Diy收音机和功放常用电子管测试仪

linpei

自从自制了300B单端、KT88、EL34推挽胆机功放和拥有了根德5010及德律风根OPUS8电子管收音机以后，常常为不能测试机内的电子管而犯愁：不仅无法知晓机内电子管的状态，而且买了备用管也无法测试其参数。虽然在广坛以600元的价格买了一台GS-5A电子管测试仪，且性能良好，但测不了KT88、300B、EL34、5687、12BH7、6J5等功放的经典用管；同时缺少附件箱，需用转换座的管子如EF80、EF85等测试不了。想单买附件箱，但在网上找不到卖家。为了测试有测卡但缺转换座的EF80、EF85，我首先想到自制转换座。由于随机测卡中缺少“电面板各孔作用示意图”和“各管座管脚互换表”这两张卡片，只好按照参数接近EF80、EF85的6K3P和6J4P管脚接线制作了小9脚－大8脚转换座：



结果，用EF85测卡测屏流和跨导，都无测值，且短路测试测出3开路，4短路；用EF80测卡测屏流和跨导，表打到头；用6K3P测卡，表指示在坏区。这表明自制的EF80、EF85转换座不正确。担心再摸索下去损坏珍贵的德律风根NOS管，只好放弃自制转换座的想法，用管座搭棚焊接了几个测试座和一个测试盒，见下图：



用这些测试座和测试盒测管时，必须将座子翻转过来，用万用表测阴极电阻Rk压降，用计算器除以阴极电阻值，得出阴极电流Ik；再测帘栅极电阻Rg2压降，除以帘栅极电阻值，得出帘栅极电流Ig2；最后Ia=Ik－Ig2得出屏流。不仅操作、计算很麻烦，而且测不了跨导，更重要的是带电裸机操作很危险，稍有不慎就会被250V～350V直流电电击。在经历了5次被电击以后，我下决心自制一台电子管测试仪。
一、设计线路
设计说明：
（1）
不是类似于GS-5A通用的专业测试仪，而是专为测试自己收音机和音响功放中的电子管用的。
（2）
可以测量音响功放常用的、GS-5A测不了的电子管：EC92、EF86、EF80、EF800、EF184、EF183、ECC40、EL12、5687、E182CC、12BH7、6C19、EL34、KT88、6J5/6J5GT、300B。
（3）
可以测量德系收音机常用的、GS-5A测不了或需用转换座才能测的电子管：EABC80、ECH81七极管部分、EAF42、EAF41、EF42、EF41、EL42、EL41、EF89、EF85、EC92、ECC40、EL12、EM34、EM81。以上总共有28种型号的电子管。
（4） 尽量用同一类型的管座测试多种型号的管子，需要设计帘栅极电阻和阴极电阻切换电路。EM34/EM81的测试采用小9转大8的自制转换座。
（5） 测试五极-二极复合管如EAF42中的二极管时，必须在将五极管阳极高压切换至二极管阳极低压的同时，连锁同步断开帘栅电压Vg2，否则时间长了，将可能烧坏五极管的帘栅极。实验表明：此时不需短接阴极电阻。
（6） 线路是在原来自制的测试座、盒基础上设计的，为了稳妥，先采用自给负栅压电路，加固定负栅压的电源作为备用。
（7） 收音机收信放大管的屏流绝大多数在15mA以下，为了读数准确，采用15mA电流表。当测屏流大于15mA的功率管时，用插孔外接数字万用表测量。此插孔也可用来复核指针表显示的屏流、跨导读数。
（8） 由于直流作信号源测量管子的跨导很不准确，往往偏小很多，所以测跨导采用交流信号源，在主变压器的3.7V绕组上接电阻分压电路，并且用工业仪表级带钟表时分针10圈精密电位器调节，输出AC0.5V～1.0V交流电压加至待测电子管栅极。为避免交流感应信号干扰屏流测值，测屏流时需完全断开交流信号源的两端，同时接入栅极电阻；测跨导时接入交流信号源，其一端接至栅极，另一端接至从栅极上断开的栅极电阻，因此需采用两个双刀双掷开关。利用电位器上的时分针显示电压调节值，还可节省一块交流电压表。
（9） 测试仪有4种电压的电源，只有2个电压表显示。采用以下显示方案：
a)
测试过程中必须始终观察并随时调节维持准确数值且使用率高的电压，即110V～250V可调屏压、帘栅压，用一只电压表。
b)
测试过程中必须始终观察并随时调节维持准确数值且使用率低的电压，即用于测复合管中二极管的0V～23V可调屏压和测低屏压电子管的24V～100V可调屏压、帘栅压，用一个电压表头，用开关二档切换显示。
c)
给调谐指示管和五极功率管加负栅压的－1.3V～-23V电压，用工业仪表级10圈精密调节电位器上钟表时分针，代替电压表，准确度达到2.5级。
（10） 帘栅极电阻、阴极电阻和各电压是根据胆艺轩全球电子管资料库和国外收音机网站http://www.radiomuseum.org/中电子管接线图资料设计的。
线路图如下

[ 本帖最后由 linpei 于 2011-3-7 14:16 编辑 ]

linpei

由于昨天发帖时图片太多，忙中出错，没有把用同一个座测试EL34/KT88/6J5(6J5GT）以及测EF183的最终图片发上来，现补发如下：
最终的线路图





功率管、三极管测试区和测跨导开关图

整机接线

收信放大区接线
测6J5的888欧/0.072W阴极电阻，用两个1.8K（实测1.767K和1.765K）并联成883欧电阻，下图上部中间红色的106欧电阻（EL34/KT88阴极电阻）旁边两个并联的0.25W绿色碳膜电阻即是。

功率管、三极管区接线


[ 本帖最后由 linpei 于 2011-3-10 07:48 编辑 ]

linpei

二、设计制作可调直流稳压电源
电子管测试仪的核心是从-23V～＋250V可调的稳压电源。
（1）23V～107V 和107V～250V可调的稳压电源。
线路图如下：

a）设计制作110V～250V可调稳压电源
这个电压范围可以给一般电子管加屏压和帘栅压。
1、计算电压调节范围
输出电压UO为

当RP2为最小值零时，输出电压UO为最大值UOmax

=[(109＋122＋83)÷83]×70=265V（实际相同）
当RP2为最大值RP时，输出电压UO为最小值UOmin

=[(109＋122＋83)÷(83＋122)]×70=107.2V（实际相同）
2、放大调整单元限流电阻R2阻值、功率计算：
R2在电路中起着重要作用。因为R2流过的电流是取样放大管T1集电极电流Ic1与调整管T2基极电流Ib2之和，所以R2取值关系到取样放大管T1和调整管T2的工作点。先理论上设计计算如下：

从上图得：
Vi－Vo－Vbe2=R2（Ic1＋Ib2）
设负载电流最大为Iomax,则Ib2max=Iomax/hfe
要求即使Vi－Vo为最小时，也必须有Ib2max电流流过，为此有：
Ib2max≥【（Vimin－Vomax）/R2】－Ic1min，即有：

要求当Vi－Vo为最大时，T1的Ic1max不得超过最大电流，故有：
Ic1max≤【（Vimax－Vomin）/R2】－Ib2max，Ib2max= Iomax/hfe，由此：

从以上两式，得出R2的取值范围：

Vimax=350V（AC235V时）
Vimin=313V（AC210V时）
Vomax=250V
Vomin=110V
Iomax=100mA
输出复合管        T2的hfe=60（两管hfe都取最小值：BU2508A的hfemin=6，C3175的hfemin=10）
采样管        T1的hfe=100（小功率管的典型值）
Ic1max=（1～2）Iomax/hfe=（1～2）100/100=1～2mA，取2mA
（350－110）/（2+100/60）≥R2≥（313－250）/100/60＋0
65.4K≥R2≥37.7K，取47K
功率3×3×47=0.423W，用1W金属膜电阻。
3、稳压管限流电阻R1计算
稳压管额定功耗1W，额定电流14mA。取稳定电流5 mA。
Uimin=313V时，必须保证稳压管的最小稳定电流5mA，则有：
R1两端压降（313V -70V）/稳压管稳定电流5mA=49K，取47K，此时电流（313V -70V）/47K =5.17 mA，校验通过。
Uimax=350V时，稳压回路最大电流：（350V-70V）/47K=5.95mA
1W70的最大稳定电流为14mA，校验通过。
稳压管最大功率：5.95mA×70V=0.417 W，稳压管允许功率1W，校验通过。
电阻最大功率：（6.5mA）×（6.5mA）×47K=2155mW=2.02W，用（20K+27K）/2W金属膜电阻串联成47K/4W电阻。
4、测试带负载能力
Uo=250V，Io=100mA，⊿Uo=250V－249V=1V，电压降低0.4%（Vi=257V，VR2=13.5V，IR2=0.287 mA）输出管不热。
Uo=110V，Io=110mA，⊿Uo=110V－109.8V=0.2V，电压降低0.18% （Vi=256V，VR2=145.5V，IR2=3.1 mA）输出管较烫。
b)设计制作24V～107V可调稳压电源
这个电压范围可以给低屏压电子管如6C31B等加屏压。
1、计算电压调节范围
稳压管电压：Vz=7.64V＋11.5V=18.97V，Rp=330K，R3=R4=100K
用前述相同公式
Rp=0K时，
V=（100+330+100）÷100×19=7×19=133V
实际最高输出电压107.8V。
Rp=330K时，
V=（100+330+100）÷(100+330)×19=1.23×19=23.4V
实际最低输出电压24.7V。
    2、稳压限流电阻R1阻值、功率计算：
Uimin=313V时，必须保证稳压管的最小稳定电流5mA，则有：
R1两端压降（313V -19V）/稳压管稳定电流5mA=59K，取标准值51K，此时电流5.8 mA，校验通过。
Uimax=350V时，稳压回路最大电流：（350V-19V）/51K=6.49mA
2CW1、2CW4最大稳定电流分别为33 mA和23 mA，校验通过。
两个稳压管最大功率总和：6.5mA×19V=123.5 mW，单个65 mW以内。
单个稳压管允许功率280 mW，校验通过。
电阻最大功率：（6.5mA）×（6.5mA）×51K=2155mW=2.15W，用两个100K/2W金属膜电阻并联成50.5K/4W电阻。
    3、放大调整电阻R2阻值、功率计算：
取样放大管T1(C3175×2)一般均满足βmin≥10，复合管βmin=10×10=100,电流Ic1=(1～2) Iomax/β=(1～2)100/100=(1～2)×1，取1.5mA。
查参数手册，调整管T2（BU508A）的βmin=6,推动管 C3175βmin≥10，复合管βmin=6×10=60，Ib2max≥Iomax/βmin=100/60=1.67mA
流过R2的电流I2= Ic1＋Ib2max=1.5+1.67=3.17mA，取3mA；
用前述相同公式计算得：
（350－24.7）/3≤R2≤（313－100）/1＋0
81.3K≤R2≤213K，
由于R2同时又是取样放大管的集电极负载，为使有T1较大的电压放大倍数，从而得到较高电压调整率，取200K。
功率3mA×3mA×200K=1.8W。用2W金属膜电阻。
    4、测试带负载能力
输出电压100V，接1K负载，Io=100mA时，
Vi=268V，R2上的压降VR2=166V，⊿U =100V－99.9V=0.1V，电压降0.1%，
输出电压24.7V，接0.218K负载，Io=113mA时，
Vi=261V，R2上的压降VR2=235.8V，⊿U =24.7V－24.61V=0.09V，电压降0.36%
手头没有覆铜板了，稳压电源装在一块透明塑料板上，背面采用搭棚焊接。


（2）-1.3V～-23V和0V～+23V可调稳压电源。

其中0V～23V直流可调稳压电源用于给复合管（如EABC80、EAF42等）中的二极管加阳极电压Ud。电压从0V起始可调是为了测试二极管的起始特性。起始特性优良的二极管在屏压0V就有微安级屏流，屏压0.01V～0.05V左右就开始导通，产生mA级电流，这种特性在用作检波和鉴频电路时是非常重要的，可以提高收音机接收弱信号的灵敏度。
-1.3V～-23V可调稳压电源用于给调谐指示电子管（俗称猫眼管）如EM34、EM80、EM81等加0V～-20V栅极控制电压，测试控制灵敏度。或者给待测五极功率管或束射四极功率管如EL34、KT88等加-15V左右的固定负栅压；负载电流较小。
电源由10多年前为音响前级放大器自制的±15V稳压电源改制而成。主要是增加电压从0V起始可调的功能。采用一根－25.5V线和两个串联的开关二极管1N4148（相当于1.25V稳压管），把5K调压电位器的低端钳位在－1.25V，正好冲抵掉LM317的基准电压＋1.25V，使输出电压能从0V起调。
LM317要求输入输出压差大于3～5V时，才有好的稳压效果。由于变压器二次侧电压只有18V，所以此电源在Vo=23V时带负载能力较差。当负载电阻Rf=0.218K，Io=100mA时，测试电源带负载能力：
Vo=23V时，⊿U1=22.4V－21.4V=1.0V=4.46%，带负载能力较差；
Vo=21V时，⊿U2=21.0V－20.89V=0.11V=0.52%，带负载能力较好；
Vo=20V时：⊿U3=20.0V－20.0V=0V=0%，带负载能力很好。
-1.3V～-23V电源的带负载能力同上述。
电路原理图如下：

做好的电源见下图：


三、提高电压电流表的测量精度和改变量程
电子管测试仪既然称为“仪器”，最基本的要求是测量准确，读数可以完全信赖，测量精度要真正达到2.5级以内。
(1)提高电压表精度
电压表原本测值偏小，达不到2.5级精度。电压表的原分压电阻实测值152.9K。用用FLUKE 79高精度数字万用表测出满足1.5级精度的电阻为150.09K。用3个1W的金属膜电阻串联成20K+30K+100K=150.1K/3W电阻更换原来的分压电阻，如下图：

用FLUKE 79高精度数字万用表核对250v，如下图：

对比结果：

几档常用电压测量精度优于0.5级表。
(2)提高电流表精度
电流表原本测值偏小，连5级的精度都达不到。打开表头，在原来7.3欧绕线电阻上并联15.5欧姆电阻，使其减小为4.963欧。如下图所示：

用FULUK数字表(40mA档)值与指针表对比9mA的图片如下：

对比结果：

误差小于2.5%，达到2.5级精度。
(3)将50mA交流电流表的测量范围改为25mA
交流电流表用来测量电子管的跨导，电子管的跨导一般都在25mA/V以内，测量范围50mA太大，需改为25 mA。由于所有电压电流表头都是内阻110欧姆、满刻度电流1.055mA规格，所以交流电流表采用电流互感器做一次/二次电流变换元件。打开50mA电流表头，电流互感器如下图：

根据电流互感器原理，当一次侧被测电流I1减少一半，必须保持二次侧满度电流I2不变，或者二次侧整流后施加到电流表线圈两端的电压不变，才可以满度指示25mA，而要做到这一点，有两种方法：
（1）        增加一次测线圈匝数N，以保持一次侧I1×N即安匝数不变。最好采用此方法，因为二次侧丝毫不变，可以最大限度保持仪表原来刻度的线性。但从上图可见，电流互感器线圈与铁芯间的间隙很小，不可能给一次侧增加一半匝数，更何况不知道原来匝数，就不知道应增加多少匝。
（2）        改变二次侧整流后的电压。二次侧的电路图如下：

实测电路的结点电压表明：由于当I1减少1/2，VR1也相应减少将近1/2，而其他结点电压减少量不成1/2的比例关系，所以决定先将R1增大一倍,使得当I1减少1/2时，VR1保持不变，就可以使表头两端得到满度电压116.05mV，即流过满刻度电流1.055mA。
先将一次侧电流调定在AC25mA，换上1.36K电阻，结果出乎意料：指示虽然增大了，但仅达到满度的2/3处。继续换上1.5K、2K、2.4K、3.6K、4.7K直至6.8K，指示才超过满度刻度；接着减少一次侧电流至20mA、15mA、10mA、5mA复核指示的线性尚可，回头再细调R1，最后将R1调定为6.33K。
用FLUKE 79高精度数字万用表核对电流值，误差如下：
1mA误差为-180%
2mA误差为－74.8%
3mA误差为－34.6%
4mA误差为－16.7%
5mA～7mA误差为－2.5%～－1.4%，
8mA～9mA误差为0，
10mA～19mA误差为＋0.9%～＋1.4%～＋0.36%
20mA～21mA误差为0，
22mA～25mA误差为－0.5%～－0.6%～－1.2%～－1.4%
5mA以下误差过大是由于铁芯式电流互感器变比的非线性所造成的：因为当电流较小时，互感器的铁芯处于磁化曲线的呈馒头状的非线性起始段，变比小于标准变比，一次侧电流/二次侧电流的比例小于正常段的比例，表头指针偏转也偏小，所以原来0～10mA（就是现在0～5mA）一段刻度间距比其他段（10～50mA）要小一半，就是100%，目的就是以较小的刻度读出较大的数值。现在减小了一半量程，却没有相应增大电流互感器变比，可以预料0～5mA段的线性将更加不好，而且很难解决。于是索性直接将实际测值直接标在表面刻度上，如下图：

复核20mA电流值：

(4)将旧交流电流表改为二档量程高精度直流电压表
测试过程中必须始终观察并随时调节维持准确数值且使用率低的0V～23V和24V～100V电压，需用一个电压表头，二档切换显示。
手头有只沪东仪表厂1987年生产的85L1型0～5A交流电流表，可以利用它的表头自制0～25V /24V～100V二档电压表。
直流电压表是所有测量仪表中的最基本的仪表，其原理是：表头内阻（100欧姆左右）串联外接分压电阻，使待测电压在表头内阻上分得的电压能产生1mA左右电流，驱动表头指针满偏，读出的数值即为待测电压的满度值。当待测电压为满度值几分之几时，表头线圈通过电流相应为满度值几分之几，指针也偏转满度值几分之几。无论电压电流表，也不管交流直流表，表头都是一样的，不同的是附件：测电压用电阻分压，测电流用分流器分流或互感器变流；测交流只不过是在直流表基础上加上整流元件和电路而已。
实测85L1型表头内阻（即线圈电阻）是110欧姆。需要测量85L1型表头的满偏电流，作为配置分压电阻的基准电流。方法是：在可调稳压电源输出端负载中同时串入FLUKE 79高精度数字万用表40mA电流档和85L1型表头，调节稳压电源输出电压使85L1型表头指针满偏，在FLUKE 79上读出电流为1.055mA。
   以1.055mA作基准电流，计算需配置的分压电阻值如下：
  （1）100V档：100V÷1.055mA－表内阻0.11K=94.677K
  （2）0～25V档：25V÷1.055mA－表内阻0.11K=23.697K－0.11K=23.587K
接线原理图如下：

改好表面后，用FLUKE 79高精度数字万用表（0.1级）作为指示基准，复核电压表的指示准确度，结果各电压指示均非常准确，肉眼完全看不出丝毫误差。
第一档20V对比

第二档80V对比

四、测试仪整机制作
用木质茶叶包装箱作机箱，对照包装箱油漆色泽调配出枣红色油漆，涂掉包装箱面的字迹。利用春节长假7天时间，手工开孔，安装好元件，按图接线，核对无误后通电即可正常工作，完全不用调试。






[ 本帖最后由 linpei 于 2011-3-8 13:42 编辑 ]

linpei

整机面板

9脚五极管和复合管的测试选择开关

测跨导开关、交流信号源和0V～＋23V稳压电源调整电位器、功率管、小7脚三极管测试区

仪表区和电压选择开关

单/双三极管、猫眼管、变频管、小8脚五极管和五极_二极复合管测试区

电压调整旋钮和电压输出端子

机内交流变压器和直流稳压电源

内部接线


收信放大管测试区接线

测跨导开关、交流信号源和－1.3V～-23V及0V～＋23V调整电位器、功率管、小7脚三极管测试区接线

以下是测管照片，不嫌麻烦的朋友就耐着性子看看，嫌烦的朋友到此可以打住了，呵呵：
测EL12（德律风根乌尔姆厂——U厂1955年产品，图中数值是测试过程值，非最终测值）

测EL12_屏压245V，Uf=6.6V，测值：屏流72mA，跨导16.5mA/V

测EL34(6CA7)

EL34-屏流92mA，跨导18.5mA/V

测300B（曙光厂1993年产品）

300B屏压250V、屏流69mA、跨导6.1mA/V

测KT88（曙光厂1993年产品，到货时管壁玻璃上没印商标和型号，是早期——试制产品）

KT88屏压235V（此时电流已超过电源额定电流，所以电压降落较多）、屏流122mA、跨导15.8mA/V

5687_1屏压120V，屏流34mA

5687_1跨导9mA/V

5687_2屏压120V，屏流33.2mA

5687_2跨导8.5mA/V

12BH7_1屏流10mA

12BH7_1跨导3.5mA/V

12BH7_2屏流10.2mA

12BH7_2跨导3.6mA/V

ECC40_1屏流5.7mA

ECC40_1跨导2.9 mA/V

ECC40_2屏流5.9 mA

ECC40_2跨导3 mA/V

EC92屏流10 mA

EC92跨导6 mA/V

6C19屏压110V，屏流137mA，,跨导10.3mA/V

测EF800

EF800屏压170V,屏流10.2 mA

EF800跨导7.4 mA/V

EF80屏流11 mA

EF80跨导9.1 mA/V

EF184屏流16.6mA(电流DC档）

EF184跨导17.8mA/V(电流AC档）

EABC80中的三极管屏流1.8mA

EABC80中的三极管跨导3.2mAV

EABC80中的二极管D1_阳极电压5V，电流1.2mA

测EABC80中的二极管D2_阳极电压Vd=2.5V，电流11.3mA（从手册上的曲线图查出是：Vd=2.5V，Id=10mA）

EABC80的二极管D3_阳极电压2.5V，电流12mA从手册上的曲线图查出是：Vd=2.5V，Id=10mA）


[ 本帖最后由 linpei 于 2011-3-9 09:11 编辑 ]

linpei

测EAF42_五极管屏流5.9mA

测EAF42_五极管跨导2.9mA/V

测EAF42_二极管Vd=2.5V，不短接Rk，屏流0.8mA。备注：资料标准参数：0.8mA

EF42屏流9.3mA

EF89屏流10.1mA

ECH81中的七极管屏流9mA

ECH81中的七极管跨导3.95 mA/V

EM34控制电压-1.3V（看右下角上面一个指针电位器时分针位于0点）

EM34控制电压-5V时仅上扇区闭合（右下角上面一个指针电位器时分针位于0：25）

EM34控制电压-20V时上下扇区都闭合（右下角上面一个指针电位器时分针位于2：00）

EM81_栅压-1.3V(指针电位器位于0点)

EM81_栅压-5V(指针电位器位于0点25分)

EM81_栅压-10V,(指针电位器位于1点整)

EM80_栅压-10V(电位器指针位于1点整)

EM80_栅压-15V(电位器指针位于1点30分)


[ 本帖最后由 linpei 于 2011-3-7 16:15 编辑 ]

老勐

支持DIY，

liccil

太厉害啦，简直就和厂制产品一样。

小鱼儿NN

非常实用的仪器,  想问下面板上的字是怎么弄上去的?  雕刻机?

特快

原帖由 小鱼儿NN 于 2011-3-7 17:35 发表
非常实用的仪器,  想问下面板上的字是怎么弄上去的?  雕刻机?

我怀疑是直接写上去的。

特快

楼主做得非常不错，已设置高亮。

海河

   我加精了~~  
楼主 理论、实践 双结合，简直太猛了，
我矿坛 人才济济啊   楼主堪称人才中的表率

wendunjing

我矿坛 人才济济啊   楼主堪称人才中的表率

wendunjing

68年在部队时,每天都用GS-5A电子管测试仪,每种电子管用一张卡片,再用短路针,将卡片上的孔扦满.

modjo

膜拜啊。。。技术太高了。。。

linpei

原帖由 特快 于 2011-3-7 17:39 发表

我怀疑是直接写上去的。

版主说的没错，是手写的，不过不是用油漆，是用丙烯颜料。丙烯颜料属于人工合成的聚合颜料，发明于20世纪50年代，是颜料粉调和丙烯酸乳胶制成的。之所以用它是因为干后会迅速失去可溶性，同时形成坚韧、有弹性的不渗水的膜。这种膜类似于橡胶。丙烯胶膜从理论上讲永远不会脆化，同时当要修改字迹时只要用牙签刮去胶膜即可，这使以后修改测管种类型号变得很容易。

liccil

字儿就像印上去的一样