hewlett-pa: 411A; RF Millivoltmeter: Chopper & Verstärker

Im Beitrag "RF- Millivoltmeter als Regelkreis" wurde gezeigt, daß durch die hier verwirklichte Regelkreis-Struktur die Nichtlinearität der Gleichrichter-Diode in ihrer Wirkung eliminiert wurde. Dadurch ergab sich - trotz der Krümmung der Diodenkennlinie - eine lineare Unterteilung der Skala der Anzeige. (Dies war für die damalige Zeit eine beachtliche Neuerung, weil hier die früher getrennten Fachgebiete der "Schwachstrom-Technik" (Hochfrequenz-Technik & Schaltungs-Technik) und der "Starkstrom-Technik" (Regelungs-Technik) verknüpft wurden.

Die hier angewendete Linearisierung beruht darauf, daß (im "Vorwärts-Zweig") eine sehr große Verstärkung realisiert wird.

Nun kommen aber aus einer Gleichrichter-Diode bei einer HF-Spannung im Millivolt-Bereich ebenfalls nur Millivolts an Gleichspannung heraus. Und die müssen nun sehr stark verstärkt werden. Da hat man technisch ein Problem, weil die Arbeitspunkte der Röhren und deren Temperaturabhängigkeit ebenfalls im Millivolt-Bereich schwanken. Folglich geht eine definierte Gleichspannungsverstärkung über mehrere Verstärkerstufen so kleiner Spannungen nicht. Die Anzeige würde in einem solchen Fall praktisch beliebig "spazieren laufen".

Abhilfe schafft es da, die zu verstärkende Gleichspannung in eine Wechselspannung zu wandeln. Denn Verstärker (auch für sehr kleine) Wechselspannungen lassen sich sehr temperaturstabil realisieren. Bei Röhrenverstärkern genügt dabei meist schon ein richtig dimensionierter Kathoden-Widerstand, der ja eine Gleichstrom-Gegenkopplung darstellt.

Womit konnte (nach dem damaligen Stand der Technik) eine Gleichspannung im Millivolt-Bereich "zerhackt" werden, ohne daß dabei ein (störendes) Übersprechen von der den Zerhacker (Chopper) steuernden Spannung entsteht?

Die Lösung, für die man sich bei diesem Millivoltmeter entschied, war, lichtabhängige Widerstände (V₁, V₂, V₃, V_4,  magenta eingerahmt ) periodisch zu beleuchten. 

In dem Schaltungs-Ausschnitt sieht man links die HF-Gleichrichter-Diode CR1 und die Referenz-Diode CR2. Die von diesen Dioden erzeugten Gleichspannungen werden abwechselnd auf das Gitter der 1. Verstärker-Röhre V3A (12AX7 = ECC83) gegeben. Je nach Beleuchtung der Foto-Widerstände wird entweder die gleicherichtete HF-Spannung oder die gleichgerichtete Referenz-Spannung zum Gitter der Röhre V3A "durch gelassen". Die so entehende Wechselspannung wird nun in einem 3 stufigen Wechselspannungs-Verstärker verstärkt. Die verstärkte Wechselspannung wird am Ende des Wechselspannungs-Verstärkers wieder mit Hilfe von 2 Foto-Widerständen (phasenrichtig) in die beiden (dann verstärkten) Gleichspannungen aufgeteilt. Hier entsteht auch die für einen Regelkreis wesentliche "Differenz-Bildung" der beiden Spannungen. Diese Differenz-Spannung wird  mit Hilfe des 1µF Kondensators C46 geglättet, so daß hier wieder eine (saubere) Gleichspannung zur Verfügung steht, die hinter dem Kathoden-Folger zur Anzeige zur Verfügung steht.

Rein mechanisch besteht der Chopper aus einem Synchron-Motor mit einem Flügelrad. Das Licht der Glühlämpchen wird durch das Flügelrad gechoppt und beleuchtet so die Fotowiderstände. Durch die "Flügel" und die Positionierung der Lämpchen sind die korekten Phasenbeziehungen festgelegt.

Oben ist eine Aussparung, wo man die Rotation des Flügelrades kontrollieren kann. In der linken Hälfte dieser Aussparung ist jetzt ein Flügel erkennbar.

Der Ausgangs-seitige Chopper, d.h. die Foto-Widerstände, ist links unmittelbar hinter den Glühlämpchen, während der Eingangs-seitge Chopper rechts hinter den Glühlämpchen sitzt. Aber nicht direkt, sondern das Licht wird über 2 Glasstäbe zugeführt. Die Foto-Widerstände V1 und V2 sind in dem Kästchen rechts untergebracht.

Im Schaltplan des HP411A ist als Gleichrichter eine 6X4 angegeben. Tatsächlich eingebaut sind aber 2 Selengleichrichter ECO-0952. (Lötstellen sehen original aus.)

Die Fassung der 6X4 ist von der Röhrenseite mit einem Pertinax-Plättchen blockiert, damit keine Röhre zusätzlich eingesteckt wird.

Abschließend noch ein Bilck auf die andere Seite des Gerätes.

MfG DR

Für diesen Post bedanken, weil hilfreich und/oder fachlich fundiert.