Danas je dobiven na razmatranje (zahvala gospodinu Vuku, ekspertu za cijevna pojačala i kolekcionaru Iskrinih vintage uređaja) izvor referentnih napona za kalibraciju voltmetara HP 738BR, američke tvrtke Hewlett Packard iz 1965. godine (proizvodio se do 1974. godine).
Počeci tvrtke Hewlett Packard sežu u 1930-te godine, kada su dvojica elektrotehničara, Bill Hewlett i David Packard, započeli sa honorarnim radom u iznajmljenoj garaži. Njihovo partnerstvo je u 1940-tim i 1950-tim godinama inkorporirano u tvrtku Hewlett-Packard (HP). Prvi financijski uspješan proizvod tvrtke HP bio je audio oscilator čiju amplitudu je stabilizirala mala žaruljica sa žarnom niti, predstavljen 1939. godine. Zahvaljujući inovaciji sa stabilizatorskom žaruljicom njihovi oscilatori su bili bolji i stabilniji od konkurencije što im je omogućilo prodor na tržište. U 1940-tim godinama HP-ova proizvodna linija osim audio oscilatora, već je uključivala i valne analizatore, analizatore izobličenja, generatore audio signala i cijevne voltmetre, a zapošljavala je 200 ljudi. Danas je tvrtka HP jedna od najvećih svjetskih tehnoloških kompanija sa preko 330 000 zaposlenih. Ogromni proizvodni program tvrtke uključuje gotovo sva područja profesionalne i komercijalne elektronike, informatike (hardver i softver), telekomunikacija, električnih laboratorijskih i mjernih uređaja, audio i video elektronike i drugo.
Kalibrator HP 738BR proizvodi istosmjerni referentni napon od 300 V i izmjenični referentni napon od 300 V / 400 Hz, efektivne (RMS) ili vršne (PTP) vrijednosti. Ovi naponi se zatim pomoću preciznog atenuatora mogu smanjiti za dobivanje 38 različitih napona u rasponu između 300 V i 300 µV u koracima od 1, 1,5, 3 i 5. Točnost izlaznog napona je 0,1% za istosmjerne i 0,2% za izmjenične napone.
Zbog ugrađenog atenuatora (djelitelja napona) izlazni napon iz kalibratora HP 738BR za napone niže od 300 V donekle će se promijeniti ovisno o opterećenu (otporu) na izlaznim priključnicama jer sada i taj otpor ulazi u krug djelitelja napona. Pri opterećenjima od 10 MΩ promjena napona će biti zanemariva i iznosi 0,045% na najvišem naponu od 150 V (na nižim naponima promjene će biti još manje). Međutim, pri opterećenjima ispod 3 MΩ pogreške napona na najvišim opsezima već mogu premašiti deklariranu toleranciju od 0,1% tako da bi primjerice na opterećenu od 1 MΩ pogreška na 150 V iznosila 0,445%. Stoga je kalibrator HP 738BR namijenjen primarno za kalibraciju uređaja većeg ulaznog otpora (10 MΩ i više) kakav imaju digitalni voltmetri, osciloskopi i slično. Ukoliko se vrši kalibracija uređaja sa manjim unutrašnjim otporom (ispod 1 MΩ) trebali bi se koristiti serijski otpornici za povećanje ukupnog izlaznog otpora, odnodno impedancije.
Precizno stabilizirani izvori istosmjernog i izmjeničnog napona od 300 V nalaze se u jednoj šasiji, a atenuator je u svojoj zasebnoj šasiji.
Kalibrator HP 738BR se bazira na 13 elektronskih cijevi:
- 6AU6 – pentoda (RC oscilator 400 Hz)
- 6CL6 – pentoda (RC oscilator 400 Hz)
- 6BA6 – pentoda (stabilizacija amplitude izmjeničnog napona 300 V)
- 12AX7 (x4) – dvostruke triode (diferencijalno pojačalo za stabilizaciju istosmjernog napona, pretpojačalo i AGC pojačalo izmjeničnog napona)
- 12AU7 – dvostruka trioda (okretač faze za izlazni push-pull stupanj izmjeničnog pojačala)
- 6550 (x2) – pentode (izlazni push-pull stupanj izmjeničnog pojačala)
- 5651A – referentni izvor napona 85,5 V / 3,5 mA
- 6AV5GA – pentoda (regulator istosmjernog napona 300 V)
- 5U4GB – punovalna ispravljačica (440 V)
Čitava shema može se podijeliti na dva stabilizirana izvora napona od 300 V, jedan istosmjerni i drugi izmjenični napon. Oba naponska izvora su automatski stabilizirana na način da se uzima uzorak izlaznog napona i uspoređuje sa referentnim naponom, te svaka eventualna razlika tih napona služi za regulaciju, odnosno korekciju pojačanja aktivnih izvora napona (naponsko pojačalo za izmjenični napon i serijski regulator za istosmjerni napon).
Napon iz mrežnog transformatora punovalno se ispravlja za dobivanje cca 440 V nereguliranog istosmjernog napona. Taj neregulirani napon se koristi samo za izlazni push-pull stupanj izmjeničnog pojačala te se dalje regulira preko serijskog regulatora napona za dobivanje stabilnih 300 V. Regulator je kontroliran diferencijalnim pojačalom koje uspoređuje izlazni napon iz regulatora sa referentnim izvorom napona te po potrebi vrši korekciju pojačanja regulatora. Ovaj stabilni istosmjerni napon od 300 V se osim kao kalibracijski izlazni napon također koristi i kao anodni napon za sve elektronke i kao referentni napon za povratni krug automatske stabilizacije (AGC) u krugu generatora izmjeničnog napona (korekcija RMS ili PTP vrijednosti amplitude izlaznog napona).
Izmjenični krug započinje RC oscilatorom 400 Hz i nastavlja se krugom za stabilizaciju amplitude napona, filtrom harmonika, pretpojačalom i izlaznim protufaznim (push-pull) pojačalom. Krug stabilizacije napona, odnosno automatske kontrole pojačanja (AGC) sastoji se od detektora sa dvije diode na točno određenom istosmjernom prednaponu. Dio izmjeničnog napona viši od tog prednapona prelazi preko dioda, a zatim se pojačava i ispravlja. Time se dobiva istosmjerni regulacijski napon za kontrolu elektronke za stabilizaciju amplitude napona iz oscilatora.
Veći transformator je mrežni, manji je izlazni transformator izmjeničnog push-pull pojačala, a između njih je zavojnica okretača faze za izlazni push-pull stupanj.
Pogled na donju stranu šasije.
Precizni otponici atenuatora.
Atenuatorski preklopnik.
Razina stabilizacije napona koju daje kalibrator HP 738BR danas se može postići standardnim integriranim regulatorima napona, a specijalno razvijenim integriranim krugovima za referentne napone (npr. serije REF62xx, LM4030 i mnogi drugi) postiže se točnost napona od 0,05% uz izvrsnu temperaturnu i vremensku stabilnost te nisku izlaznu impedanciju. Izlazni napon je uz to vrlo čist sa zanemarivim udjelom šumova i fluktuacija (ripple). Ovdje naravno govorimo o jeftinim čipovima za široku upotrebu, čisto da se vidi koje su mogućnosti bile nekad, a koje danas imamo na raspolaganju.
No jednako tako treba napomenuti da je osnovni princip automatske regulacije i stabilizacije napona unutar današnjih integriranih rješenja zapravo jednak ovome unutar cijevnog kalibratora HP 738BR. Uvijek se uzima uzorak izlaznog napona koji se uspoređuje sa nekim referentnim izvorom napona, kako bi se svakom pojavom razlike napona djelovalo na regulacijski krug.
Ono što je danas najviše iskoristivo kod ovog našeg kalibratora HP 738BR to je njegov odlično izveden izlazni atenuator, sa kvalitetnom markantnom višepolnom sklopkom, preciznim otpornicima i pozlaćenim tiskanim vodovima. Problem kod upotrebe atenuatora je naravno taj što na ukupni omjer otporničkog djelitelja napona utječe i otpor samog opterećenja. Koliki će biti taj utjecaj ovisi o visini otpornika koji čine sam djelitelj napona u atenuatoru, no u svakom slučaju što je otpor (impedancija) opterećenja manja, to će utjecaj na djelitelj napona biti veći. Danas si već možemo priuštiti zaseban referentni čip za svaki željeni napon što isključuje probleme izlaznog opterećenja, no to svejedno ne umanjuje želju da se jedan ovako lijepi atenuator ne iskoristi onda za neku drugu elektroničku ideju 🙂