacije, no te oscilacije bi bez Wienovog mosta frekvencijski bile izvan svake kontrole.

Wienov most sa RC elementima ima zadaću dozvoliti oscilatoru osciliranje na samo jednoj točno određenoj frekvenciji. To se postiže paralelnim i serijskim LC titrajnim krugovima u pozitivnoj povratnoj sprezi koje, ovisno o vrijednostima elemenata, predstavljaju nepropusni filtar za sve frekvencije osim jedne koja je rezonantna za taj LC krug.

Negativna povratna veza služi za stabilizaciju amplitude oscilacija koje proizvodi oscilator. Za ovu vezu uzima se također dio signala sa izlaza EL 84 i kao što vidimo isti prolazi samo kroz čiste omske otpore R4, R5 i žaruljicu 220V/3W. Kako se radi o čisto omskim otporima signal povratne veze neće imati nikakvih pomaka faze i za sve frekvencije njegova amplituda će biti jednaka. Jedini promjenjivi element u tom krugu je žaruljica kojoj se u ovisnosti o jakosti struje mijenja temperatura žarne niti, a time i otpor te žarne niti. Ukoliko se struja poveća, povećati će se i otpor žaruljice, a time i jačina negativne povratne veze na EF 42 što će dovesti do smanjenja njenog pojačanja. Naravno, obrnuta stvar dešava se u slučaju promjene struje na niže. Na taj način žaruljica promjenom svojeg otpora reagira na svaku promjenu amplitude u negativnoj povratnoj sprezi čime amplitudu oscilacija na izlazu iz oscilatora održava konstantnom.

Frekvencijski filtriran i amplitudno stabiliziran signal iz oscilatora dovodi se na pojačalo sa drugom cijevi EL 84. Ta cijev je u spoju katodnog slijedila i služi kao stupanj za odvajanje kako izlazno opterećenje ne bi utjecalo na rad oscilatora.

Prema podacima proizvođača stabilnost frekvencije i izlazna impedancija konstantne su kod izbora bilo koje veličine izlaznog napona, a također i nivo odabranog napona ostaje konstantan bez obzira na odabranu frekvenciju ili nestabilnost napona mreže. Stabilnost izlaznog napona je prema tvorničkim podacima u granicama ± 0,5 dB, a izobličenje je manje od 1%.

Međutim, navodi se i podatak da visina napona odgovara ispisanim vrijednostima na potenciometru i množitelju samo ako je opterećenje veće od 10 kΩ. Na naznačenom opterećenju od 600 Ω napon pada na polovicu ispisanih vrijednosti. Idemo vidjeti da li su se ovi parametri zadržali i nakon 65 godina starosti ovog uređaja.

Ovdje smo snimili karakteristike koje prikazuju promjenu izlaznog napona uslijed promjene opterećenja. Vidimo da je maksimalan napon doista 11 V RMS (31,1 Vpp), no ta vrijednost se može zadržati samo ako opterećenje nije veće od nekih 33 kΩ. Možemo reći da se do 10 kΩ uspijeva zadržati mali pad napona (manji od 1 V), a nakon toga svako daljnje opterećenje značajno smanjuje amplitudu izlaznog napona. Na 600 Ω je maksimalna amplituda dvostruko manja od one na 10 kΩ i iznosi oko 5,5 V kako je i navedeno u specifikacijama.

Ovdje svakako treba primijetiti da svako opterećenje veće od 33 kΩ uzrokuje pad amplitude izlaznog napona i taj pad nije linearan, tako da kod praktične primjene ovog generatora tonskih signala treba s tim računati. Ukoliko je za neku primjenu potrebno imati preciznu amplitudu izlaznog napona, najbolje je istu kontrolirati nekim RMS izmjeničnim voltmetrom, a ne se oslanjati samo na kalibrirane oznake na potenciometru.

Što se tiče stabilnosti amplitude, možemo potvrditi da se ista kroz čitav frekvencijski opseg (kroz sva tri mjerna opsega) zadržava vrlo stabilnom. Naravno, stabilnost amplitude je u granicama koje se realno mogu postići sa žaruljicom u negativnoj povratnoj sprezi Wienovog mosta, no ona je doista u granicama ± 0,5 dB kako je i navedeno u specifikacijama.

Točnost frekvencije prema skali je isto tako dobra. U našem slučaju je potrebno malo kalibrirati kazaljku jer pokazuje nešto niže vrijednosti frekvencije, no linearnost prema oznakama na skali je svakako u granicama 2%. Stabilnost frekvencije je također u skladu sa specifikacijama. Ovdje treba biti svjestan kako je MA 3601 cijevni uređaj kojemu je potrebno nekoliko minuta zagrijavanja kako bi se potpuno stabilizirao u radu. Tek tada možemo očekivati stabilnost i točnost prema specifikacijama.

Ovdje je spektralni prikaz izlaznog signala na frekvenciji 20 kHz (50 Ω, 20 dB Att). Vidi se da sinusni signal nije savršen, no svakako je blizu tome. Najjači harmonik ima 3% amplitude osnovnog signala i potisnut je za 30 dB.

RC generator MA 3601 je glede stabilnosti i čistoće izlaznog sinusnog signala u rangu bilo kojeg drugog cijevnog RC generatora baziranog na Wienovom mostu iz toga doba. Međutim, zbog samo jedne pentode (katodno slijedilo) u krugu izlaznog pojačala, amplituda izlaznog signala je jako osjetljiva na opterećenje. Bolji generatori signala toga doba su imali u izlaznom pojačalu dvije ili tri elektronke sa negativnim povratnim spregama, te stabilizirani anodni napon kako bi se zadržala ista amplituda signala u širokom rasponu izlaznog opterećenja i kako izlazni signal ne bi bio osjetljiv na varijacije u naponu napajanja.