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Damit es auch einen Lerneffekt gibt habe ich heute mal die Eingangsschaltung des CU72N rausgezeichnet. Für alle Besitzer des Geräts hänge ich es hier mal an.
Keine großen Überraschungen. Der eingekastelte Bereich rechts ist ein extra Steckmodul, mit den Signal-Ein/Ausgängen J1, J2, A.
Offenbar handelt es sich dabei um einen Zweistufigen (für hohe Verstärkung?) Differenzverstärker auf FET-Basis. Der Referenz-Eingang ist eine Gleichspannung, die über das +/- Poti an der Vorderseite justiert werden kann. So kann man die Schaltschwelle festlegen. Die beiden (7400) NAND-Gates bilden ein Schmitt-Trigger. (Damit ist auch klar dass das Gerät nicht über 30 MHz kommen dürfte, wegen des 7400.)
Mal alle Widerstände durchgemessen, keiner der jetzt riesig abweicht vom Sollwert (d.h.: offen, oder Kurzer, oder Vielfaches des Ohmwerts), aber teils schon ordentlich daneben (mehr als 10%). Das könnte schon Probleme machen im Differentverstärker, wenn sie nicht symmetrisch weggewandert sind (was sie aber offenbar großteils sind).
Mein theoretisches Verständnis der Schaltung:
Als (gedachten) Ausgangspunkt kann man annehmen, dass an J2 eine Spannung um 0 V anliegt, justierbar (die Schaltung ist ja symmetrisch, und auch am Signaleingang liegen um die 0 V an). In diesem Zustand sollten die beiden Zweige des 2N3819-Differentverstärkers ausgeglichen sein, eventuelle Schieflagen korrigiert man mit dem Trimmer zwischen den beiden 680R-Widerständen.
Die Differenz zwischen J1 und J2 wird verstärkt und via Treiber-FET (Ausgang "A") auf das Schmitt-Trigger gegeben. Die Ausgangsspannung an A sollte zwischen 0V und max. +3,6V (begrenzt durch Spannunsgteiler) liegen. TTL-Schaltschwelle ist bei 2 V, passt also.
DIe Dioden am Eingang begrenzen diesen auf die zulässigen +5/-5,6V, das ist schon mal beruhigend zu wissen.
In der Praxis: Wenn der Eingang auf 0,1V gestellt DC ist, klappert der Ausgang des Schmitt-Triggers erst bei einem Rechteck-Signal von ca. 4Vpp (symmetrisch um Null)... sichtbar an der dann "kippenden" Indikator-Glimmlampe und daran dass der Zähler ca. um diesen Level herum anfängt das Signal anzuzeigen bzw zu zählen. Das Problem muss also irgendwo in der gezeichneten Kette liegen. Den 0,1V-Schalter habe ich bereits ausgeschlossen, das schaltet alles wie es soll.
Ein paar Merkwürdigkeiten hat die Schaltung allerdings, bzw. ein paar Fragen stellen sich mir noch zum Verständnis:
- bei den NAND-Gattern ist je nur einer der Eingänge beschaltet. Das hat mich erstmal überrascht, aber, richtig, ist bei TTL erlaubt.
- beim BF244 (n-Channel FET) ist laut Datenblatt die Beschaltung (in meiner Zeichnung von oben nach unten): Source, Gate, Drain. Das kann m.E. so nicht stimmen, die Beschaltung müsste m.E. sein: Gate, Source, Drain. Hatte der BF244 früher eine andere Pinbelegung?
- Wie funktioniert die Umschaltung 1V/0,1V genau? Klar, bei 0,1V wird direkt durchgeschaltet. Bei 1V läuft das Signal durch den 1M-Vorwiderstand (mit Parallel-Kondensator zur Flankenkorrektur). Aber wie kommt man daraus auf die 0,1V? Es ergibt sich mit dem 1MOhm nach Masse ein Spannungsteiler, der FET selber hat unendlchen Eingangswiderstand. Sind wir bei 0,5V. Wie kommt man auf 0,1V am FET? Bei hohen Frequenzen fliesst natürlich ein Teil des Signals über die Kapazitäten von Dioden und FET ab, so dass das Signal am FET tatsächlich etwas sinken wird, aber das ist ja recht frequenzabhängig alles...
- Welchen Effekt hat es im Gesamtverhalten, dass in der BF244-Differentverstärkerstufe der eine Zweig 100R hat, der andere 680R?
- Warum die Versorgungsspannungen -5,6V und +5V? (laut Platinenaufdruck). Warum nicht symmetrisch +/- 5 V? Auffällig ist, dass die Siliziumdioden-Schwellspannung bekanntlich 0,6V ist... hat die Wahl der Spannungen etwas damit zu tun?
Und: rein theorethisch: Könnte man das Gerät "aufbohren", indem man für den 7400 und die erste Zählerstufe modernere, schnelle Gatter einbaut? Oder läuft man dann in andere Probleme der Schaltung?
Beste Grüße,
Marc
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