28. Januar 2015
Vor etwa 30 Jahren baute ich einen einfachen Funktionsgenerator auf, der auf einem XR2206 basiert. Später hatte ich den Funktionsgenerator dann für das Wobbeln von ZF-Durchlasskurven nachgerüstet. Der kleine Funktiongenerator leistet mir noch heute treue Dienste für NF-Anwendungen und beim Abgleich von AM-ZF-Kurven.
Nachtrag vom 15.11.2023: Der Funktionsgenerator funktioniert immer noch und ist im Einsatz.
Schaltung und Nachbau: Einem Nachbau steht nichts im Wege. Der Funktionsgenerator-IC XR2206 ist heute noch für ein paar Euro erhältlich. Er kann zum Beispiel aus China in der Bucht bezogen werden. Ansonsten werden nur diskrete Bauelemente benötigt. Die Schaltung ist ausführlich im Elektor-Heft vom Oktober 1977, Seite 34 bis 40 beschrieben. Das Elektor-Forum ( http://forum.elektor.com/viewtopic.php?t=225142&p=225333 ) hilft bei der Beschaffung des Artikels weiter.
Der Generator liefert Sinus, Rechteck, Sägezahn und Dreieck. Er kann bis 1 MHz erweitert werden. Der Ausgang ist niederohmig und reicht für den Betrieb eines Lautsprechers aus. Durch den einfachen Aufbau und die leichte Ersatzteilbeschaffung ist dieser Funktionsgenerator nahezu unverwüstlich. Bei mir ist er seit fast 30 Jahren im Einsatz. Einmal mussten die Kontakte und Potis mit Kontaktspray behandelt werden.
Video über das Wobbeln von ZF-Kurven mit einem Funktionsgenerator. Das Video ist auch in Youtube unter http://youtu.be/QVmmSUIUGdk zu sehen. Die Qualität bitte ich wegen meiner eingeschränkten Mittel und der Zeitnot zu entschuldigen.
Ich selbst hatte den Funktionsgenerator als Bausatz mit der Bezeichnung „Funktionsgenerator E 34 K“ in den 1980er-Jahren erworben. Die gedruckte Leiterplatte weicht geringfügig von der Elektorplatine ab. Ansonsten ist der Aufbau abgesehen vom Frontplatten-Design nahezu identisch.
Funktionsgenerator mit einem XR2206 als Bausatz aus dem 1980er-Jahren, nachträglich modifiziert.
Frontplatte. Sie wurde von mir modifiziert.
Der Anschluss eines digitalen Frequenzzählers schafft einen Komfort, der damals ein Traum war.
Innenansicht des Funktionsgenerators. Beim Öffnen zeigt sich der reinste Kabelsalat.
Die Leiterplatte des Bausatzes ist fast identisch mit jener, welcher der Elektor-Artikel aus dem Jahr 1977 beschreibt. Der Nachbau und die Bauteilebeschaffung gestalten sich einfach.
Erweiterung für das Wobbeln: Damit der Funktionsgenerator in der Lage ist zu Wobbeln, müssen nur zwei Bauteile eingefügt werden. Am Schleifer des Potis für die Frequenzbestimmung bringen wir einen 50-uF-Kondensator an, den wir mit einem 50-kOhm-Poti in Serie verbinden, der für den Wobbelhub verantwortlich ist.
Die Erweiterung für das Wobbeln ist rot gekennzeichnet. Das neue Poti dient der Einstellung des Wobbelhubs. Mehr ist das nicht. Auf die Frontplatte kommt eine zusätzliche Buchse und ein Poti. P1 ist nach wie vor für die Einstellung der Frequenz zuständig. Der Sägezahn stammt vom Oszilloskop oder kann von einem externen Sägezahngenerator geliefert werden.
Eine Besonderheit der Elektorschaltung ist die Schaltung für die Frequenzeinstellung. Sie ermöglicht es eine lineare Frequenzskala zu verwenden.
Schließlich muss der höchste Frequenzbereich noch auf 1 MHz hochgetrieben werden, was durch die Verkleinerung des Kondensators, welcher für diesen Frequenzbereich zuständig ist, geschieht. Ich habe ihn auf etwa 150 bis 180 pF verkleinert, in dem ich einen Kondensator in Serie geschaltet habe. Besser wäre es einen anderen Drehschalter mit mehr Stellungen zu verwenden.
Hier sind die Umbaumaßnahmen sichtbar. Links vom Kippschalter sitzt das Poti für den Frequenzhub. An der Mittenanzapfung des rechten Potis ist der Elko zu sehen. Der Röhrchenkondensator am rechten Drehschalter erhöht die maximale Frequenz auf 1 MHz.
Sägezahn: In meinem Fall führt mein Oszilloskop die Ablenkspannung heraus, was sehr praktisch ist. Falls das nicht der Fall ist, kann man sich einen kleinen Sägezahngenerator mit Zwei Operationsverstärkern oder dem Timer-Baustein NE555 selbst aufbauen. Der Sägezahn wird dann mit dem X-Eingang (Horizontalablenkung) des Oszilloskops verbunden und mit dem Wobbeleingang des Funktionsgenerators. Die Sägezahnfrequenz sollte so niedrig wie möglich sein, damit die Durchlasskurve durch Einschwingen nicht verzerrt wird. 50 Hz liefern noch eine gute Darstellung, die nicht zu sehr flimmert.
Wobbeln in der Praxis am Beispiel eines AM-ZF-Verstärkers: Getestet habe ich das Verfahren mit einem Transistorkofferradio und einem Röhrenradio, den ich auf Mittelwelle gestellt habe. Im Beispiel verwende ich ein Transistorkofferradio. Dort habe ich mir eine ungestörte Stelle des Mittelwellenbandes ausgesucht. Das war bei mir bei etwa 800 kHz und auf diese Frequenz stellte ich sowohl den Funktionsgenerator ein und auch das Transistorradio. Der Funktionsgenerator läuft als Sinusgenerator. Die Einspeisung des Sinus-Signals erfolgt über ein Stück Draht, das in der Nähe des Radios verlegt ist und wie eine Antenne wirkt. Der Generator wird in meinem Fall mit der X-Ablenkspannung des Oszilloskops gewobbelt. Dies entspricht einer Frequenzmodulation in Abhängigkeit von der momentanen Ablenkspannung. Dadurch sehen wir auf der X-Achse die Frequenz und auf der Y-Achse die Amplitude der ZF-Spannung dargestellt.
Schaltung des Diodentastkopfes. C19 sollte sehr spannungsfest sein, falls Röhrenradios zu den untersuchten Objekten gehören.
Der Diodentastkopf hat seinen Platz in der Verpackung eines Fieberthermometers gefunden.
Abgreifen der ZF: Am Ende des AM-ZF-Verstärkers hinter dem letzten AM-ZF-Filter greifen wird die ZF-Spannung ab. Wir können sie auf zwei Arten dem Y-Eingang (Vertikalablenkung) des Oszilloskops zuführen. Entweder direkt über einen 1:10-Tastkopf oder über einen Diodentastkopf. Im ersten Fall sehen wir als Durchlasskurve die Hüllkurve mit der HF, im zweiten Fall sehen wir auf Grund der AM-Demodulation des Diodentastkopfes direkt die Durchlasskurve.
Ein Sinus bei etwa 1 MHz. Typisch für den XR2206 ist der kleine Überschwinger in der Nähe des Maximums und Minimums der Sinuskurve. Beim Wobbeln stört dies jedoch in keinster Weise.
Wobbeln eines Transistorradios.
Darstellung einer ZF-Durchlasskurve mit einem Diodentastkopf. Das rote Kabel greift die Horizontalablenkung des Oszilloskops ab und führt sie dem Funktionsgenerator zu, mit dem dieser eine Frequenzmodulation im Takt der Ablenkspannung erfährt.
Anschluss des Dioden-Tastkopfes am ZF-Ausgang des Radios.
Darstellung einer ZF-Hüllkurve mit einem 1:10-Tastkopf ohne AM-Demodulation.
Abgreifen der AM-ZF hinter dem letzten ZF-Kreis mit einem 1:10-Tastkopf.
Der Wobbelmessplatz der einfachsten Art.
Markengeber: Was noch fehlt, ist ein Markengeber, der im Abstand von 100 Hz oder 1 kHz kleine Marken einblendet, um die Bandbreite des Filters bestimmen zu können. Darüber möchte ich an anderer Stelle berichten. In der Praxis habe ich beim Abgleich von AM-ZF-Filtern diesen Markengeber allerdings noch nicht vermisst.
Die Frequenz konnte bei einem Wobbler mit einem Poti von Hand gewobbelt werden, wobei die Gelegenheit bestand die momentane Frequenz abzulesen. Mit einem Markengeber finde ich es aber eleganter und „kundenfreundlicher“ für den, der einen Empfänger abgleicht.
Irgendwann werde ich mir mal vielleicht einen Wobbler mit eingebauter digitaler Frequenzanzeige und Markengeber bauen. Ich denke dabei an einen Markengeber, der sowohl Sinus als auch Rechteck liefert. Mit den Sinus kann eine einzige Frequenzmarke eingeblendet werden; das Rechtecksignal liefert Marken in einem bestimmten Raster. Aber heute geht das ja mit Software für den PC und DDS eigentlich alles viel eleganter und auch genauer. Wahrscheinlich geht es mir nur darum, einen flimmernden Leuchtpunkt auf einer Oszilloskopröhre zu sehen. Mit dieser romantisierten Vorstellung bin ich offenbar 30 Jahre hinter der Zeit. Mein PC hat aber schon seit über 10 Jahren einen Flachbildschirm.
Das Prinzip des Markengebers ist einfach. Die Frequenz des Markengebers wird mit der Frequenz des durch den Sägezahn gewobbelten (frequenzmodulierten) HF-Signals gemischt. Das Ergebnis wird dann einem Tiefpass zugeführt und kommt dann zum Beispiel über einen hochohmigen Widerstand direkt an den X-Eingang des Oszis. Ist die Frequenzdifferenz zwischen Markengeber und dem gewobbelten HF-Signal nahe Null, ist eine kleine Marke auf dem Schirmbild zu sehen. Nach diesem Prinzip lassen sich also auch bereits vorhandene Wobbler mit einem Markengeber nachrüsten.
Ein externer Markengeber sorgt dann für den perfekten Kabelsalat, wenn dieser noch an einen externen Frequenzzähler angeschlossen ist. Wir haben ja dann das Messobjekt, den Diodentastkopf, den Wobbler, den Markengeber, den Frequenzähler und das Oszi miteinander zu verdrahten.
Braucht man unbedingt einen Wobbler und ein Oszilloskop für die Reparatur alter Röhrenradios? Ich hatte mal ein Radio auf AM und FM mit dem Wobbler abgeglichen und dann zum Vergleich von Hand. Gehörmäßig war kein Unterschied zu merken und die Filterkurven waren auch fast identisch. Selbst beim Ratiodetektor klappte der Abgleich von Hand. Es dauert nur länger. Aber mit dem Wobbler ist man auf der sicheren Seite.
Ansonsten setze ich für Radioreparaturen kaum ein Oszilloskop ein. Ein Signalinjektor, ein Diodentastkopf, ein kleiner NF-Verstärker, ein Multimeter mit der Möglichkeit der Messung von Kondensatoren (insbesondere Elkos) und ein Satz Teströhen reichen fast immer aus. Auf ein Oszilloskop möchte ich dennoch nicht verzichten, da es die Signale sichtbar macht, was dann buchstäblich doch zu manchen Einsichten führt, was einem besseren Verständnis dient. Es klingt zwar komisch, aber für den fortgeschrittenen Anfänger ist ein Oszilloskop hilfreich.
Liest man sich die amerikanischen Fernkurse der 1940er-Jahre durch, die für solche Leser gedacht sind, die sich mit einer eigenen Radio-Werksttatt selbständig machen wollen, dann wird ein Oszilloskop am Anfang der Selbständigkeit als nicht notwendig erachtet. So ein Oszilloskop war auch eine sehr hohe Investition.
Aber um nur ein Beispiel zu nennen, gibt es Röhren-NF-Verstärker, die bei einer bestimmten Stellung der Tonblende anfangen auf der Langwelle zu schwingen. Das hört man nicht. Aber das zu sehen ist natürlich von Vorteil. Irgendwann kommt man wohl an einem „Oszi“ nicht vorbei. Und für die Radioreparatur reicht für den Einstieg auch schon ein einfaches, gebrauchtes Einkanal-Modell mit etwa 10 MHz Bandbreite aus. Diese sind sehr günstig zu bekommen, weil die Nachfrage kaum besteht.