Винтажные германиевые транзисторы: как работает этот метрономный генератор?

Q2 — генератор возврата рампы .
Q1 является компаратором сброса, когда Vbe > 200 мВ для германия. Но если Q2-C низкий, а Q1-E высокий, Q1 неисправен из-за дефекта Q1 Vbe.

Теперь я вижу, что Q2 и Q4 Vbe> 1V оба неисправны.

Теория соч.

Это умный маленький 2-транзисторный нестабильный мультивибратор с генератором импульсов для управления динамиком с пиком от 1/4 или 1/2 с до 2 с для метронома, подобного генератору щелчков с RV1. За пределами этого диапазона он перестает колебаться из-за коэффициентов усиления Rc/Re.

Генератор Sawtooth увеличивает емкость эмиттера Q2. сначала, но затем мало влияет на частоту, поскольку Q1 эффективно отключает Q2 от проводящего тока, поднимая напряжение эмиттера намного выше базового напряжения. На самом деле слишком далеко, так как Vbe Q2> -5V, что является обычным значением, которое НЕ ДОЛЖНО ПРЕВЫШАТЬ для большинства транзисторов.

Как только линейное изменение тока Q2 достигает своего порога Vbe ~ 100 мВ для Ge или 600 мВ для Si, Q1 затем запускает триггер SCR и подтягивает Q2.

Затем R3 снижает напряжение конденсатора до тех пор, пока Q2 не сможет проводить ток, и затем срабатывает петля положительной обратной связи (эффект, подобный SCR) от Q1 до Q2, где Q1-Vbe является компаратором, а Q2 является разрядом, который отключается с помощью коэффициента R R6 намного меньше, чем эмиттер Q2 R.

Эмиттерный повторитель R1,R2 и Q2 предназначен только для установки пилообразного напряжения на низкое напряжение < 1/3 от 12 В. Затем R4 подтягивает напряжение слишком высоко, поэтому я бы увеличил его и в то же время R1, R2, чтобы уменьшить избыточную мощность. потребление смещения к Q2.

Мои рекомендации по схеме разметки. Но главным образом, поскольку транзисторы Ge встречаются редко, замените Q1 на любой Si PNP и R6 на 5,6k и замените мертвые Q2, Q4 на PN2222A или аналогичный.

Анализ основных причин отказа

1. Q2 и Q4 имеют открытые переходы базы-эмиттера.
2. Обратное напряжение Veb немного превышает 5 В, вызывая медленное повреждение соединения, в то время как R4 сильно управляет Q2 при сбросе, снова нагружая соединение более чем 50 мА.
3. Q4 также имеет высокий базовый ток, и при перегорании R8 нагревается.

Забавный факт : два транзистора выглядят как SCR, но это не так, поскольку у них 4 вывода, в отличие от SCR, который выставляет только 3 вывода. Четвертый используется для отключения смещения и определения тока в R6 до тех пор, пока верхний из них не станет проводящим и не будет повторно усилен с положительной обратной связью от нижнего Q2 для быстрого переключения на острый край пилообразной формы. Затем они оба отключаются, когда RC-цепь затухает с линейной рампой, а затем повторяется.

Эта схема была скопирована из Руководства по схемам для хобби RCA 1968 года. Полная запись показана ниже, включая исходное описание работы.

Чтобы ответить на вопрос, который вы не задали:

При нормальной работе с включенным транзистором напряжение база-эмиттер биполярного транзистора составляет примерно одно падение на диоде. Это 0,7 В для кремниевого транзистора с малым сигналом (может быть больше, если устройство пропускает большие токи) и около 0,3 В для германиевого транзистора со слабым сигналом.

Направление напряжения является базовым положительным для NPN, базовым отрицательным для PNP (оно следует за буквами «P» и «N» в названии).

Если вы видите больше, чем это, транзистор сломан. Если вы видите меньше, либо транзистор пробит, либо он выключен (что может иметь место для этой схемы: при нормальной работе Q1 и Q2 почти никогда не будут включены одновременно). Поскольку эта схема предназначена для генератора, вы не можете просто измерять напряжения статически - попытка просто испортит измерения, потому что напряжения будут прыгать. Однако, если вы поместите один измерительный провод на базу, а другой на эмиттер и измерите там, то вы всегда будете измерять интересующее напряжение.

Обратите внимание, что у вас может быть треснутая печатная плата, и в этом случае вы не можете предположить, что напряжение на выводе транзистора такое же, как напряжение на дорожке печатной платы.

Если ваши измерения верны, у вас есть 10 В на BE-переходе Q2 и 11,7 В на BE-переходе Q4. Если только в эту штуку не ударила молния (или год назад в нее помочилась кошка, и она проржавела, или случилась какая-то другая катастрофа), маловероятно, что два транзистора вышли из строя одновременно. Я бы повторно измерил только эти перекрестки и посмотрел, получаются ли у вас согласованные показания.

Он работает как SCR, как вы описали.

Предположим, что C3 заряжен до более высокого напряжения, чем соединение R1 и R2 (около 4 В).

C3 разряжается через R5 и RV1 относительно медленно, создавая экспоненциальную отрицательную рампу, пока напряжение не станет немного ниже 4 В; Затем Q2 начнет дирижировать. Ток от Q2 через R6 будет смещать Q1, что затем повысит напряжение базы Q2, заставляя его проводить больше.

Это продолжается до тех пор, пока и Q1, и Q2 не станут сильно проводящими и зарядят C3.

Когда C3 заряжается, ток в базе Q1 уменьшается до тех пор, пока он не становится недостаточным для поддержания проводимости Q2, и процесс останавливается, когда ни Q1, ни Q2 не проводят ток, а C3 заряжается почти до 12 В. Затем C3 разрядится через R5 и RV1, чтобы начать новый цикл.

Эта последовательность приведет к непрерывному пилообразному сигналу на C3 с короткими импульсами тока через Q1 и Q2.

При замене транзисторов на кремниевые R6 нужно будет сильно увеличить из-за более высокого Vbe у кремниевых транзисторов (Может быть до 220к, заработает и без резистора вообще).

Как вы правильно заметили, остальная часть схемы предназначена для усиления импульса от Q1 до уровня, подходящего для управления динамиком.

Как упоминает @Tony Stewart в комментариях, утечка в конденсаторе C3 может помешать работе схемы или сделать ее нестабильной.

Относительно вашего намерения использовать германиевые и кремниевые транзисторы:

Схема может в значительной степени работать с любыми кремниевыми транзисторами, которые вы ее создадите, если вы не перепутаете pnp с npn транзисторами.

Причина, по которой PNP — германиевые, а NPN — кремниевые, кроется в истории полупроводниковой технологии. Легче (т.е. дешевле) изготовить кремниевые NPN-транзисторы (начиная с низколегированного объемного кремния N), а германиевые PNP-транзисторы проще. Вот почему в старых схемах (эры германия) обычно используется больше PNP-транзисторов, а в новых схемах — NPN. Ваш метроном находится посередине с одинаковым количеством обоих.

По поводу нестабильной работы метронома:

Конденсаторы высыхают, переменные резисторы отслаивают свой резистивный слой. Схема использует C3 и R5 + RV1 для установки синхронизации импульсов.

C3 является электролитом и склонен к высыханию электролита (что делает его нестабильным в течение длительного времени и в зависимости от температуры),

RV1 — переменный резистор, который изнашивается и кратковременно выходит из строя (вплоть до значительного изменения своего номинала из-за вибрации динамика).

Прежде всего, попробуйте хорошо очистить плату, так как медь может со временем образовывать кристаллы соли, которые иногда невидимы и создают много проблем для генераторов. Когда вы много раз проверили его следы или что-либо еще, вы можете двигаться дальше, находя контрольные точки для своего анализа.

Проверьте сопротивление динамика. Он правильно подключен к 12 В, так как он может застрять или выйти из строя. И идите в направлении сигнала. 12 В кажется немного высоким. Попробуйте загрузить его постепенно от 4 В, если он делает какие-либо колебания. Кроме того, 12 В на обоих транзисторах рампы указывают на то, что они оба могут быть неисправны.