Reparatur eines Signalgenerators Tektronix FG501A

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Bei ebay habe ich billig einen Signalgenerator Tektronix FG501A sowie ein Gehäuse (“Power Module”) TM501 erstanden. An beiden Teilen waren Reparaturarbeiten nötig, die im folgenden beschrieben sind.

Der FG501 ist ein Signalgenerator, der Rechteck-, Dreieck und Sinusschwingungen zwischen 0,0002 Hertz und 2 Mhz erzeugen kann. Das Ausgangssignal kann auf bis zu 30Vpp hochgeregelt werden. Der FG501 besitzt einen Trigger-Eingang und einen Gate-Eingang sowie einen Trigger-Ausgang. Natürlich auch einen Signal-Ausgang. Schließlich noch einen VCF-Eingang, bei dem man mit einer anliegenden Spannung im Verhältnis bis zu 1:1000 die Ausgangsfrequenz variieren kann. Damit kann man die Funktion eines Sweep-Generators erreichen.

Der FG501 ist eigentlich nur ein Einschub aus einer ganzen Serie von Einschüben, die aus weiteren Generatoren, Meßgeräten etc. besteht. Alle diese Einschübe passen in dieselben Gehäuse, die einen (TM501), zwei (TM502) oder bis zu 6 ( TM506) Einschübe aufnehmen können. Eine weitere damals bahnbrechende Idee der Firma Tektronix, mehr oder weniger übernommen von der 7000-er-Oszilloskop-Serie (eigentlich sogar von der 5000er-Serie).

Ich habe den FG501 mit einem TM501 erstanden, das Gehäuse nimmt also genau einen Einschub auf.

bei den TM50x handelt es sich übrigens nicht um einfache Gehäuse, sondern die sperrigen Bestandteile des Netzteils (Trafo, Elkos, Leistungstransistoren mit Kühlung) sind im TM50x schon eingebaut. Der Einschub braucht daher nur wenig Platz, um ein hochqualitatives Netzteil zu realisieren.

Für beide Geräte sind eingescannte Handbücher im Internet verfügbar, inklusive Schaltpläne.

Instandsetzung TM501

Hier war wenig zu tun. Das Gehäuse war für 115 Volt Netz eingestellt. Ab einer bestimmten Seriennummer kann man aber das Modul durch Umstecken von Steckbrücken auf bis zu 246 Volt Netz umstellen. Die Prozedur ist im Handbuch beschrieben. Desweiteren war das Netzkabel entfernt worden. Ich habe dies durch ein neues Kabel ersetzt.

Blick auf das hintere Teil des TM501 mit dem Netzteil: Transformator (links), Platine mit dicken Elkos. Oben sieht man die Enden des leider entfernten Netzkabels.

Erste Messungen zeigten danach, dass das Netzteil alle notwendigen Wechsel- und Gleichspannungen sauber lieferte und dass auch die beiden Leistungstransistoren (1xPNP, 1xNPN) in Ordnung waren. Die Spannungen und die Anschlüsse der Leistungstransistoren werden über eine bei allen TM50x Geräten standardisierte Anschlußbuchse zum Einschub übertragen.

Die Netzteilplatine. Mittig die Anschlussbuchse. Unten die beiden Leistungstransistoren (Q10, Q12), zur Kühlung mit dem Boden verschraubt. Mittig links die rote Steckbrücke in der Position für die aktuelle Netzspannung in Deutschland.

 

Gesamtansicht TM501. Hinten der FG501A…

Clive hat’s getestet, damals…

Hier mit vorschriftsmäßig angebrachter Schutzpappe.

Damit war das TM501 schon mal betriebsbereit.

Reparatur des FG501A

Beim FG501 war leider etwas mehr zu tun. Nach Einschieben in das Power Modul keine Reaktion, nicht mal die Power-LED brennt.

Frontplatte des FG501A. Die Bedienelemente sind noch alle intakt. Bei älteren Geräten nicht selbstverständlich.

 

 

Die Seriennummer, 200085

 

Blick auf die Bestückungsseite mit Aufsatzplatine

 

Blick auf die Lötseite

 

Die Aufsatzplatine mit Triggerfunktionalität

 

Blick von hinten

 

Details des hinteren Bereichs…

 

… mehr Details, alles wie neu …

 

Blick unter die Aufsatzplatine

 

… vorderer Bereich …

 

Platinendesign ist von 1979

 

Details Steckerleiste unten…

 

dito, oben.

 

Blick auf den 10:1 Antrieb der Frequenzeinstellung

 

FG501 im Gehäuse

 

dito

 

dito

Fehlersuche

Eine Sichtprüfung zeigt sofort einen sehr merkwürdig aussehenden Widerstand im +20-Volt-Regelzweig. Dies soll ein 1,2Ohm Widerstand sein. Ich sehe ein mir unbekanntes Bauelement, um das etwas Draht gewickelt wurde, der aber durchgeglüht ist. Offensichtlich ein früherer Reparaturversuch. Die Sicherungen sind merkwürdigerweise in Ordnung und Original.

Unter der rechten Sicherung findet sich der seltsame und defekte Ersatz für den 1,2 Ohm Widerstand. Seine Lötstellen sehen allerdings sehr gut aus, was mich verwundert.

Da ich keinen 1,2 Ohm in der Leistungsklasse (0,5W) da habe, nehme ich einen 1 Ohm und eine 0,22 in Serie als Ersatz.

Beim Einschalten glüht nun sofort die Sicherung im +20V Zweig durch. Ich ersetze sie durch eine 1,6A-Sicherung (statt 1A, gerade zur Hand, muß später ersetzt werden) und schalte das Gerät dann zu Messungen immer nur für ca. 1 Sekunde ein. In der Zeit glüht die Sicherung nicht durch. Ich messe zunächst keine sinnvollen Spannungen, was kein Wunder ist, da alle Spannungen darauf aufbauen, dass +20V zur Verfügung steht.

Nachmessen in der Transistorkette für die +20V zeigt, dass der Spannungsregler UA723 die Spannung nicht regelt. Die Transistoren selbst sind in Ordnung, durch Auslöten und Messen nachgeprüft. Bei einem Kurzschluß müsste der 723 die Spannung soweit absenken, dass der Leistungstransistor gesperrt ist. Der UA723 macht aber das Gegenteil, er steuert den Transistor voll aus. Ich setzte einen Ersatz ein (aus meinem Fundus: CA723) und die Leistungsbegrenzung funktioniert wieder. Also war der UA723 defekt. Allerdings habe ich immer noch +0,8V statt +20V, nur mag die Sicherung nicht mehr durchbrennen.

Nun beginnt das Spiel: Welcher Elko könnte es sein? Ältere Elkos, vor allem Tantal-Elkos, geben nach ein paar Dutzend Jahren ihr Leben gerne mit einem inneren Kurzschluß auf. Durch die Erfahrung mit der Reparatur anderer Geräte gehe ich davon aus, dass einer der Abblockkondensatoren einen Kurzschluß hat. Aber welcher ist es? Ich löse zunächst die Aufsatzplatine von Stromnetz, kein Erfolg. Dann löte ich einen nach dem anderen die 4 im +20V-Zweig vorhandenen Tantal-Elkos (alle 6,8µF, 35V) aus. Der dritte hat einen Kurzschluß. Ich löte sicherheitshalber auch den vierten aus. Alle vier sind eigentlich blau, aber einseitig seltsam grünlich-dunkel verfärbt, sicher eine Folge des schleichenden Elektrolyt-Verlusts. Das Gerät enthält keine weiteren Tantal-Elkos. Ich ersetze alle Tantal-Elkos durch normale Elkos neuester Bauart.

Hier mit Ersatzwiderständen 1Ohm+0,22Ohm. Aufsatzplatine wird zum Austausch der Elkos entfernt.

 

Blick ins Gerät ohne Aufsatzplatine

Nach Austausch der Elkos (10µ Typen da ich keine 6,8µ zur Hand habe) ist sofort die +20V-Spannung da. Es stellen sich auch die anderen Spannungen (-20V, +-15V, +5V) ziemlich ordentlich ein.

Nachprüfen zeigt, dass die Generatorfunktionen alle in Ordnung sind. Es war also nur ein Netzteilfehler.

Gerät funktioniert wieder!

 

Detailansicht Frontplatte. Die Power-LED war sehr schwach, vermutlich Alterung. Ich habe sie (nach diesem Foto) durch ein neues, lichtstarkes Exemplar getauscht.

 

Hier die ersetzten Teile: Sicherung (von mir zerstört), Spannungsregler UA723, die 4 Tantals, seltsam dunkelgrüne Verfärbung deutlich sichtbar, der merkwürdige 1,2 Ohm Widerstand (selbstgewickelt?)

Nach dem Service Handbuch nehme ich dann eine Justierung des Geräts vor, wobei zuerst die ganzen Netzspannungen präzise eingestellt werden.

Zeitaufwand Reparatur: 3 Stunden.

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