J'ai acheté cet oscilloscope sur internet car je le trouvais d'une allure sympatique :



En haut de l'appareil, il est mentionné : "Oscilloscope OP72", alors que tout en bas à gauche, on trouve : "Radio-Controle Lyon" et à droite "modèle déposé N°127".
La couleur de la face avant, ainsi que le style des gravures font penser immédiatement à une fabrication Metrix ....




A l'arrière, on trouve le répartiteur de tension sous une trappe, ainsi que la fiche pour brancher le cordon secteur
Cette disposition aussi rappelle des appareils Metrix ....

Autre ressemblance : le capot comporte 5 côtés, et est vissé par 7 vis sur la face avant et le châssis :


Ce qui veut dire qu'une fois le capot retiré, l'appareil peut toujours être utilisé




Vue du dessus : 8 lampes plus le tube cathodique





Vues de 3/4 arrières




Le dessous





Vues de dessous sous un autre angle

Le tube cathodique se retire assez facilement, par l'avant, une fois dévissé la bride :


C'est un DG7/32

Première constatation :


La résistance de sortie de cathode d'une des valve, qui va aux premiers condos de filtrage est bien cramée ...
Les condos chimiques ne doivent pas être très frais ...

Voilà pour les présentations ; je vais relever le schéma.

Quasiment 95% des composants sont accessibles pour relever le schéma. Il en reste donc 5% particulièrement difficiles d'accés : il s'agit du commutateur de gammes de balayage, qui supporte une plaquette comportant les condos pour la base de temps. Si je veux lire leur valeur, et éventuellement les mesurer et/ou les remplacer, je dois déposer l'ensemble :


Une fois le bouton retiré, il faut dévisser l'écrou (12) qui retient le commutateur sur la face avant




Il faut dessouder les fils, donc les repérer grâce à cette photo




Pas simple d'extraire l'ensemble, il faut forcer un peu en tordant les composants des cosses-relais voisines

Et voilà l'enemble de commutation de gamme retiré :



Il y a des condos, mais aussi des résistances ...

Je peux maintenant relever le schéma au propre. Quelques valeurs manquent encore, je complèterai au fur et à mesure des essais :




Alimentation générale

Quelques explications :

On remarque une particularité : un commutateur, K1, qui permet de mettre sous et hors tension l'appareil, permet aussi d'ajuster le primaire du transo T1 à la tension secteur, grâce à des prises multiples et à un indicateur en face avant. J'imagine qu'il faut amener l'aiguille au repère central du cadran.
L'alimentation HT comporte pas mal de cellules de filtrage destinées aux étages de l'appareil. Il y a 2 valves, une biplaque pour les HT positives, une autre pour la tension négative pour le tube cathodique.
Le chauffage comporte 4 circuits indépendants, dont un est généré par un petit transfo annexe, T2, et qui est destiné à la lampe oscillatrice.
A noter aussi le pont diviseur R59/R60 qui génère une tension de 1V (crête) à partir de la tension de chauffage. Cette tension sert comme synchro, mais aussi est accessible en face avant sur une douille, donnant ainsi une référence de tension pour étalonner l'axe Y sur l'écran.
Les tensions (en vert) alternatives sont celles que j'ai relevées en débranchant la résistance cramée, R0, donc sans HT mais lampes installées, ce qui m'a permis déjà de constater qu'elles s'allument toutes (ainsi que le voyant rouge en face avant)




Alimentation du tube cathodique

Quelques explications :

Rien de bizarre : on a les 3 réglages normaux (lumière P1, focus P2 et astigmatisme P3). P3 n'est pas accessible à l'utilisateur lorsque le capot est installé.
L'entrée "eff" provient de la base de temps, c'est l'effacement de la trace de retour.






L'amplificateur Y (balayage vertical)

Quelques explications :

L'atténuateur d'entrée comporte 3 positions : direct, divisé par 10 et divisé par 100, choisie par le commutateur K3.
Il est suivi par un adaptateur d'impédance, V4 montée en cathodyne
P4 règle le gain global de l'étage Y.

L'ampli à proprement parler comporte 2 triodes V5 en cascade, procurant certainement un grand gain. A noter les self de correction Hazeltine S1 et S2, pour remonter la réponse en haut de la bande de fréquences. S3 elle, relève un peu en bas de la bande.

Enfin, l'ampli symétrique final, ne doit pas procurer beaucoup de gain vu les valeurs des résistances de cathodes (R35) et anodes (R29+R30 et R31+R32). Mais son rôle n'est pas de procurer du gain mais d'attaquer les 2 plaques de déviation verticale du tube cathodique.
On retrouve 2 autres selfs de correction S4 et S5 et le cadrage se fait grâce à P5, qui permet de décaler les tensions de repos des plaques. On a un montage symétrique à couplage cathodique, avec une grille à la masse (en alternatif) et attaque sur l'autre grille. Les tensions alternatives présentes sur les anodes de V6 sont donc en opposition de phase, doublant ainsi la sensibilité de la déviation verticale du spot.
Les sorties complémentaires sy+ et sy- sont utilisées par l'étage de synchronisation de la base de temps.






La chaine X (balayage horizontal)

Quelques explications :

Le coeur de la base de temps fait appel à V7, triode à gaz, et à la pentode V8 : le condensateur choisi parmi C26 à C31 par le commutateur de gamme K5a, se charge par V8, montée en générateur de courant et cela, de façon linéaire. La tension S diminue donc à vitesse constante.
P9 règle la tension d'écran de la pentode, donc l'intensité anodique. Autrement dit, P9 règle la vitesse à laquelle se charge le condo.
Lorsque cette tension est suffisamment basse, la tension aux bornes du condo est suffisamment grande, la triode V7 s'amorce et décharge très rapidement le condo : la tension S est alors égale à la HT +B1. Conclusion : S est une dent de scie à pente négative, comprise entre +B1 et 0V, dont la fréquence est réglable par P9 et par le condo choisi par K5a.
Comme la tension S dépend un peu de la gamme de fréquence, le commutateur K5b vient la diminuer en mettant une résistance à la masse, dont la valeur dépend de la gamme.
La grille de la triode V7 sert à la synchronisation; le signal "top" a d'abord été amplifié par la triode V8. La source de synchro est choisie par le commutateur K4a entre le signal visualisé Y (on a le choix de la polarité), le secteur (une tension de 1V est fourni par l'alim générale) ou un signal extérieur.
D'autre part, une 5° position du commutateur permet d'utiliser uniquement l'étage amplificateur X pour afficher donc des figures de Lissajoux par exemple. Dans ce cas, la triode V7 n'est plus alimentée et l'entrée X est connectée sur l'ampli final.
Cet ampli fait appel à un montage symétrique, un peu semblable à celui de la chaine Y. Il fait appel à une double triode V9, à cathodes communes. Un réglage de cadrage X est prévu par P8, il est un peu différent mais grosso modo cet étage fonctionne de la même manière que celui de l'étage final Y et attaque les 2 plaques de déviation horizontale de manière symétrique, c'est-à-dire que les composantes alternatives sur X et X' sont en opposition de phase.

Voilà, le schéma étant relevé, je peux maintenant commencer la remise en état avant de procéder aux essais

C'est parti ! Vu que le commutateur de gamme de balayage a été déposé pour relever le schéma, j'en profite pour vérifier les composants :


Les condensateurs C26 à C31, utilisés pour les gammes de balayage

Comme on pouvait s'y attendre lorsqu'on a un peu d'expérience des vieux appareils, ce sont les condos au mica qui n'ont pas bougé, alors que les condos au papier ont pas mal varié. En fait, il faut changer C26, C27 et C28. J'ai fait des associations pour obtenir les valeurs nominales (1µF, 150nF et 15nF). La dernière colonne inique les mesures effectuées sur les nouveaux condos. Voici la plaquette équipée de nouveaux condos :



La plaquette avec ses nouveaux condos

Il n'y a plus qu'à réinstaller l'ensemble commutateur-plaquette à sa place :




Passons maintenant aux (nombreux) condos de filtrage; des chimiques donc ...
Je fais deux mesures :
- la capacité, sachant qu'on accepte une tolérance importante sur celle-ci (de l'ordre de -20% à +50% sans problème)
- la fuite de courant sous une tension proche de la tension de service. Cette mesure est la plus importante : si la fuite est trop grande, au mieux la tension perdue dans les cellules RC de filtrage va être importante, au pire, la résistance va dissiper beaucoup trop.

Voici les mesures :


Les condensateurs chimiques de filtrage

La fuite de C0 parait acceptable, sauf que les 4 condensateurs sont en parallèle : c'est donc 12mA qui vont être perdus dans C0; 12mA qui vont fatiguer inutilement la valve ...
Tous les autres condos sont pires : C1 présente une fuite de 33mA en tout, C2, C4 et C5 8mA et C3 fuit de 20 mA !
C7 est sec, sa capacité est quasiment nulle, C8 fuit beaucoup trop : 11 mA dans R6 de 300k provoquent une chute de tension de ... 3300V ! Bref, avec un condo comme C8, on n'aura jamais une tension négative -B6 importante.
Les condos C20 et C21 qui découplent les alims anodiques de l'ampli final Y sont bons à changer aussi.

Conclusion : Tous les condos chimiques de filtrage sont à changer !


Commençons par le plus facile : C7 et C8 de la HT négative -B6 :


C7 et C8 sont remplacés par des 10µF/400V

Puis par C20 et C21 au "fond" du châssis; pour y accéder plus facilement, il faut basculer la plaquette, à condition de dessouder le fil rouge de +B2:


C20 et C21 sont maintenant plus accessibles. Entouré en noir : le fil +B2 dessoudé de la plaquette pour libérer celle-ci



C20 et C21 sont aussi remplacés par des 10µF/400V
Je les ai installés sur la cosse-relais existante et j'ai ramené un fil de la masse où étaient soudés les condos (entourée en jaune), à la cosse de masse (entourée en rouge). Ce fil n'est sûrement pas nécessaire, mais vu que la cosse centrale boulonnée à la masse ne servait pas, qui me dit que le contact à la masse est bon ?

Je peux maintenant changer C2 et C3 :


remplacés également par des 10µF/400V

Enfin, C4 et C5, sur la même plaquette :


Ces condos sont remplacés par des 68µF/400V
C'est du luxe : à l'origine, c'étaient des 50µF/165V .... mais bon qui peut le plus peut le moins.
A noter que C4 doit être couché car il est trop haut sinon et C5 doit être réinstallé ainsi pour pouvoir remonter l'entretoise de maintien de la plaquette :



Il n'y a plus qu'à remonter la plaquette :




On voit mieux l'importance du positionnement de C4 et C5 pour pouvoir fixer la plaquette !

Il reste les condos C0 et C1, formés chacun de 2 double cartouche 16+16µF, ce qui fait 64µF chacun :



Dépose des 4 cartouches. Je ne conserve qu'une seule rondelle contact de masse pour C0 et C1



Mais je garde celles que j'ai enlevées car je vais m'en servir ....


Je récupère deux embases à visser et deux écrous, prélevés sur deux des cartouches :


Je vais installer les nouveaux condos sur ces embases ....

Pendant que j'attendais la commande de condensateurs pour remplacer ceux de filtrage, j'en ai profité pour tester le thyratron.
En effet, c'est le composant critique de l'oscilloscope : un thyratron déficient et la base de temps ne fonctionnera pas bien. J'en ai eu un exemple lors de la remise en route de l'oscilloscope Ribet Desjardins 268A

J'ai alors câblé sur un support transcontinental les composants pour faire fonctionner le relaxateur :


Circuit minimal pour le relaxateur à thyratron

La grille est polarisée à 72V par un pont diviseur dont les résistances ont les mêmes valeurs que celles de l'oscillo, la résistance d'anode de 1,2k également. Elle est importante pour limiter le courant de décharge. On trouve un condo en parallèle avec le thyratron, comme sur l'oscillo. En revanche, le générateur de courant à pentode a été remplacé par une simple résistance. Cela veut dire que la la décharge ne sera pas linéaire mais exponentielle. Peu importe, ce que je veux, c'est juste vérifier que le thyratron arrive à osciller ...
Voici le montage en volant :


Le montage d'essai

J'ai alimenté le montage en 300V, qui ne doit pas être loin de la valeur nominale de l'oscillo et voici ce que ça donne :


Signal obtenu : 130Hz environ, 165V d'amplitude
La tension de grille est de 72V, on voit que le thyratron s'amorce pour une tension VGK de -8V (72-80), alors que la tension VAK est de 220V (300-80); ce qui fait un rapport de 220/8 = 25 environ (au lieu de 35). Bref, le thyratron a l'air d'être OK ...
Voici, agrandie, la montée du signal, au moment de l'amorçage :



Amorçage du thyratron

L'amorçage dure 120µs environ. Noter qu'à ce moment, même la grille est conductrice. En fait, à la fin de la décharge du condo, anode, grille et cathode sont en court-circuit !
J'ai essayé aussi de synchroniser le thyratron en modifiant le montage :


Ajout du circuit de synchro (entouré)

Le signal de synchro est issu d'un générateur rectangulaire, de rapport cyclique 1/10 pour créer des impulsions à lancées positives. Et voici ce que ça donne :
Le condo de 330pF différencie les implusions rectangulaires, créant ainsi des implusions très courtes, aptes à synchroniser le thyratron et surtout sans qu'au moment de l'amorçage, lorsque la grille est conductrice, cela crée un problème au générateur. Il est important que celui-ci ne soit pas couplé trop serré à la grille du thyratron.


En haut le signal, en bas la synchro (25Vpp)

C'est la fréquence minimale qui permet de synchroniser le thyratron (135Hz). Si on augmente la fréquence, le thyratron "suit", jusqu'à une certaine limite :


Fréquence maxi de la synchro : 170Hz
On voit que la synchro écourte le cycle : la tension minimale n'est plus de 80V mais de 102V.
Au-delà de 170Hz, on se trouve dans la situation où la synchro correspond à l'affichage à l'écran non plus d'une période, mais de plusieurs périodes. Autrement dit, on doit pouvoir synchroniser le thyratron sur des multiples, afin d'afficher 2, 3, 4 périodes ou plus.


Par exemple : affichage de 3 périodes du signal. La fréquence de synchro est donc 3 fois celle du relaxateur (427Hz pour 142Hz)




Affichage de 4 périodes (146Hz et 588Hz) et de 5 périodes (196Hz et 980Hz)

On remarque que l'amplitude diminue, ce qui est normal car en multipliant les impulsions de synchro, on avance le moment où l'une d'entre elles sera suffisante, eut égard à la tension VAK, pour déclencher l'amorçage. A l'écran de l'oscillo, cela se traduira par une amplitude horizontale qui diminue au fur et à mesure qu'on affiche de plus en plus de périodes du signal à observer.

Après cet essai, on peut donc dire que le thyratron est bon.
Si vous voulez des explications sur le fonctionnement d'un relaxateur à thyratron, téléchargez ce PDF

Décidément, ces condensateurs commandés ne viennent pas vite ...
J'ai hâte d'essayer cet oscillo, alors je vais l'alimenter à l'aide d'une alim externe de labo. Comme C0 et C1 sont débranchés, y compris R0, il est facile d'injecter une tension au niveau de R1:


Connexion de l'alim externe de 350V

Bien entendu, il faut tout de même installer un condo provisoire en C1. J'ai mis un 68µF/400V.
Voici le branchement de l'alim en pratique :



Le reste de l'alim de l'oscillo reste fonctionnel : l'alim négative -B6 et le chauffage. Allez, je branche ...
Cela commence fort : +B1 est là, mais toutes les alims à partir de +B2 sont absentes ! Je soupçonne R2. Je la dessoude et je la mesure :


R2 est coupée !

Bon, je la remplace :


Entourée, la nouvelle R2. Je n'ai pas lésiné sur la puissance ....

Je rebranche et là, les tensions sont correctes :
> +B1= +313V
> +B2= +293V
> +B3= +176V
> +B4= +91V
> +B5= +79V
> -B6= -455V

En touchant aux réglages de cadrage, j'arrive même à avoir un point sur l'écran :



En passant l'ampli horizontal sur la base de temps (le commutateur était sur ampli X), j'obtiens une ligne horizontale :



Mais cette ligne est à peu près au milieu de l'écran à condition que le bouton de cadrage soit à fond en butée d'un côté, ça ne va pas.
Cependant, la présence de cette ligne montre que le thyratron fonctionne ...
D'autre part, en injectant un signal à l'entrée verticale, le trait horizontal ne change pas. Donc problème dans l'ampli vertical !

Le principe de l'essai est simple : on injecte un signal sur l'entrée et on le "suit" le long de la chaine de l'ampli, jusqu'aux plaques de déviation du tube cathodique.
Dans ce genre d'essai, le signal injecté est un signal carré. Cela permet de vérifier la réponse en fréquence de l'ampli, enfin du manière qualitative.
En effet, si la bande passante de l'ampli est large, le signal carré ne va pas se déformer. Plus exactement, toute déformation de celui-ci dénotera un problème de réponse en fréquence : si le signal est intégré, la fréquence du signal sera proche de la fréquence de coupure haute de l'ampli; au contraire, s'il est différencié, on sera proche de la coupure basse ....
Avec un signal sinusoïdal, il ne sera pas possible d'avoir ses informations.

Voyons déjà l'atténuateur/adaptateur d'entrée :



On injecte donc le signal carré, fréquence 1kHz pour l'instant, sur la borne d'entrée verticale et on relève le signal en sortie du potard de réglage, Atténuateur sur 1:1 et réglage fin à fond :


Circuit atténuateur et adaptateur : OK

Puis on suit la chaine, l'ampli intermédiaire, on relève les signaux sur les anodes des 2 triodes de l'ampli de tension :





Premier étage : OK, gain de l'ordre de 3,5

Malheureusement, aucun signal sur Yc. Et c'est normal, C18 est toujours débranché !
Je rebranche C18 et je m'aperçois que le signal sur Yc est faible et très différencié.
Je mesure C18 : 160nF (au lieu de 100, ça pourrait encore aller), fuite : 350µA sous 350V, ce qui donne une résistance de fuite inacceptable de 1Mohm !
En effet, R24 fait 10Mohm, on a donc la tension continue d'anode de la première triode qui se retrouve quasiment intégrablement sur la grille de la seconde triode. Dans ce genre de circuit, les condos de liaison doivent être irréprochables !
Je change C18, et voici le signal en Yc :


Second étage : OK, gain de l'ordre de 5,5

Cependant, il reste un problème : le cadrage vertical n'est pas correct. De plus, il varie. En effet, à froid, au départ, si on règle le cadrage pour centrer le signal sur l'écran, au fur et à mesure que l'appareil chauffe, il se décale jusqu'au point où, cadrage en butée, il sort de l'écran (essai fait en diminuant l'amplitude par le réglage de gain pour avoir un signal visible) :



Pb de cadrage, réglage en butée vers le bas !


Voyons le schéma de l'ampli final :



Vu que le circuit est symétrique, un défaut de cadrage ne peut pas venir des composants des parties identiques (à moins d'avoir carrément une résistance dans les choux, ce qui n'est pas le cas, j'ai vérifié les valeurs)
En revanche, il faut chercher dans les composants qui ne font pas partie des 2 branches symétriques :
- R27
- C19
Le pont diviseur R37/R38 n'est pas à incriminer, puisque même si une résistance variait, la tension des 2 grilles changerait, mais ce serait sans importance puisque cela se traduirait par une variation dans le même sens des tensions appliquées sur les plaques du tube !
R27 vérifiée, il ne reste plus que C19 en entrée qui est le même que C18 ... je le mesure : 140nF, ok. Fuite : 50µA à froid et si je le chauffe avec le fer à souder : 300µA ! Donc même punition, changement de C19.
Et là, le cadrage redevient normal : bouton à mi-course, le signal est à peu près au centre de l'écran dans le sens vertical :



Pb de cadrage résolu !


Je peux donc reprendre les mesures ....
Je relève les signaux sur les 2 anodes, ils doivent être en opposition de phase et, si possible, de même amplitude. On relève aussi le signal sur les cathodes :



Etage final : une triode semble meilleure que l'autre.

J'ai mesuré la lampe 12BH7A au lampemètre : effectivement, une des triodes est un peu meilleure que l'autre :
(point de repos constructeur: Va=250V, Vg=-10,5V, Ia=11,5mA, s=3,1mA/V)
point de mesure T1 : Va=250V, Vg=-10V, Ia=7,8mA, s=2,8mA/V
point de mesure T2 : Va=250V, Vg=-10V, Ia=8,2mA, s=2,5mA/V

Les 2 triodes sont à peu près à 80%, ce qui est acceptable. D'ailleurs, j'ai regardé un peu sur le Net, le prix d'une 12BH7A .... Il n'est vraiment pas raisonnable : 50€ en moyenne, 35€ au minimum et jusqu'à .... 260€ avec les broches dorées (comme si ça avait de l'importance.....)
Je verrai plus tard, si je fais un ersatz (à ce prix là, ça vaut le coup de réfléchir un peu, non ?).

Revenons à notre ampli final; si on résume :
Gains : 4,2 (81/19) et 3,4 (64/19). Différentiel : 7,6. On a donc, pour 1Vpp en entrée, 145Vpp sur les plaques du tube (gain total = 145)
A noter que le signal dépasse largement l'écran dans ce cas.


Signal sur les cathodes

Bien, l'ampli vertical est opérationnel ! (je mesurerai les tensions continues plus tard, lorsque les nouveaux condos d'alim seront installés)

Pour finir ce paragraphe, voici une photo prise lors des essais, dans l'axe du tube cathodique, sans éclairage ambiant :



Le rétrécissement vers la droite est peut-être du à l'inclinaison de l'apn, mais ce n'est pas cela qui m'intrigue pour l'instant ... j'ai remarqué que le tube n'était pas très lumineux, même en poussant la lumière à fond (d'ailleurs le réglage de lumière est bizarre, il n'agit que sur 1/4 de sa course). Je me demande si le revêtement intérieur n'a pas disparu (ou n'a pas bien été fait) car on voit nettement l'éclairage au centre provoqué par le filament : on voit même l'ombre du système d'électrodes ! C'est la première fois que je vois ça, je n'avais pas remarqué du tout ce genre de phénomène sur un DG7/32 lors de l'étude de la maquette d'oscillo . Le tube est peut-être à changer ....

J'ai reçu les condensateurs ... enfin !
J'avais conservé les embases à visser des vieilles cartouches pour y installer les nouveaux condensateurs :


Le condo est collé sur l'embase, sa patte - est soudée sur la cosse à souder de prise de contact, sa patte + passe au travers et est pliée pour former une boucle de soudage

Il faut faire cela pour les deux condos, C0 et C1 :
C0 : 47µF/450V
C1 : 68µF/400V

Puis les monter sur le châssis et refaire les connexions :


raccordement de C1



raccordement de C0

Les 2 condos installés, vus du dessus :



Il n'y a plus qu'à mettre sous tension, pour mesurer tout ça, en particulier, la tension sur C0 :


Tensions mesurées sur les alimentations

On voit qu'on a 400V sur C0, d'où l'intérêt d'avoir un condo isolé à 450V, pour avoir de la marge.
Les autres tensions ont forcément un peu augmenté, par rapport aux valeurs mesurées précédemment (sur alim 350V externe).

Au paragraphe 6, je m'étonnais de deux choses : le fait de voir à travers l'écran et le rétrécissement du signal observé sur la droite de l'écran. D'autre part, le réglage de lumière me semblait bizarre, et la lumière elle-même faible ...
J'ai donc déposé le tube cathodique, et refait une photo dans son axe, au travers de l'écran, en éclairant le canon à l'aide d'une lampe :



Impressionnant, non ?
J'ai alors fait une expérience : j'ai refait une photo de l'écran, tube installé, alimenté, et affichant un signal carré :



On voit toujours bien l'éclairage du au filament, ainsi que l'ombre du système d'électrodes ...
J'ai changé le tube : j'ai pris celui de la maquette d'oscillo déjà décrit et refait la même photo :



Surprise ! la courbe a tourné de 45° environ ! Pour faire la photo, j'ai du régler la lumière et le réglage n'est plus bizarre du tout.
D'autre part, on a une bonne réserve de lumière, ce tube est bien plus lumineux ....
Et on ne voit pas l'éclairage du filament comme sur celui d'origine !
Voici une vidéo montrant que le réglage semble normal avec ce tube (cliquer sur la photo):



Conclusion :
le tube cathodique est très fatigué.
Il n'est pas conforme à la datasheet du DG7/32, concernant l'angle que fait le système d'électrodes par rapport au culot :



D'ailleurs, l'orientation de son support n'est pas la même que celle du support sur la maquette d'oscillo :


Orientation du support du tube de la maquette d'oscillo : comme sur la datasheet



Orientation du support du tube : presque 45° d'écart !

Bon, je n'ai pas d'autre solution que de commander un nouveau tube....

En attendant, j'ai mesuré les tensions sur les électrodes du tube d'origine :


Tensions mesurées sur les électrodes du tube cathodique

Bonne nouvelle aujourd'hui, le tube cathodique commandé est déjà arrivé :


Super emballage provenant d'Allemagne. Le vendeur est sur Internet et sa boutique est super intéressante : tubes, appareils de mesures ...

Dans le carton, beaucoup de papier bulle qui enveloppe un autre carton qui renferme lui-même le tube :



et voici le tube :


C'est un DG7/31, le vendeur n'a pas de DG7/32, d'ailleurs j'en ai trouvé nulle part et de toute façon, je n'ai pas réussi à trouver de différences dans les datasheets !

Vite, essayons-le :


Bon, d'accord, il faut tourner le support ...

J'ai injecté un sinus au lieu du rectangulaire, ainsi, on voit mieux les défauts : concentration et linéarité horizontale :


En jouant avec le focus et l'astigmatisme, on arrive à avoir une courbe pas trop mal concentrée sur tout l'écran

Sauf que ... on voit bien la trace de retour (en haut), et l'amplitude est plus faible à droite de l'écran qu'à gauche et cela s'accompagne d'une concentration différente à droite et à gauche.
Cela me fait penser à un l'étage final qui n'est plus symétrique. Plus exactement, c'est comme si la tension d'une des triodes d'attaque des plaques du tube ne variait pas. Comme si on attaquait les plaques en asymétrique. Dans ce cas, la tension moyenne des 2 plaques varie sur la ligne, provoquant un décalage de la concentration.
Prenons un exemple numérique. Imaginons que la tension moyenne des anodes soit de 250V et que la tension varie de 50V de part et d'autre, selon la dent de scie.
Cela veut dire que la plaque de déviation située à droite a sa tension qui varie de 200V à 300V, et la tension de la plaque située à gauche varie, elle, de 300V à 200V. Ainsi, on a une amplitude d'attaque crête à crête de 200V et la valeur moyenne de la tension des 2 plaques est toujours 250V.
Dans ces conditions, on peut fixer les polarisations des diverses électrodes du tube (lumière, focus, astigmatisme) puisque les paires de plaques de déviation sont vues comme étant à des potentiels fixes.

Si maintenant, une des triodes est malade, ou mal polarisée, et que sa tension d'anode varie, par exemple de 240 à 260V (elle a un point de repos identique à l'autre, mais un gain trop faible).
Dans ce cas, la tension moyenne des 2 plaques varie de (200+260)/2 = 230V à (300+240)/2 = 270V. Elle n'est plus constante le long de la rampe de la dent de scie. Cela veut dire qu'il y a 40V de différence entre le potentiel moyen de ces plaques et le reste des électrodes, selon que le spot est à gauche ou à droite de l'écran.
Conséquence : la concentration sera différente à gauche et à droite de l'écran.
Il est donc temps de vérifier la base de temps et l'ampli horizontal ....


Mais tout d'abord, remettre le support du tube dans la bonne orientation :


Pour atteindre les vis de maintient du support, il faut enlever le cone en mu-métal




On peut alors desserrer les boulons afin que l'on puisse tourner librement le support

Bien entendu, il faut arranger les connexions existantes. En particulier, R11 doit être dessoudée car elle empêche la rotation. Mais j'ai constaté également que C10 n'était pas connecté au bon endroit, j'en ai profité pour le réinstaller correctement :


J'ai remis une 5,6M pour R11 (entourée en jaune). C10 a été déplacé et sa connexion (flèche) déplacée (entourée en orange). Le support a été tourné pour respecter l'angle (en rouge)




Orientation normale du support

Voyons l'erreur de câblage qu'il y avait :


Tel qu'à l'origine, l'impulsion d'effacement était complètement atténuée par le pont diviseur C9(500pF)/C10(100nF) de rapport 5/10000
Voilà pourquoi la trace de retour était visible .... La connexion de C10 (entourée en vert) devrait aller de l'autre côté de R11 (flèche) ...

Je rebanche l'appareil pour voir ce que ça donne :


Et bien voilà, c'est déjà mieux : la trace est à peu près bien horizontale et la trace de retour a disparu

En revanche, si on enlève le signal d'entrée Y pour ne faire apparaite qu'une ligne horizontale, on voit bien le problème de concentration :


Réglage de focus en butée : concentration correcte à gauche, très mauvaise à droite




Réglage de focus en butée inverse : concentration correcte à droite, très mauvaise à gauche

Inutile de préciser que pour le réglage moyen, la concentration est mauvaise à gauche ET à droite !

Bien, je peux considérer que du côté du tube cathodique, tout est ok. Avant de passer à l'ampli horizontal, voici le schéma modifié avec les tensions relevées :


Tensions relevées après la modif de C10 et le changement de tube cathodique

Première vérification : la base de temps. On a déjà vu qu'on obtenait bien un balayage, donc elle devrait être ok; voici la tension sur la cathode du thyratron :


Dent de scie générée par le thyratron. On a un peu plus de 160V d'amplitude, pas mal du tout
La linéarité n'est pas mal non plus. J'ai choisi un réglage qui "passe partout" : 250Hz, ni trop bas, ni trop haut. Le but étant de vérifier l'ampli.
J'ai réglé le potard P7 pour avoir sur l'écran un balayage à peu près égal à 80% de la largeur de l'écran. Pas d'importance en fait, l'idée étant de ne pas saturer l'ampli et d'avoir assez d'amplitude pour voir quelque chose .... :


En haut, sortie du thyratron, en bas sortie du potard P7. Avec 5V d'amplitude, ça suffit pour avoir un balayage correct, il y a de la marge ...

Voyons ce qu'on a sur l'ampli final d'attaque des plaques du tube cathodique :


Anode de la première triode (celle qui attaque la plaque X')
La sortie du thyratron n'est pas affichée, mais c'est elle qui synchronise. La sortie X' est donc en opposition de phase avec la sortie du thyratron.



Grille de la seconde triode. L'amplitude est faible car le pont diviseur R50/R53 à un rapport de 1/17 environ



Anode de la seconde triode (celle qui attaque la plaque X)
On trouve bien une dent de scie en phase avec celle du thyratron. On a bien donc 2 tensions en opposition sur les 2 plaque XX' du tube.
On constate une saturation, alors que le balayage ne dépasse pas la largeur de l'écran. Soit la lampe est faible, soit il y a autre chose ...
Continuons .. on va diminuer l'amplitude en agissant sur P7 afin de ne pas saturer. On règle P7 de façon à ce que la trace sur l'écran ait une largeur de 2,5cm pas plus.


Cela permet d'afficher les 2 tensions sans qu'elles ne se chevauchent
Tout semble normal, la différence d'amplitude de 10% environ n'est pas gênante. Il n'y a plus saturation, les signaux sont bien linéaires, donc le tube V9 est bon.
Si on baisse l'amplitude d'attaque à 0 en mettant P7 au minimum, on n'a plus variation de tension sur les anodes qui prennent donc une valeur de repos.
Cette valeur est de 190V pour la première triode et 290V pour la seconde. C'est normal, les résistances de charge sont différentes, avec la même polarisation (cathodes communes, grilles à la masse)
Conclusion : la panne n'est pas autour de V9, ni V9. Il ne reste donc que le réglage de cadrage et la liaison aux plaques du tube.
Voyons les tensions sur les plaques X et X' :


ah tiens, il n'y a plus la dent de scie sur X !
C'est comme si C37 était coupé ... vérifions cela. En touchant C37, je m'aperçois qu'il a une patte en l'air :


C37 était dessoudé du support de lampe !
Je le reconnecte. Le balayage est plus grand, mais on a toujours un problème au niveau du réglage de cadrage. Mais la concentration est bien meilleure !
Je continue l'enquête ...
Voici une vidéo montrant les tensions de chaque côté de P8 (donc les tensions de décalage) en fonction du réglage de P8 :


Tensions de décalage en fonction du réglage de P8 (cliquer sur la photo)
Tout semble normal ! Voyons maintenant les tensions au niveau des plaques X et X' :


Tensions sur les plaques XX' en fonction du réglage de P8 (cliquer sur la photo)
Alors là, il y a un problème. Une des tensions ne se décale pas du tout ! La seule cause possible est une fuite importante de C36.
Je change C36 et j'en profite pour changer C37 et C33 aussi. J'ai mis des 0,22µF/250V pour C36 et C37 et un 0,22µF/630V pour C33 :


Remplacement de C33, C36 et C37
Voici une vidéo des tensions sur les plaques XX' :


Tensions sur les plaques XX' en fonction du réglage de P8 (cliquer sur la photo)
Parfait !
Maintenant, les tensions de repos sur les plaques X et X' sont de 175V toutes les deux (quand la trace est centrée sur la largeur de l'écran)
J'ai mesuré les tensions sur le tube :


Tensions sur le tube cathodique

Je ne sais pas si c'est le fait d'avoir remplacé des condos fuyards, mais les plus grandes tensions de l'alim ont augmenté :


Tensions de l'alim
B0, B1 et B2 ont gagné 15V !
Les tensions sur l'ampli final X :


Tensions dans l'ampli final horizontal
Je devais mesuré les tensions dans l'ampli Y, les voici :


Tensions dans l'ampli final vertical

Bien, il reste juste l'étage de synchro. Il a l'air de fonctionner, mais vu que la liaison au thyratron se fait par C24 qui est de la même trempe que C36, ça ne m'étonnerait pas qu'il soit fuyard ....

L'étage de synchro est simple à vérifier, vu qu'il n'y a que la triode V8, le potard P6, la résistance d'anode R29 et le fameux condo de liaison au thyratron, C24.
Vu que la synchro, globalement, a l'air de fonctionner (on arrive à stabiliser le signal affiché sur l'écran), et que le potard agit, on peut supposer que la lampe est bonne. Il ne reste que R29 qui fait bien 30k et C24.
Le mieux est de le changer par acquis de conscience. Mais avant, j'ai mesuré les tensions présentes de chaque côté de C24 :
- sur l'anode de la triode : +55V
- sur le point commun R41/R44 : +85V
Ces tensions ont été mesurées sans synchro, c'est-à-dire P6 au minimum, donc le +55V est bien une tension de repos. En revanche, le +85V est une tension moyenne, car on a sur la grille du thyratron soit +75V pendant toute la dent de scie, mais +B1 (330V) au moment de l'amorçage. Bref, pas simple de calculer ce qu'on devrait trouver ...

Je change C24 : j'ai mis un 0,1µF/400V et j'ai mesuré les tensions aux mêmes points :
- sur l'anode de la triode, pas de changement : +55V
- sur le point commun R41/R44 : +102V
Conclusion : C24 fuyait. Cela ne devait pas être trop gênant, tout au plus, cela devait changer un peu le moment d'amorçage, donc la fréquence de relaxation ...

Voici sur le schéma, les tensions relevées :


Remplacement de C24 : augmentation de la tension moyenne de grille de V7

Voilà, cela termine la remise en état de cet oscilloscope. Je peux maintenant faire un récapitulatif de ses caractéristiques, en procédant à quelques mesures supplémentaires.

Tout d'abord, voici les schémas complétés des tensions (cliquer pour les charger en PDF) :


Alimentation




Base de temps, synchro et amplificateur horizontal (voie X)




Amplificateur vertical (voie Y)


Amplificateur vertical (Y)

Mesure de gain :



4Vpp en entrée, atténuateur sur 1/10, f=1kHz
Le gain sur la voie Y est de 43/4*10 = 107,5. Le gain sur la voie Y' est de 52/4*10 = 130.
Le gain total est de l'ordre de 240.

Sur l'écran, on a alors :


Environ 4,6 cm
Ce genre d'appareil n'est pas étalonné (pas de cadrans gradués), mais on peut écrire :
La sensibilité verticale est de 10cm/V environ (4V atténués à 1/10 pour 4 cm environ)

Fréquence de coupure haute :


4Vpp en entrée, atténuateur sur 1/10, f=2MHz
On obtient une amplitude de l'ordre de 3,6cm. Ce qui veut dire qu'à 2MHz, on n'a pas encore atteint la fréquence de coupue.

On peut faire une autre méthode : on injecte un carré et on apprécie le temps de montée au niveau des plaques YY' :



5Vpp en entrée, carré, atténuateur sur 1/10, f=100kHz
Le temps de montée est de l'ordre de 300ns. On peut donc écrire :
La fréquence de coupure haute est de 3MHz environ.

Pas mal ....


Base de temps

Mesure des fréquences selon la gamme :

- gamme 1 : 9Hz .... 83Hz
- gamme 2 : 65Hz .... 630Hz
- gamme 3 : 670Hz .... 6,6kHz
- gamme 4 : 5,1kHz .... 59kHz
- gamme 5 : 15kHz .... 177kHz
- gamme 6 : 28kHz .... 200kHz

La dernière gamme (6) n'est pas très différente de l'avant-dernière (5), de plus, le thyratron décroche avant la butée haute du vernier. On est là à la limite d'oscillation, je pense ....
D'autre part, la dent de scie n'est plus très linéaire sur ces gammes; voici des oscillogrammes selon la gamme, vernier à mi-course :









Amplificateur horizontal (X)

Mesure de gain :



2Vpp en entrée, f=1kHz
Le gain sur la voie X est de 92/2 = 46. Le gain sur la voie X' est de 80/2 = 40.
Le gain total est de l'ordre de 80.

Sur l'écran, on a alors 5 cm. On peut donc écrire :
La sensibilité horizontale est de 2,5cm/V environ

Fréquence de coupure haute :

L'amplitude de la ligne horizontale diminue à 3,5cm lorsque la fréquence atteint 70 kHz. Donc :
La fréquence de coupure haute est de 70kHz environ.


Résumons :

- Y : 10cm/V (gain à fond, atténuateur sur 1/1), Fch = 3MHz
- X : 2,5cm/V (gain à fond), Fch = 70kHz
- BdT : de 9Hz à 200kHz en 6 gammes




Enfin, voici quelques photos et une vidéo :


Tous les composants que j'ai changés

Affichage de Lissajous (Y=50Hz, X=100Hz) :




Vidéo : cliquer