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电路及维修

维修笔记03:ELEFUNKEN Wechselstromsupers Opus 2114老电子管收音机的修复

作者:tsunjohn 日期:2010-11-13 人气:1987 来源:广播论坛 添加:5BCL.com 
    Opus 2114电子管收音机生产于60年代初期,机器体积较大,木制外壳,外形尺寸:宽68cm,高40cm,上厚24cm,下厚28cm。全机共用11支电子管,一只OA180晶体二极管,电子管是(见图97):
ECC85  ECH81  EF89×2  EABC80  ECC83  ECL86×4   EM84 

图97 

接收波段的频率范围是:长波 145~345 KHz
                      中波 515~1620KHz
                      短波 5.9~18.5MHz
                      超短波 87.5~100MHz

一、机器特点介绍
1.整机电源供电系统见图06。利用电源整流输出的电流方向与电子管ECL86中五极管(第6脚)屏流相反的特性,左、右声道的输出变压器初级绕组的一部分,兼具前级电子管乙电滤波电感功能,这两个输出变压器中的乙电扼流线圈是并联着同电解电容形成π形滤波功能的(图中滤波线圈L1、L2并联接于A、B点之间),一定程度上提高了滤波效果。在甲电供电上,电源变压器6.3V输出线端接了一个抽头接地的250Ω电位器(见图06),有效的降低了交流声电平。

图06
2.FM与AM独立的双调谐系统,调谐机构分别装有铸铁配重盘及铸铁配重罐,详见图02、图03,调谐时手感轻松、顺滑、惯性适中,无论是快速选台还是精细调准,流畅自如。

图02

图03
3.FM设置有独特的FAC控制机构,参见图20。FM波段的AFC功能开关安置在了FM的调谐旋扭上的侧面,三个白色弧状并联的开关按键等分FM调谐旋钮外周,当手指捏住FM调谐钮旋转时,必有两个白色AFC开关按键被压下,此时AFC功能关闭,参考频率度盘标示及猫眼闭合程度,调准电台后,松手,旋钮侧面白色AFC开关释放,AFC功能开启,收听中自动的校正FM振荡回路的失谐。

图20
4.二级中频放大,中频带宽两档设置。两只EF89担任两级中频放大,这是民用机中较高端的设计,依靠一个几匝的线圈来改变双调谐中频变压器内两个线圈的耦合程度,从而达到可以选择中频通频带,使Opus 2114机器的功能锦上添花。通过机器的“Bandbreife”琴键开关,中频带宽在460KHz和800KHz两者之间选择,可以适应对电台信号刻意的接收要求。
5.音频放大电路设计考究。一枚外罩铜套屏蔽的电子管ECC83,专门负责由电唱机、磁带录音机输入音频信号的前级放大;双声道麦克风信号的输入(分设高阻值和低阻值输入接口,在Bu3接口内靠不同的插针定义),与FM、AM的广播音频信号一样,直接送往双联音量电位器;左、右声道及中间声道的电子管均为复合型三极五极管ECL86。
    在左右声道,复合管中的三极管作为音量电位器之后的音频前置放大,其输出的信号分频后送至左右声道复合管中的五极管做单端(中)高音频功率放大;分频后的(中)低频信号合并送入中间声道,两个复合管ECL86中的一个三极管做前置,另一个做分割负载分相(倒相),两个五极管做中间声道的推挽功率放大;在“STEREO”琴键开关按下时,中、高音频由左右两声道放送,低频由中间声道放大; “STEREO”琴键开关弹起时,高音频由左右两个声道放送,中、低音频由中间声道放大;设置中间声道,加强了(中)低音频的放送力度,这是该机型同其前身Opus 2004的最大区别,Opus 2004只设计有左、右两个声道单端功率放大器。
    左、右声道及中间声道的功率放大电路均设有大环路负反馈网络——单T桥型带阻滤波器,靠阻容元件的精确设定,选频特性良好,失真相对较小。中间主声道是两个大椭圆形扬声器,左右两个声道为两个小椭圆形扬声器,依靠“STEREO”琴键开关,音频后级在单声道和立体声之间转换,见图96。

图96
6.该机音量电位器是两抽头,有别于其前身Opus 2004的三抽头,这是Opus 2114机器同Opus 2004的第二个区别(见图07)。由于人耳在听觉上的特性,要求音量电位器的阻值呈对数性规律变化,但生产阻值严格按照对数规律变化的电位器难度很高,特别是双联这样的电位器,阻值变化更难做到精确地同步,因此,就采用一致性很好的、阻值是直线性变化的电位器,设置抽头来得到对数的音量控制曲线。一般是在电位器近地端引出三个抽头,各抽头分别串接一个固定电阻,被抽头分割的电位器内各段阻值仍是直线性的,但各段电阻的比值具有对数特性。这样在保证双联电位器良好的同步变化下,也适应了人们的听觉。三抽头要比二抽头整体更接近于对数的音量控制曲线。Opus 2114 少设置了一个抽头,是减低成本?抽头引出串接电阻后再串接一个电容的,是提升低频;抽头引出直接串接电容至电位器的信号输入端端(非近地端)是补偿高音。抽头上提升低音和补偿高音都是在小音量时的等响度控制措施。Opus 2004近地端的第一个抽头未作任何音频补偿。

图07
二、机器故障修复
      机器到手后毛病很多,检修的顺序和过程详示如下:
1.修保险管座板。  
    通电开机无声,一丝声都没有,仅仅是电子管灯丝亮。顺着电源进线检查到装了五支保险管的绝缘胶木板上,见图40。五支原装的保险管是好的,问题是保险管座同保险管接触不良,原因是日久弹性铜片氧化,铜片与保险管之间形成接触电阻,机器工作时造成发热,使安装铜片的胶木板齿形边缘受热变形,这更加重了铜片与保险管的接触不良。将胶木板上的保险管座铜片全部拆除,让开原安装铜片的位置靠里一侧打孔,安装新的五支保险管座,这样彻底解决了整机各路供电时断时续的问题。机器背板上已经标注出了相对位置上五个保险管的安培数,见图41。

图40

图41
2.修调频头内调感拉线。
    机器通电了,中、短波能收到若干电台信号,接收音质可以。但在调频波段,旋转FM调谐旋钮,满频率刻度盘只能收到一个信号,几乎占频率刻度盘的二分之一都是这个台的信号,声音不实,确定这是感应到的电台强信号。由于中波接收正常,那么自ECH81电子管之后的电路应该没有问题,重点检查FM高频头。
    这个FM高频头生产于1961年第41周(见图51),打开铝屏蔽盒子,一眼便看到了故障所在,意想不到:串着两个铝芯的调感拉线断了(见图10),不能联动的两个铝芯停留在线圈管内。造成拉线断的原因很简单:是弹簧挂钩向外凸出的、锐利的边缘、天长日久将拉线磨断的;把这个向外凸出锐利的弹簧边缘向里扳了扳,消除了隐患(见图11)。

图51

图10

图11

    找了根国产的粗绳子重装这根拉线,先将两个铝芯的四个端头用钳子咬开,把断了的拉线抽除;两个铝芯穿在新的拉线上,铝芯端头先不咬紧;新拉线一端固定,另一端用大台钳夹牢并移动大台钳将新拉线绷紧,为的是克服拉线的韧性;这时依照图12所示的两铝芯间隔要求,在新拉线上相对固定好两个铝芯(量好位置,用钳子咬紧各个端头),注意两个铝芯之间的距离必须精准为83mm,否则将造成三个调谐电感的变化不同步;装好新拉线的两个铝芯总成见图13,再将这个总成穿入线圈管,绕挂在调谐转轴上。

图12

图13

额外说几句:
⑴两个铝芯长度是不一样的,较长的一个应放入L609、L607的线圈管内,较短的一个是放入L605线圈管内,参见下面的图32 。
⑵在调谐拉线的作用下,两个铝芯是反方向在各自的线圈管内运动着的,线圈L607与L605在调谐时电感的变化是同向的,而L609则与他们变化相反,抗磁性铝芯进入线圈管是起到短路线匝的作用,铝芯插入越深线圈电感越小。对照电路图可以看出联动调感的原理。
⑶拉线不能太细或过于光滑,否则铝芯两端咬不紧。铝芯不能在拉线绳上产生相对移动。我担心铝芯端头咬不紧拉线,造成相对位移,特意还在铝芯端头咬紧前先涂了些胶再咬紧,双重保险。
⑷铝芯的结构是:铝外壳、空心、两端外经装有凸出的绒圈,起到运行阻尼和消除晃动的作用,端头咬紧拉线的是类似于铜空心铆钉样的东东。
⑸我重装的拉线上,两个铝芯的间距是用卡尺量度的,精度足够,因此装好后未对FM高频电路做任何调整校准。如若调整也很简单,由于调谐是调感结构,高放级与振荡级可以做到很好的跟踪,在FM接收频段选取中间频点做一点统调即可。

3.修FAC开关接触不良。
    FM高频头修复后,再开机,能收到很多调频广播,音质优美。但在调谐旋钮调台时,随着旋钮侧面白色的FAC开关按键压下,FAC功能很难关闭,调台时有拖泥带水不灵敏的感觉,并伴随有偏调噪音。拆下FM调谐旋钮,处理氧化了的接触电极,重装好后故障排除,见图21、图22 。

图21

图22

4.修中波磁棒。
    机器到手后,中波磁棒断掉一截(见图50),这磁棒初始导磁率为600,为减小分布电容、提升天线有效高度,线圈是用裸线间绕的;在磁棒断了的一端,断下那截上的线圈被德国修机匠叠绕在一起并用黑胶布裹覆,这样磁棒上线圈圈数锐减,Q值下降。取一国产中波磁棒(初始导磁率400),拆下原磁棒上的线圈,估计出匝数,在新磁棒上用单丝纱包线间绕,线圈端头及磁棒与支架之间用透明的热缩管加热紧固,参见图51、图52。

图50

图51

图52
    磁棒线圈处理好后,中波要做一下校准,主要是统调。需要调整的元件见图30中红圈标示。选择了一天接近傍晚时分,将公司提前下班,西阳照射下安静的实验室内,我开启支好的仪器进入预热准备(见图80)。

图80
    多数德机有个特点,磁棒上的线圈是间绕的、线圈在磁棒上的位置不能够移动调整,在统调中,是靠同磁棒线圈串联着的电感线圈来调整频率低端跟踪的,感觉这样的调整比在磁棒上移动线圈的位置要灵敏的多,也方便。统调好后,机器的中波接收性能大幅度的提高,灵敏度高,信号稳定。

5.检修AFC功能。
    在收听调频广播时发现AFC的牵引范围左右不对称,在正确的接收电台信号频率点处(猫眼闭合程度最好),指针左侧(面对调谐度盘)牵引范围相对度盘为3mm宽,这应该算是正常的,但指针右侧则约为11mm宽,同时正确接收电台信号的频率点同度盘频率刻度不对应,指针指示位置向右偏了10mm多。FAC的最大调整宽度——牵引范围,与FM鉴频器的S曲线的宽度和幅度,以及决定FAC作用的变容二极管的调整特性相关。查电路图,本机用的唯一的一只晶体二极管在高频头内,型号是OA180,作用是压控可变电容,见图30。

图30  
    再次拆解FM高频头的屏蔽铝盒子,找到OA180(图32),并将它的负极焊脱,用500型万用表10K档测量反向电阻仅为100K左右,换电阻挡测量其正向电阻约为180Ω,确定此二极管为锗管。此锗管反向漏电大,结电容已发生变化,偏离了当初的设计值,结电容作为回路电容的一部分,造成调频振荡回路总电容的变化,该管必须更换。

图32
    换用怎样的锗管?应该说FAC电路中的变容二极管,其容量变化范围不会太大,电子管机一般为几个微微法,所施加的反向电压也不超过10几伏。而OA180二极管已经变性,不可能靠外搭振荡电路,定性测定在施加一定的反向电压范围下的电容变化,来比对挑选换用的锗二极管;同时也没有找到另一只OA180二极管做对比参考。只有进行实验,条件是先不动AFC电路中的其他各个元件,保持原电路组态,摘除OA180二极管(图34),以频率度盘刻度为参照,即新换装二极管后,实际接收的电台信号频率指针示位要同频率度盘刻度尽量接近,误差越小越好。

图34
    事先在FM接近度盘中间接收一个电台信号,不动旋钮,分别选用二极管为:2AK18、2AP10J、2AP9J、2AP9J,装上试机,往复五次,最终确定倒数第二只2AP9J管合适,上述误差最小。将换装2AP9J后的FM高频头安到机架上,这时,接收电台信号的指针示位,在频率度盘正确刻度右侧超过4mm(比起之前的10mm显然已经好多了),在图30蓝色虚线框里的AFC电路中,依靠调整分压电阻W29(原为100K)来纠正这一4mm宽的误差。实际上是重新设定施加的反向电压,使2AP9J的初始结电容符合原FM振荡回路的设计要求。这样处理后,频率刻度准确了,AFC的牵引范围的左右对称性也明显转好,但左边的牵引范围仍大于右边约4mm宽 。
    前面谈到FAC的牵引范围,还与FM鉴频器的S曲线的宽度和幅度。现在再来看看鉴频器,本机的鉴频器是不平衡式比例鉴频器,本着先易后难的原则,换了一只EABC80电子管,再开机试,哈哈,AFC的左右牵引范围的不对称性解决了,这说明比例鉴频器中的两个电子管二极管性能参数发生了变化,已经不配对了。实现了AFC左右牵引范围对称后,从频率刻度盘上估计AFC左右牵引范围各在300KHz上下。

图30  
    再回过头来看图30,由于采用不平衡比例鉴频器,因而它的输出端在调准电台信号时是带有一定的直流分量的,当接收信号的强度改变时,这个直流分量电压也会随着变化,因此,若想由不平衡式比例鉴频器的输出来控制二极管结电容,使得振荡回路的失谐得以自动的修正,就必须在鉴频器之前加限幅器,使接收到的电台信号强度不发生起伏变化。本机的限幅作用是靠中频放大器的电路特殊设计结构来实现的,有了限幅之后,这时鉴频器输出的控制电压,必须扣除在准确调谐时鉴频器输出的直流分量,而可调电阻(见图30)W12(150K)正具有这个作用。既然更换了电子管EABC80,还要通过仪器调整可变电阻W12。

说明:在更换二极管OA180后,不能靠调整可变电容C613来校准频率刻度,这样会改变调频振荡回路的总电容值,引起振荡回路Q值的变化,而应该先从改变新二极管的反向偏压入手,修正新二极管接入回路的初始结电容,回到原机设计水平。同理,可变电阻W12也不要上来就调整,而是先检查鉴频器元器件有无不正常。
    既然又一次拆解了调频高频头的铝盒子,就多照两张照片,让大家看清楚其中的元器件布局与结构,见图31、图33。

图31

图33

6.检修音频放大器左右声道不平衡的故障。
    机器的左、右声道ECL86单端功率放大与中间声的ECL86 X2推挽功率放大电路中,都接有大环路负反馈网络——单T桥型带阻滤波器。单T桥型带阻滤波器对元器件参数要求较高,阻容选择精确合适时将具有很好的选频特性,但如果元器件参数偏离最佳值,或是电路调整不当时,指标性能下降很大。检修中发现左右声道两个相同的单T桥型带阻滤波器中,0.068uF的电容变值很大(电路参见图06),在焊开一腿测量时,一个变大为0.09567uF,另一个变为0.11386uF,见图70。这两个电容容值偏离原设计值太远,按公式计算两个单T桥型滤波器的阻带的中间频率已经变化了,而且左右声道变化不一致,更换这两只电容。同理,中间声道的单T桥型带阻滤波器中0.068uF电容经测量,也变大为0.09361uF,一并更换,见图03中红圈内的电容。再看图70,红圈内的印刷线路板上的阻容器件分别是:左右声道的两个单T桥型带阻滤波器和两个音量电位器的等响度高低音调补偿网络,其中左右声道的低频补偿电容4700pf也同样变值了,一同更换为原设计值的CBB电容。

图06

图70

图03
    上述对变值电容的更换带来的聆听效果改善显著,首先是左右声道平衡了,其次是在播放立体声音乐时,主声道同左右声道的音频衔接的非常到位,尤其是用CD唱盘的立体声音频信号由麦克风输入插口(Bu3)导入时,这两点体现的相当显著,同更换电容前判若两机,完全没有了声音发散、声像模糊的现象,聆听音乐时耳际萦绕着发自电子管功放醇厚、温暖的曲调,声场有极好的纵深感和宽度,层次丰富,真的是一种享受。
    这次换下的电容见图71,我的经验是只要这种电容用在关键部位,就一定要检测一下,绝大多数情况下,这类电容是容值越来越大,比如我在《维修笔记01》中提到的AGC电路中滤波电容变值一例,电容的变值严重影响到自动增益控制的RC时间常数。

图71

7.修机箱。
    机器到我府后发现,机器木壳的底板同两侧立板接缝脱开,这是洲际运输带来的结果,庆幸没有造成其它部件的损坏。见图60,用早先的专门粘接木头的鱼皮胶(猪皮胶也可以,它要远远超过现在白色乳胶的粘结强度),将开缝的部位涂胶、对接、粘牢,同时机内、外钻若干小直径的孔,旋入自攻螺丝,见图61。顺带着装了四个橡胶机脚,原机木条机脚已是再寻它不着,待有时间再用木条做机脚。修好后的机箱稳固结实了,重放的音质也扎实多了,音量适当旋大,声音底气十足。

图60

图61

8.恢复猫眼亮度。
    机器的猫眼亮度不够,白天荧光需用心、定睛去观察,晚间显示亮度尚可,呈浅绿色。恢复猫眼亮度采用物理方法,即:点燃一支蜡烛,用烛光烘烤电子管的荧光屏部分,其间需不断转动管身(注意烘烤过程中电子管管壁极其烫手),5分钟左右即可,让管子自然冷却。这样可一定程度上改善调谐指示管颜色变浅、荧光质老化的现象。显示电子管荧光恢复后的效果见图91,这是傍晚时分,机器在夕阳的映照下拍摄的。此方法并非万能,猫眼的亮度太低时,就不要如此尝试了,那样会很费蜡烛,不低碳。

图91

四、机器的设计不足
1.中波磁棒天线体不能转动。中波磁棒体不能在机箱内靠前面板上的旋钮调整转动,是一大遗憾。要知道这机器很是沉重,搬动不便。因而放置位置要事先考虑好大多数中波电台信号的接收方向。

2.AFC开关只能在调台时,靠手捏旋钮将其功能关闭,松手后,FAC功能即刻启用,这样的设计构思很是人性化,不像其他设置有AFC功能开关的机器那样,调台前后为了精准,要靠手动来回置定AFC开关了。但随之产生了另一个问题,那就是在接收弱信号时,如何去关闭AFC功能。此机遇到过手捏着旋钮调台,能够在北京收到河北的电台弱信号,可调准后一松手,信号消失,再捏住旋钮,信号又出现了,累人呀。好在此机不是接收机,我倒不太计较。

3.音频放大部分多用纸介质电容。机器在音频的前置与功率放大各级,多用纸电容,尤其是级间耦合部位;这种廉价的电容(图71)长期使用容值很不稳定,且介质损耗大、温度适应差。

图71

五、贴上几张机器的照片,见下图。


 

 

 

 

 

 

 

 
六、附送完整电路图(包括附图)。再次感谢坛友们!

电路图

附图

再次感谢坛友们!
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