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Transistor ausbrennen – Reparatur Signalgenerator SG 31

Ein Senior-OM vermachte mir aus seiner Kramkiste einen Signalgenerator, von dem er meinte, dass er statt HF nur noch NF produziert. Beide Signalarten werden getrennt nach außen geführt. Der Hersteller oder Händler des Gerätes deutet lt. Aufkleber auf CTR-Elektronik in Nürnberg und wurde in den 60er Jahren als “SIGNALGENERATOR SG 31” benannt.

Signalgenerator SG31Auf den ersten Blick erkannte ich, dass mit diesem Gerät einst Signale im Bereich von etwa 150 kHz bis über 300 MHz in acht Bereichen erzeugt wurden. Das NF-Signal kann sogar auf die HF moduliert werden. Auch kann die HF über einen Abschwächer reduziert werden. Wie man später noch sehen wird, handelt es sich hierbei um einen einfachen LC-Generator, der ungefiltert und unstabilisiert jeweils ein NF- und ein HF-Signal an die Frontbuchsen gibt. Und das im Stil der 60er.

EDIT 22.07.2016:
Mittlerweile habe ich durch puren Zufall das Original samt Schaltplan gefunden. Er wurde unter dem Namen “Signal Generator 31” der Firma Nombrex Ltd. (Exmouth, Devon, England) veröffentlicht. Die Beschreibung mit Schaltplan kann bei mir angefragt werden.

NF-Signal am Ausgang des SG31

NF-Signal am Ausgang des SG31

Vorsichtig steckte ich die Zuleitung in die Steckdose, es knallte nichts, es ging auch nichts in Rauch auf. Dann schaute ich mir die Ausgangssignale am Oszilloskop an. Das NF Signal von ca. 600 Hz liegt mit einer Spannung von ca. 7 Volt am Ausgang. Auch habe ich schon sauberere Signale gesehen. Belastet man den Ausgang, z.B. mit einem Aktivlautsprecher,  geht das Signal schon sehr in die Knie. Also kann man hier im Inneren auch keine großartigen Mechanismen zur Auskopplung erwarten.

Am HF-Ausgang war auch nicht mit Drehen und Würgen der Knöpfe und Schalter irgendein Signal zu erkennen.

Also schraubte ich das Gerät erst mal auf…

Platine SG31Wie schon erwartet, sind hier Bauteile aus den frühen 60er Jahren verbaut. Geschockt vom Anblick der für heute recht unüblich anmutenden Kondensatoren und Widerstände fielen mir neben dem großen Umschalter der Frequenzbänder und dem Drehkondensator zwei Transistoren auf. Auch ein Netzteil wurde offensichtlich als Eigenbau nachträglich eingebaut. Messungen ergaben hier eine Betriebsspannung von 13,7 Volt, stabilisiert mit einer Kombination aus Zenerdiode 9v1 und PNP-Transistor 2N2905 (???), was ja irgendwie nicht so ganz stimmen kann. Dazu später aber mehr. Ein Batteriehalter für 9V-Blöcke lässt vermuten, dass der Signalgenerator auch mobil eingesetzt werden könnte. Davon war im Gerät aber nichts mehr zu erkennen.

HF-Teil SG31 mit Transistor CV7089

HF-Teil SG31 mit Transistor CV7089

NF-Teil SG31 mit Transistor 2G371A

NF-Teil SG31 mit Transistor 2G371A

Frequenzbandumschalter SG31

Frequenzbandumschalter SG31

 

 

 

 

 

 

Bei den Transistoren handelt es sich um Germanium-Transistoren vom Typ 2G371A und CV7089. Internetrecherchen ergaben nun:

Originaltyp

Ersatztyp

Zweck

2G371, 2G371A AC126, 2N2431 NF-Transistor in Audio- und Videogeräten
CV7089 OC171, AF114-AF117, AF124-127 HF-Transistor, Grenzfrequenz bei ca. 75 MHz

Bevor ich mich aber zuerst um die aktiven Komponenten kümmerte, wollte ich mir ein Bild vom Zustand der Leiterbahnen und Lötpunkte machen. Ich entfernte die Knöpfe, die die Platine von hinten an der Frontplatte halten. Profilaktisch lötete ich zunächst alle Lötpunkte nach und nahm das Gerät mit einem Oszilloskop am HF-Ausgang wieder in Betrieb. Der Ausgang blieb stumm. So baute ich dann den CV7089 aus und miss ihn durch. Die Werte waren ok, auch im Transistortester meines Multimeters zeigte der Transistor einen brauchbaren hFE-Wert an. Also baute ich ihn wieder ein und ging nochmal auf die Suche. Ich bemerkte beim Schalten des Bandschalters, dass ab und zu mal ein Signal vorhanden war. Und plötzlich hatte ich Signal am HF-Ausgang. Waren die Schaltkontakte korrodiert? Nein, denn die hatte ich zuvor mit etwas Spray gereinigt. Plötzlich war das Signal auch wieder weg und der Oszi (nicht zu verwechseln mit einem Ossi) zeigte wieder eine Nulllinie.

Ich maß die Spannungen am Transistor und stellte fest, dass die Versorgungsspannung am Emitter fehlte, die im ausgebauten Zustand des Transistor noch die vollen 9 Volt anzeigte. Ich hatte es hier offensichtlich mit einem klassischen Kurzschluss zu tun. Aber wo?

Parallel zu meinem Kurzschluss bewegte ich mich im Internet auf den verschiedensten Seiten und Foren. Der CV7089 ist nicht mehr erhältich, lediglich der Ersatztyp OC171. In England bestellte ich mir erst mal zwei Stück für unter 10 Euro. Nach und nach kam ich über diverse Foren auch auf Seiten, die sich mit einem offensichtlichen Geheimnis dieser Transistortypen in diesen TO-7-Gehäusen beschäftigten. Dort waren die Symptome ähnlich wie bei meinem Transistor. Ich nahm mir den Transistor also nochmal unter die Lupe und maß den Widerstand zwischen den Beinchen und dem Abschirmgehäuse. Es zeigte sich ein Widerstand von 24 Ohm vom Kollektor zum Gehäuse. Das ist nicht weiter schlimm, weil das vierte Beinchen des Transistors für das Gehäuseblech abgekniffen war. Es zeigte sich aber auch ein Widerstand von etwa 16 Ohm zwischen Emitter und Gehäuse. War der Transistor defekt? Er funktionierte doch kurzzeitig und sogar auch ein zweites mal, aber dann halt auch wieder nicht mehr.

Das Geheimnis, die Ursache:

Alten Hasen wird das Folgende nichts Neues mehr sein. Diese Transistoren bilden im Laufe der Zeit kleine leitende Kristallnadeln, sog. Whiskers, die sich in einer Art Gel von der Gehäusewand zu den Elektroden ausbilden. Dabei müssen die Transistoren noch nicht einmal in Betrieb (gewesen) sein. Jetzt erklärte sich auch der “Kurzschluss” zwischen den Elektroden. Bei den Ersatztypen, wie OC171, sollen sich diese Whiskers angeblich auch gebildet haben. Jedoch bei den AF-Typen sind keine solchen Probleme bekannt geworden. Übrigens hat die NASA um die Erforschung der Whiskers einige Präsentationen im Internet veröffentlicht. Wiki’s Pedia ist hier eine sehr gute Adresse zum Nachschlagen.

Auch dieser Link könnte helfen: http://nepp.nasa.gov/whisker/index.html

Die Lösung – Ausbrennen:

Man kann die Kristalle elektrisch “ausbrennen”. Dazu habe ich die drei Beinchen für E-B-C zusammen gedrillt und mit einer Spannung von 30 Volt aus meinem Labornetzteil zwischen den Beinchen und dem Gehäuse versehen. Dabei ist es egal, wo Plus und Minus anliegen. Ich vermutete nun einen kleinen Ruck, aber es kam nichts. So legte ich nochmal die Spannung von jedem einzelnen Anschluss gegen das Gehäuse. Auch jetzt war nichts zu spüren. Alles war wohl sauber vom Gehäuse getrennt, keine Kurzschlüsse mehr. Ich lötete den Transistor nun wieder an seinen Platz und schaltete das Gerät ein.

Nun war endlich wieder ein Signal an der HF-Ausgangsbuchse zu vernehmen, und ich konnte in allen acht Bereichen schalten und bekam mehr oder weniger saubere (Sinus-) Signale auf den Schirm. Mein Oszilloskop hat leider eine Grenzfrequenz bei 20 MHz. Deshalb habe ich mal den USB-Stick als Spektrumanalysator mit dem Signal gespeist. Hier ein Signal im 144 MHz Bereich.

144 MHz Spekttrum SG31

Ich befestigte eine Hohlbuchse für eine externe Spannungsversorgung und speiste die Schaltung zunächst von meinem Labornetzteil mit 9 Volt. Die gesamte Schaltung benötigt in Volllast übrigens nicht mehr als 15 mA. Als ich aber am Versorgungskabel wackelte, machte sich das sofort als Frequenzsprünge bemerkbar. Dies ist also keine gute Lösung. Auch ein Klopfen am Gehäuse erzeugt ein hörbares NF-Signal in der Demodulation.

Spektrum 144 MHz Beeinflussungen

12V Netzteil SG31Das alte (angebliche) 9V-Netzteil (mit 13,7V Ausgang) war lediglich in das Gehäuse eingeklebt und bröckelte auch schon auseinander. Auch war der ursprüngliche NPN-Transistor durch einen 2N2905 PNP-Typ ersetzt.

Auf einer Lochrasterplatine habe ich nun das Netzteil neu aufgebaut. Dabei stellte ich fest, dass der falsche PNP-Transistor und die 9,1V Zenerdiode kaputt waren. Durch die Schlüsse wurden immerhin 13,7V aus dieser Stromfabrik erzeugt. Also einmal schütteln und nach Lösung suchen. Leider hatte ich in meiner Kiste nur eine 10V-Zenerdiode und einen 2N5901 Leistungstransistor. Dieser ist eigentlich ein HF-Transistor mit einem Frequenzgang bis 1200 MHz und irgendwie viel zu schade für eine solche simple Schaltung, aber es ist der einzige, den ich grad zur Hand hatte. Also baute ich das kleine Netzeil nach diesem Plan auf:

2016-01-20 13_31_47-Dokument1 - Microsoft WordFür den C2 kann man auch einen 220µF Elko einsetzen. Der Widerstand R2 wird leicht warm, er sollte mit etwas Abstand von der Platine befestigt werden.

Jetzt ist die HF am Ausgang durch die fehlenden externen Einflüsse wesentlich stabiler. Im übrigen funktioniert die Schaltung zwischen 8V und 18V Betriebsspannung. In der Galerie können noch weitere Bilder vom Oszi betrachtet werden.

 

Weiter werde ich an der Rückseite noch aktuell gängige Anschlussbuchsen anbringen, um die Originalansicht der Frontplatte nicht zu zerstören.

Netzteil aus der Grabbelkiste

Laptop Schaltnetzeil 12V, 5A

Altes Laptop Schaltnetzteil mit 12V Ausgangsspannung und 5A Dauerbelastung

Nachdem ich mich über die HF Einstrahlung an meinem kleinen Regelnetzteil für die Handfunke aufgeregt habe, habe ich auf der Suche nach ein paar HF-Steckern in der Grabbelkiste ein altes Laptop-Netzteil gefunden. Keine Ahnung wo das Ding her ist, zumindest gibt’s dazu kein Laptop (mehr). Meine Augen fangen an zu leuchten, als ich einen kleinen blauen Aufkleber (ohne Brille) entdecke: 12V 60W! Ui, dachte ich, schnell mal die Brille holen… und tatsächlich steht da was von 5A. Und der Stecker scheint von der Größe her in den C500 zu passen. Und entdrosselt ist die Sekundärseite außerdem auch noch.

Ein passendes Kaltgerätekabel war schnell gefunden und das Netzteil mit Hausstrom versorgt. Die eingebaute LED leuchtet, ich lächele. Mit dem Multimeter messe ich 12,4 Volt, ich lächele noch mehr. Pluspol am Innenleiter. Cool. Eingesteckt am Standard C500, eingeschaltet, geht! So breit hab ich selten gelächelt. Gottseidank hat’s keiner gesehen.

Mit dem Netzeil und einem kleinen selbstgebauten Dipol für 70cm ein QSO mit DL5ZA über den 70cm Repeater DB0THE auf 439,275 MHz geführt. Und siehe da… es hält stand, wird an der 5W PA noch nicht mal handwarm. Kein Aprilscherz!