Danas je nabavljen generator sinusnog signala u opsegu 10 Hz do 1 MHz sastavljen iz elektroničkog KIT kompleta Amtron AUDIO GENERATOR UK570 koji je od 1970-te godine prodavala talijanska tvrtka GBC. Tvrtka GBC bila je prisutna na tržištu od 1930 – 1989. godine, a tijekom čitavog tog razdoblja bavila se proizvodnjom i distribucijom širokog spektra elektroničkih komponenti i uređaja (gotovih i u dijelovima) za upotrebu u kućanstvima (RTV, audio i video), te za elektroničke servise i hobiste. Kao zaštitni znak za prodaju širokog spektra svojih elektroničkih KIT kompleta tvrtka je prvo koristila naziv “High-kit”, zatim je početkom 1970-tih godina taj naziv promijenjen u “Amtron”, a na prijelazu u 1980-te godine ovaj brand se mijenja u “Amtroncraft”.
Prednja ploča ima standardne kontrole: MULTIPLIER je 5-položajna sklopka kojom se odabiru frekvencijski opsezi, a potenciometar sa velikom skalom označenom sa Hz služi za odabir frekvencije unutar određenog opsega. ATTENUATOR serijski uključuje otpornike u izlazni krug za regulaciju jačine izlaznog signala. POWER je mrežna sklopka, a OUTPUT je priključnica izlaznog signala. Jednostavnije ne može biti 🙂
Prema električnoj shemi vidimo da se ovdje radi o RC oscilatoru sa Wienovim mostom. Sličan slučaj imali smo već u objavi MA 3601 NF RC generator s time što su tamo upotrijebljene elektronske cijevi. Oscilator koji se bazira na mostu osmislio je još davne 1891. godine njemački fizičar Max Karl Werner Wien (1866 – 1938) po kojem je ovakav most i dobio ime, a prvu praktičnu primjenu Wienovog mosta realizirala je 1939. godine tvrtka Hewlett-Packard izradom preciznog audio sinusnog oscilatora HP200A.
Oscilatori sa Wienovim mostom praktično su primjenjivi u frekvencijskom opsegu cca 10 Hz – 1 MHz. Daju vrlo stabilnu i sinusnu amplitudu izlaznog signala, a frekvenciju izlaznog signala moguće je lako mijenjati potenciometrom.
Oscilator UK570 sastoji se od Wienovog mosta sa promjenjivim elementima koji je spregnut sa tranzistorskim pojačalima preko pozitivne i negativne povratne sprege. Tranzistor Tr1 radi kao pojačalo i oscilator, a tranzistor Tr2 je inverter faze, a tranzistor Tr3 je pojačalo sa negativnom povratnom spregom. Izlazna frekvencija signala određena je elementima Winovog mosta, gdje jednu granu čini jedna polovica dvostrukog potenciometara R3, otpornik R1, trimer kondenzator C1, te jedan od fiksnih kondenzatora C9, C11, C13, C15 ili C17. Ovo je grana sa serijskim RC krugom. Granu sa paralelnim RC krugom pak čini druga polovica dvostrukog potenciometara R3, otpornik R2, trimer kondenzator C2, te jedan od fiksnih kondenzatora C10, C12, C14, C16 ili C18.
Pošto se na samoj shemi teško snaći, nacrtali smo pojednostavljenu blok shemu principa rada audio generatora UK570. Tako se bolje uočava serijska i paralelna RC grana Wienovog mosta kao i regulacijski elementi u tome krugu.
Napon na ulaz u pojačalo/oscilator sa Tr1 vodi se preko paralelnog RC elementa Winovog mosta. Izlazni signal iz Tr1 sada je fazno invertiran (okrenut za 180°) te se preko slijedećeg stupnja pojačanja sa tranzistorom Tr2 ponovno invertira za 180° kako bi se dobio signal u fazi sa ulaznim, kakav je i potreban za ispravno funkcioniranje pozitivne povratne sprege natrag na tranzistor Tr1. Pozitivna povratna sprega ne vodi se izravno na ulaz Tr1 već preko serijskog RC elementa Winovog mosta. Naime, ukoliko bi se signal pozitivne povratne sprege doveo izravno na tranzistor isti bi vršio pojačanje širokog frekvencijskog spektra što bi dovelo do izobličenja i nestabilnosti izlazne frekvencije signala. Vidimo dakle da paralelni i serijski RC elementi Wienovog mosta ovdje funkcioniraju kao visoko i nisko propusni frekvencijski filtri pa je oscilator osjetljiv samo na filtriranu frekvenciju koja je određena samim RC elementima Wienovog mosta.
Negativnom povratnom spregom (za koju se na ulaz Tr1 dovodi protufazni signal sa Tr3) osigurava se stabilna amplituda signala na izlazu. U krugu negativne povratne sprege nalazi se žaruljica L1 koja ovdje ima funkciju detektora snage izlaznog signala sa tranzistora Tr3. Ako je snaga veća, vlakno žaruljice će se zagrijati, time će porasti i električni otpor vlakna. Povećanjem otpora u negativnoj povratnoj sprezi smanjiti će se pojačanje Tr1, a time i veličina amplitude izlaznog signala. Naravno vrijedi i obrnuto, smanjenjem amplitude izlaznog signala, smanjiti će se otpor žaruljice u povratnoj sprezi pa će se izlazno pojačanje povećati. Ovaj način stabilizacije je vrlo linearan te su izobličenja signala na izlazu vrlo mala. Problem sa žaruljicom je promjenjiva vremenska konstanta grijanja i hlađenja vlakna ovisno o frekvenciji, te na nižim frekvencijama regulacija žaruljicom postaje sve više nelinearna. Moderni oscilatori sa Winovim mostom stoga koriste termistore, diode, FET-ove ili foto-ćelije kao stabilizacijske elemente.
Također možemo primijetiti da već sa prva dva tranzistora dobivamo na izlazima i signal u fazi i signal u protufazi koje možemo iskoristiti za povratne sprege, te se cijeli ovaj sklop može izvesti i sa samo ta dva tranzistora. No u našem slučaju sa dodanim još jednim tranzistorom postiže se bolje pojačanje i stabilnost cijelog sklopa.
Slično kao i kod sestrinskog uređaja High-kit BAR-GENERATOR UK495 vidimo da su i ovdje zadržani originalni dijelovi stari 50-tak godina, što bi sada već moglo predstavljati problem oko stabilnosti čitavog oscilatora, posebice što se tiče kondenzatora kao vremenski najosjetljivijih, a za ovaj sklop najkritičnijih komponenti.
Testiranje je pokazalo da oscilator radi, no niti na jednom opsegu nije bilo moguće postići najviše deklarirane vrijednosti frekvencije. U prosjeku, na svim opsezima su postignute frekvencije za 10-30% manje od deklariranih, a na posljednjem opsegu koji treba oscilirati do 1 MHz mi smo uspjeli postići tek oko 600 kHz. Namjerno koristimo riječ “tek oko” jer kako se čitav sklop duže drži pod naponom to oscilator postaje nestabilniji, a izlazna amplituda izobličenija. Sve ovo ukazuje na dotrajale kondenzatore u krugu oscilatora.
Zanimljivo je kako žaruljica u negativnoj povratnoj sprezi odlično radi posao te zadržava amplitudu signala cijelo vrijeme konstantnom. Prilikom uključivanja potrebno je oko pola minute pričekati da se žaruljica termički stabilizira čime regulacija počinje funkcionirati. Još jedan nedostatak regulacije pomoću žaruljice je njezina osjetljivost na mehaničke vibracije. Ovdje se ne misli na potrese koji bi doveli do prekida žarne niti, nego već i najmanje vibracije neprimjetno zanjišu žarnu nit u balonu čime se ona dovoljno rasteže da joj se mijenja otpor, a to onda izravno utječe i na stabilizacijski krug. Svaki put kada “kvrcnemo” po kućištu generatora te vibracije se lijepo vide na oscilogramu izlaznog signala. Izmjereni naponi amplitude iznose 60 mV, 600 mV i 6 V od vrha do vrha ovisno o odabranoj atenuaciji, no to se može po želji podesiti trimerom R10.
Prvi oscilogrami nakon uključenja generatora bili su sličniji pravokutnom, nego sinusnom signalu, dakle imali smo sinusoidu odrezanih vrhova. Ovo smo uspjeli donekle popraviti trimerom R11 u negativnoj povratnoj sprezi, no čim je trebalo ovakvo podešavanje to je znak da generator dugo nije bio u funkciji te da su kritične komponente pod utjecajem zuba vremena promijenile svoja električna svojstva.
Amtron AUDIO GENERATOR UK570 svakako je dobro zamišljen i kvalitetan generator nisko-frekvencijskih signala, no nakon desetljeća zaborava potreban mu je generalni servis. Generatori funkcija vrlo su česti i korisni uređaji u elektroničkim radionicama i vjerojatno svi već posjedujemo neki model funkcijskog generatora koji mogućnostima daleko premašuje ovaj naš vintage KIT model. Pa usprkos tome, uvijek je dobro imati pri ruci neki jednostavan i lako popravljiv uređaj, za kojeg nam neće biti žao ako nastrada prilikom nekog našeg vrlo smjelog i sasvim nestandardnog pokušaja elektroničkog pokusa 🙂