Danas je nabavljen višefunkcionalni elektronički instrument (multimetar, generator signala, izvor napajanja) naziva Versatester I, proizvod američke tvrtke Datapulse (podružnica tvrtke Systron Donner) iz 1973. godine.
Američka tvrtka Systron Donner službeno je nastala 1960. godine spajanjem dviju kalifornijskih tehnoloških tvrtki: Donner Scientific Company (osnovao ju je William Rosenberry 1953. godine, poznata po vakuumskim analognim računalima) i Systron Corporation (proizvođač elektroničkih testnih i mjernih instrumenata).
Tijekom 1960-ih tvrtka postaje jedan od lidera u proizvodnji tranzistorski baziranih analognih računala visoke preciznosti (poput poznatih modela Series 30, 3400 i luksuznog Series 80 teškog preko 300 kilograma). Ti su sustavi korišteni u obrazovanju, simulacijama fizikalnih procesa i ranim svemirskim programima. Kada su digitalna računala preuzela primat na tržištu, tvrtka se preusmjerila s računala na visokospecijalizirane inercijske senzore te opremu za vojna i zrakoplovna tržišta. Pod imenom Systron Donner Inertial (sa sjedištem u Concordu, Kalifornija), tvrtka se specijalizirala za proizvodnju žiroskopa i senzora za navigaciju. Njihova oprema ugrađivana je u vojne helikoptere, bespilotne letjelice (UAV), torpeda, pa čak i u NASA-ine Mars Rovere.
Tijekom svog proizvodnog vrhunca tvrtka je primarno radila u tri sektora:
- Analogna računala i simulatori: Proizvodnja opreme za tehničke i medicinske simulacije te obuku inženjera.
- Inercijska instrumentacija: Razvoj senzora ubrzanja (akcelerometara), servo-sustava i robusnih žiroskopa za stabilizaciju vojnih zrakoplova i projektila.
- Mjerna i testna oprema: Proizvodnja elektroničkih brojača, frekvencmetara i generatora signala.
Tijekom kasnih 1980-ih i početkom 1990-ih, kako se hladni rat bližio kraju, tvrtka Systron-Donner Corporation je počela rasprodavati svoje odjele. Njezin ključni dio za vojnu elektroniku i senzore prodan je tvrtki BEI Technologies, pretvorivši se u podružnicu pod nazivom Systron Donner Inertial (SDI). Ovaj profitabilni senzorski odjel kasnije je postao dio kompanije Custom Sensors & Technologies (CST), a potom i pod vlasništvom investicijskog fonda Resilience Capital Partners. Unatoč promjenama vlasnika, pogon u Concordu (Kalifornija) nastavio je proizvoditi vrhunske senzore za Mars Rovere i vojne zrakoplove.
U lipnju 2019. godine, tvrtku Systron Donner Inertial kupila je velika američka tehnološko-obrambena kompanija EMCORE Corporation, čime je robna marka Systron Donner službeno prestala postojati. Svi njihovi najbolji proizvodi, poput naprednih Quartz MEMS žiroskopa i inercijskih navigacijskih sustava, danas se proizvode, razvijaju i prodaju pod izravnim brendom EMCORE Navigation Solutions.
Podružnica Datapulse (Datapulse Division)
Datapulse je funkcionirao kao specijalizirana podružnica (divizija) unutar konglomerata Systron-Donner, sa sjedištem u Culver Cityju u Kaliforniji. Bio je bio primarno fokusiran na razvoj i proizvodnju generatora impulsa (Pulse Generators / Data Pulse Generators). Ovi generatori (poznati modeli su Datapulse 100A, 101, 110B) koristili su se u laboratorijima za stimulaciju i testiranje digitalnih i analognih krugova, mjerenje vremena odziva tranzistora te provjeru integriteta signala.
Tijekom kasnih 1970-ih i 1980-ih, s pojavom mikroprocesora i integriranih krugova, industrija testne opreme se radikalno promijenila. Divizija Datapulse je postupno apsorbirana i ugašena unutar glavnog odjela za mjernu opremu Systron-Donnera kako bi se smanjili troškovi.
Brend Datapulse odavno ne postoji na tržištu novih instrumenata. Međutim, njihovi uređaji su danas popularni među kolekcionarima vintage opreme, entuzijastima analognih instrumenata te underground audio i video umjetnicima koji ih koriste za generiranje analognih signala i vizualnih uzoraka na osciloskopima. Iako su bili namijenjeni isključivo inženjerima i laboratorijskom testiranju, već tijekom 70-ih i 80-ih glazbenici i pioniri rane elektroničke glazbe često su kupovali rabljene Datapulse generatore jer su modificiranjem frekvencije tih impulsa stvarali jedinstvene statične “blipove” i zvukove u sklopu modularnih sintetizatora zvuka.
Uređaj Versatester I je bio rani pokušaj koncepta koji danas nazivamo “sve-u-jednom” (All-in-One) laboratorijski instrument. Datapulse i Systron Donner su ovim uređajem željeli ponuditi kompletan inženjerski laboratorij spakiran u jedno kućište. Danas je teško naći bilo kakve manuale ili servisne podatke o ovom uređaju, našao sam samo njegovo kratko predstavljanje u američkom časopisu Electronic Design iz travnja 1973. godine.
Versatester je opremljen LED displejom sa četiri znamenke. Mjerne mogućnosti prema prospektu su slijedeće:
- mjerenje istosmjernog napona u opsegu 0,2 – 2000 V (ulazni otpor 10 MΩ, točnost ±0,1% i ±1 znamenka)
- mjerenje izmjeničnog napona u opsegu 0,2 – 200 V (ulazna impedancija 1 MΩ, točnost 3% do 1 MHz, 7% za više frekvencije)
- mjerenje otpora u opsegu 1 Ω do 20 MΩ (točnost 0,2% i ±1 znamenka)
- mjerenje frekvencije u rasponu 20 Hz – 20 MHz (osjetljivost 100 mV)
Prvim kombiniranim gumbom MULTIMETER bira se vrsta mjerenja i mjerni opsezi za napone i otpor. Također i gumb MEASUREMENT mora biti u odgovarajućem položaju:
- EXT (External – mjerenje vanjskih signala)
- DMM (Digital MultiMeter) – mjerenje istosmjernog i izmjeničnog napona i otpora
- CTR (Counter) – mjerenje frekvencije
- TOTAL (Totalizer) – brojač impulsa
- INT (Internal – mjerenje i kontrola izlaznog signala iz generatora)
- CLK (Clock) – prikazuje izlaznu frekvenciju generiranog signala podešenu gumbom CLOCK
- V RMS – efektivna vrijednost napona (RMS) izlaznog signala podešena potenciometrom SINE AMPLITUDE RMS
- V UL (Upper Limit) – gornja naponska granica (vrh) generiranog pravokutnog impulsa podešena potenciometrom UPPER LEVEL
- V LL (Lower Limit) – donja naponska granica (baza) generiranog impulsa podešena potenciometrom LOWER LEVEL
Digitalni multimetar na ovom uređaju nije u funkciji i ne mjeri ni vanjske ni unutrašnje napone/otpore.
Generator signala može generirati sinusni i pravokutni (podesivi impulsni) valni oblik u frekvencijskom rasponu 20 Hz – 20 MHz.
Na priključnici za sinusni izlaz (Zo: 50Ω/600Ω) uspio sam snimiti sinusni valni oblik punog frekvencijskog raspona i maksimalne amplitude 10 Vpp (oko 3,5 V RMS). Frekvencija se mijenja gumbom CLOCK, a amplituda potenciometrom SINE AMPLITUDE RMS.
Na priključnici za pravokutni/impulsni izlaz (Zo=50Ω) dobiva se pravokutni signal. Amplituda pozitivne i negativne poluperiode podešava se potenciometrima UPPER LEVEL, LOWER LEVEL, a duty-cycle gumbima DELAY (pauza) i WIDTH (signal) u rasponu 0,2 µs – 20 ms.
Naš uređaj je u prilično zapuštenom stanju i mnoge funkcije ne rade. Pravokutni signal sam uspio dobiti samo na trenutak. Na priključnici >+2V INTO 50Ω se mogu vidjeti kratki impulsi (20 ns) na podešenoj frekvenciji (CLOCK) amplitude 2 V na 50 Ω opterećenja. Oni služe za provjeru vremena odziva (kašnjenja) poluvodiča.
Naponski izvor je u funkciji i na izlaznim priključnicama su prisutni naponi ±15 V i +5 V.
Sve u svemu, prema ovim prvim testovima, problem je moguće djelomično u lošim (zaprljanim) sklopkama i potenciometrima, međutim ovdje sasvim sigurno postoje i elektronički problemi. Popravak i restauracija ovog uređaja bez servisne dokumentacije ili barem elektroničke sheme može se vrlo lako pretvoriti u višemjesečni projekt sa upitnim krajnjim rezultatom.
Za sredinu 1970-tih godina ovo je svakako bio izuzetno napredan i koristan uređaj za elektroničke radionice, posebno koje su se bavile razvojem, ispitivanjem ili popravcima digitalnih elektroničkih sklopova i uređaja.
Komponente uređaja Versatester I raspoređene su tri tiskane pločice. Na lijevoj pločici su pretežito komponente DMM-a (voltmetar, ommetar, mjerač frekvencije). Na desnoj pločici su oscilatori i pojačala za generiranje valnih oblika, ulazni krugovi za mjerenje frekvencije i stabilizator laboratorijskih napona. Dolje je pločica napajanja.
Pločica napajanja.
Mrežni transformator proizveden početkom 1974. godine.
Tranzistori snage tipični za 1970-te godine (Motorola).
Pločica sa elementima DMM-a
U donjem dijelu pločice se nalaze komponente analognog ulaza i V/F pretvorbe. Ovaj dio priprema mjerene veličine (napon, otpor, frekvencija) i pretvara ih u digitalne impulse koje uređaj može prebrojati.
Ističe se komponenta Teledyne Philbrick 4701 (V/F Converter). To je konverter koji pretvara napon u frekvenciju, konkretno naponski opseg 10 mV – 10 V u frekvencijske impulse proporcionalnog raspona 10 Hz – 10 kHz. Upotrebom ovog modula inženjeri su primijenili elegantnu i za to vrijeme iznimno preciznu metodu rada digitalnog multimetra (DMM) po principu V/F konverzije. Umjesto skupog i kompliciranog A/D pretvarača, mjerni napon se pretvara u impulse, koje potom broji isti digitalni sklop zadužen za frekvencmetar.
Ulazni naponi do 2000 V se moraju transformirati u napone opsega 10 mV – 10 V, izmjenični naponi se moraju ispraviti, a jednako tako se mora napraviti i adekvatni naponski/strujni izvor za ommetar. Na ulaznom dijelu pločice vidimo šest legendarnih operacijskih pojačala RC741DN (μA741) koja služe za pripremu svake mjerne veličine za V/F konverziju.
Ovdje su i dva optokaplera (optoizolatora) 4N30 koji služe za galvansko odvajanje opasnog vanjskog visokog napona od osjetljive digitalne logike uređaja. Tako se ne može dogoditi da eventualni proboj visokog napona (200 V ili 2000 V) uništi i čitavu digitalnu elektroniku.
Za digitalni prikaz mjerenih veličina pretvorenih u frekvenciju, na 4-segmentnom LED displeju, izbrojao sam ukupno 36 integriranih krugova. Da bismo donekle odredili funkciju pojedinih čipova, trebamo krenuti sa kraja lanca, od samih LED displeja.
LED displeji su TIL-308 tvrtke Texas Instruments. To nisu samo u segmente oblikovale LED diode, već je to takozvani “pametni” ili inteligentni displej s logikom (Numeric Display with Logic). Unutar crvenog, prozirnog epoksidnog kućišta, uz LED segmenate, integriran je TTL MSI (Medium Scale Integration) silicijski čip koji sadrži ekvivalent od oko 59 do 78 logičkih vrata. Taj ugrađeni čip u sebi objedinjuje tri ključne funkcije:
- 5-bitni Latch (prihvatni registar): Pamti i zadržava zadnje stanje podataka kako displej ne bi titrao dok glavni brojač u instrumentu radi i broji nove impulse.
- 7-segmentni dekoder: Izravno prima BCD (Binary Coded Decimal) podatke s kontrolne ploče i prevodi ih u signale za paljenje točno određenih LED segmenata (prikazuje brojeve od 0 do 9, te neke specifične znakove poput A, -, C, E, F).
- LED Driver: Kontrolira struju koja ide kroz LED diode kako bi sve znamenke svijetlile jednakom jačinom, bez potrebe za dodavanjem vanjskih otpornika na tiskanu pločicu.
TIL-308 je dakle LED displej kao gotovo rješenje za prikaz BCD (binarno kodiranih dekadskih) podataka (plus decimalna točka).
Ostale logičke čipove možemo samo pobrojati i okvirno pretpostaviti njihovu ulogu:
- DM74157N – Digitalni multipleksor (skretnica, selektor) 16 ulaza na jedna izlaz
- 9322DC (Fairchild Semiconductor) – četverostruki 2-kanalni digitalni multipleksor
Uloga ovih multipleksora može biti višestruka. Moguće je da se koriste za multipleksiranje prikaza (znamenki zaslona) ili odabir opsega / funkcije mjerenja. Također mogu biti u krugu odabira polariteta ili predznaka (±) ili za pomicanje decimalne točke. Mogu raditi kao selektori ulaza u brojače: sa V/F pretvarača (DMM) ili izravno ulazni ili interni impulsi za mjerenje frekvencije. Moguće je i da ovi čipovi kontroliraju i indikacijske LED za prikaz vrste mjerenja i mjernih veličina (osim ako se ne preklapaju izravno samim sklopkama). Sve ove funkcije se mogu izvesti različitim kombinacijama logičkih krugova i nemoguće je napamet znati kako je to riješeno u ovom konkretnom uređaju.
- SN74196N – 4-bitni binarni brojači (50/25 MHz)
- DM74177N (x2) – 4-bitni binarni brojači (35 MHz)
- SN7490AN (x3) – dekadski brojači (32/16 MHz)
Za frekvencije do 20 MHz, prvi stupnjevi brojanja moraju biti sposobni procesuirati impulse u nanosekundama. Iz datasheeta sam izvukao maksimalne teoretske frekvencije rada za ove brojače. Prva veća frekvencija se odnosi sa brzinu rada samo jednog flip-flopa (dijeljenje sa 2), međutim ako se koristi lanac od više flip-flopova (dijeljenje sa 5) maksimalna brza pada jer svaki flip-flop unosi svoje kašnjenje.
Ovisno kako si ovi brojači iskorišteni, tako se vjerojatno nalazi i njihova pozicija u lancu brojanja. SN74196N i DM74177N su brzi 4-bitni binarni/dekadni brojači. National Semiconductor (DM) i Texas Instruments (SN) dizajnirali su ove čipove s funkcijom predpodešavanja (preset) i značajno bržom internom arhitekturom od klasičnih brojača. Ovi čipovi se stoga vjerojatno nalaze na samom ulazu mjerača frekvencije. Oni služe kao tzv. prescaleri (pred-djelitelji) koji ulazni signal od 20 MHz odmah dijele s 2 spuštajući ga na 10 MHz, a zatim dalje do lako upravljivih nekoliko stotina kHz.
Spori brojači SN7490AN mogu činiti zadnje (najsporije) stupnjeve u lancu brojanja (npr. za stotice, tisuće i desetke tisuća Hz), gdje je ulazni signal već višestruko podijeljen i usporen od strane DM74177/SN74196. Isto tako kod mjerenja napona/otpora, budući da V/F konverter daje maksimalno 10 kHz, tri čipa SN7490AN su više nego dovoljno brzi da prate taj signal.
Pri vrhu pločice ističu se dva čipa u bijelim keramičkim kućištima sa „zlatnom“ oznakom. Jedan od njih je MK5009P (Mostek) i pored njega kristal za 1 MHz. To je glavni generator takta i djelitelj frekvencije. MK5009P (Mostek) je specijalizirani “Counter Time-Base Circuit” (vremenska baza za brojače), proizveden u ranoj PMOS tehnologiji. Uz njega je kristal frekvencije 1 MHz uz pomoć kojeg generira stabilnu baznu frekvenciju. Unutar čipa se nalazi serija frekvencijskih djelitelja kojima se stvaraju različiti “vremenski prozori” (gate time) za brojanje impulsa vanjskih signala. Zbog svoje pouzdanosti, MK5009 je bio standardni dio legendarne i skupe laboratorijske opreme toga doba, poput Tektronix frekvencmetara iz serije 7000.
Budući da je MK5009P napravljen u staroj PMOS tehnologiji s ionskom implantacijom (pionirski rad Mosteka s početka 1070-ih), on je iznimno osjetljiv na statički elektricitet (ESD). Stoga se ne preporuča dirati nožice ovog čipa golim rukama ako niste uzemljeni. Ovaj čip uz standardnih +5V zahtijeva i dodatni negativni napon od -12V za rad.
Čip ICL8038CC (Intersil) se na prvi pogled ne uklapa u elemente DMM-a. Uveden na tržište ranih 1970-ih, ICL8038 je bio prvi monolitni integrirani krug (IC) koji je mogao istovremeno generirati tri osnovna oblika vala: čisti sinus, pravokutni i trokutasti valni oblik. Prije njega, inženjeri su morali slagati komplicirane sklopove s desecima tranzistora da bi postigli stabilnu sinusnu formu.
Iako je ICL8038 bio revolucionaran, imao je jednu veliku tehničku manu: maksimalna frekvencija mu je teoretski oko 300 kHz do 400 kHz. Budući da specifikacije Versatestera kažu da brojač (counter) može mjeriti vanjske signale čak do 20 MHz kao i generirati sinusne i pravokutne signale do 20 MHz, to znači da ovaj čip nije u tom VF lancu. Moguće je da se ICL8038 koristi samo za generiranje sinusnih i pravokutnih valnih oblika niskih frekvencija, dok se za više frekvencije koriste brži čipovi na pločici generatora signala.
ICL8038 je poznat po tome što se dosta grije tijekom rada jer troši relativno visoku struju u usporedbi s modernim čipovima. Ako primijetite da je nakon nekoliko minuta rada topao na dodir, to je za njega potpuno normalno. Međutim, ako postane toliko vruć da prst ne možete držati na njemu, to obično znači da postoji problem sa naponom napajanja (koji može ići do ±15V ili +30V) ili nešto drugo.
Od ostalih logičkih čipova ugrađeni su:
- 74H00N (x11), SN74H20N, 74H04 (x4), SN7427N: Brza logička vrata (NAND, NOT i NOR) SN74123N (x2): Dvostruki monostabilni multivibratori
- DM7474N: D-flip-flop (memorija)
- SN7416N (x2) – šest invertera bufera/drivera
Sve ovo do sada je prilično općenita procjena uloge pojedinih logičkih čipova, a za klasična logička vrata pogotovo nema smisla nagađati za što se koriste. S obzirom da mjerač frekvencije ne radi, ne mogu provjeriti da li sklopka CLOK također mijenja mjerne opsege kod mjerenja frekvencije, ili se ti opsezi automatski mijenjanju pomoću logičkih čipova. Postoji mogućnost da se Hz, kHz i MHz mjerna područja automatski prebacuju kod mjerenja frekvencije. Iz samog popisa čipova jasno je da se ovdje radi o prilično specifičnom dizajnu, tako da su bez elektroničke sheme sve samo pretpostavke i nagađanja.
Pločica generatora valnih oblika
Na gornjem dijelu pločice generatora vidimo čip s oznakom 4501N (punim imenom SG4501N) koji je Fixed Voltage Dual Tracking Regulator (dvostruki prateći regulator napona). Ovaj čip interno nadzire pozitivan (+15 V) i negativan (-15 V) naponski vod koji se vjerojatno koristi za napajanje internih operacijskih pojačala ali i dovodi na vanjske priključnice laboratorijskog izvora napona. Ako se zbog opterećenja ili topline pozitivan napon pomakne na +15,1 V, čip će automatski “natjerati” negativni napon da se pomakne na točno -15,1. Ako se na jednoj od naponskih linija dogodi kratki spoj (npr. pregori neko pojačalo), SG4501N će odmah ugasiti obje linije istovremeno. Time sprječava situaciju da analogni čipovi ostanu napajani samo s jedne strane, što bi ih u trenu trajno uništilo.
Pored čipa SG4501N su dva tranzistora snage: 2N4918 (PNP) i 2N4921 (NPN). S obzirom da sam čip SG4501N u svom plastičnom kućištu može samostalno dati samo 100 mA struje, ovi tranzistori služe za povećanje maksimalne izlazne struje do 1 A. NPN tranzistor snage je zadužen za pozitivnu granu od +15 V, a PNP tranzistor snage je zadužen za negativnu granu od -15 V.
U donjem dijelu pločice je još 5 integriranih krugova:
- MC10125L: Quad Line Receiver (Četverostruki linijski prijemnik)
- MC10102L (x3): Quad 2-Input NOR Gate (četiri NOR vrata sa dva ulaza)
- MC10115L: Quad MECL-to-TTL Translator (Pretvarač signala)
Ova skupina čipova s oznakama MC10xxx i slovom L (što kod Motorole označava vrhunsko, skupo keramičko DIP kućište) svakako je zadužena za najviše frekvencije koje se procesuiraju u uređaju (20 MHz). Riječ je o MECL (Motorola Emitter-Coupled Logic) obitelji čipova (MECL 10,000 serija). ECL je u to vrijeme bila najbrža digitalna logika na svijetu, znatno brža od standardnog TTL-a (poput serije 74). Dok je obični TTL jedva dosezao desetak megaherca, MECL čipovi su bez problema radili na frekvencijama iznad 100 MHz do 150 MHz, s vremenom kašnjenja od svega 2 nanosekunde.
MECL čipovi imaju jednu veliku posebnost: za razliku od TTL-a koji za napajanje treba +5V i masu, MECL serija radi na pozitivnom i negativnom naponu. Tako je osim GND i +5 V (VCC) potreban i napon od -5.2 V (VEE). Ovo treba imati na umu kad se servisira uređaj sa ovim čipovima.
Može se pretpostaviti da su ovi čipovi osnovni generatori izlaznih frekvencija do 20 MHz i ulazni krugovi za mjerenje visokih frekvencija. MC10115L vjerojatno prima ulazi vanjski signal za mjerenje frekvencije i radi kao brzi komparator. On uzima taj slab analogni signal (100 mV) i pretvara ga u savršene, oštre digitalne impulse – ali u MECL naponskim nivoima (koji su specifični i iznose oko -0.9V za logičku jedinicu i -1.7V za nulu). Stoga MC10125L kasnije u lancu diže te naponske razine u standardni TTL format kako bi ih uobičajeni brojači (74) mogli izbrojati i poslati na LED zaslon.
Čip MC10102L (NOR vrata) može se vrlo jednostavno pretvoriti u visokofrekvencijski oscilator. Zbog ekstremno kratkog kašnjenja MECL-a od svega 2 nanosekunde, takav sklop s lakoćom oscilira na frekvencijama od 20 MHz, pa čak i preko 100 MHz. U nekim starim Motorolinim priručnicima našao sam da je i čip MC10115L (četverostruki linijski prijemnik) naveden kao idealan čip za gradnju visokofrekvencijskih kristalnih oscilatora. Budući da radi kao brzi komparator, inženjeri ga u krugovima često spajaju s kvarcnim kristalom u petlji povratne veze. Izlaz s tog oscilatora daje savršeno stabilan i oštar četvrtasti signal (Clock).
U našem uređaju vjerojatno MC10102L rade kao promjenjivi RC oscilatori koji stvaraju osnovni signal koji ide sve do 20 MHz. Taj signal je po svojoj prirodi četvrtast (puls). Za dobivanje sinusnog signala, pravokutni signal bi se trebao filtrirati od viših harmonika. Na pločici ne nalazim karakteristične LC filtre za tu namjenu. Međutim, uočavaju se „simetrične“ grupacije tranzistora, te je moguće da se koriste diferencijalni tranzistorski parovi (saturacijski limiteri) za dobivanje sinusnog signala iz pravokutnog.
Ako se pravokutni signal propusti kroz jednostavan integratorski RC krug (koji se sastoji od samo jednog malog otpornika i minijaturnog kondenzatora na ploči, ili čak parazitskog kapaciteta samih tranzistora), pravokutnik se pretvara u trokutasti oblik. Zatim se taj trokut šalje na par tranzistora (tzv. differential amplifier pair). Kada se ti tranzistori tjeraju blizu granice zasićenja, njihova nelinearna prijenosna karakteristika prirodno “zaobli” vrhove trokuta. Rezultat je vrlo čisti sinusni signal dobiven potpuno elektroničkim putem, bez ijedne zavojnice.
Također, moguće je i da se koriste aktivni RC filtri s operacijskim pojačalima (za niže opsege) koje smo vidjeli na pločici DMM-a. Umjesto glomaznih zavojnica, koriste se brzi tranzistori ili operacijska pojačala u kombinaciji s otpornicima i kondenzatorima (npr. Sallen-Key topologija). Oni glume filtre velike strmine, a granična frekvencija im se mijenja elektronički (promjenom napona ili preko glavnog preklopnika).
Moguće je da se za niže frekvencije (audio opseg) koristi onaj spomenuti ICL8038 jer on prirodno daje čišći sinus na niskim frekvencijama bez potrebe za kompliciranim filtrima. ICL8038 u unutrašnjoj arhitekturi također koristi internu mrežu nelinearnih tranzistora i otpornika kako bi iz trokuta stvorio sinus s manje od 1% izobličenja.
Ostatak elemenata na pločici su pretežito tranzistorska pojačala za generirane valne oblike. Međutim, vidimo i jedan pomalo nesvakidašnji element, namotaj koaksijalnog voda. To je bez sumnje linija za kašnjenje. No, čemu ona tu služi?
Jedan kraj linije za kašnjenje završava na izlaznom BNC konektoru označenom kao “>+2V INTO 50Ω”. Na njemu smo već snimili impulse trajanja 20 ms koji se ponavljaju podešenom frekvencijom (CLOCK) i imaju amplitudu 2 V na 50 Ω opterećenja. Pretpostavili smo da su ti vrlo kratki impulsi služili za testiranje najbrže digitalne logike tog vremena (poput TTL, Schottky TTL ili samih MECL čipova) te za provjeru vremena odziva poluvodiča.
Linija za kašnjenje je jednim krajem na samom izlaznom BNC konektoru. To znači da ne služi za oblikovanje ili generiranje impulsa, već samo za njihovo kašnjenje. Kašnjenje može biti u odnosu na stvarni signal iz osnovnih oscilatora (sinusni i pravokutni BNC izlazi). To znači da se ovdje htjela postići vremenska sinkronizacija ovih izlaza za neka precizna mjerenja, poput mjerenja vremena odziva poluvodiča. Linije za kašnjenje se inače koriste kako bi se sinkronizirao dolazak dva signala koji prolaze kroz različite sklopove. Primjerice, kod osciloskopa, signal vremenske baze i vertikalni ulazni signal prolaze kroz različite sklopove prije nego stinu na otklonske ploče CRT cijevi. Različiti sklopovi unose različita kašnjenja signala (pomak faze), tako da se to na izlazu mora ujednačiti (usporiti signal koji je stigao prvi). U protivnom, vrijeme na horizontalnoj osi se neće poklapati sa amplitudom signala na vertikalnoj osi. Moguće da su se i ovdje izlaz “>+2V INTO 50Ω” te izlazi za sinusni i impulsni napon „Zo 50Ω/600 Ω“ vremenski uskladili kako bi se ispravno prikazali na mjernom uređaju, moguće čak i osciloskopu. Isto tako, ovo je ključno za testiranje hibridnih sklopova (poput A/D pretvarača) gdje digitalni “clock” mora okinuti točno u vrhu ili u nuli analognog signala.
Kao i kod svih kompleksnih mjernih instrumenta iz 1970-tih godina izrađenih po tadašnjoj najmodernijoj tehnologiji, tako i kod ovog uređaja Systron Donner Datapulse Versatester I, nalazimo niz vrlo specifičnih i namjenskih elektroničkih elementa koji se odavno ne proizvode i vrlo su teško nabavljivi. Za eventualni popravak je onda nužno ugrađivati i prilagođavati zamjenske elemente i sklopove, što doista nema smisla. Danas se vrlo jeftino i lako mogu kupiti mjerni uređaji ovih specifikacija, odnosno i daleko boljih specifikacija. Ništa se praktično neće postići popravkom ovog uređaja, osim u edukacijske ili zabavne svrhe ako nekog to baš veseli.
Međutim, ako se krene u popravak, potrebno je proučiti sve dostupne datasheetove za ugrađene čipove kako bi uopće imali neko polazište za mjerenje napona i osnovnih signala. Onda je potrebno crtati shemu najviše „sumnjivih“ sklopova kako bi se vidjelo kako taj sklop uopće funkcionira. Sa ovime se može doći do točke gdje ćete imati sumnju 80% ili 90% da je neispravan primjerice jedan čip. Pomučiti ćete se da nađete takav čip, a prema zakonu popravke elektronike, vjerojatno se zamjenom tog čipa neće ništa promijeniti. Sada niste sigurni da li problem stvarno nije u čipu, ili ste možda nabavili (netko vam je uvalio) neispravan čip. Još bolje, originalni čip je mogao pregoriti iz nekog posve drugog razloga, iz kojeg vam je sada pregorio i teškom mukom nabavljen zamjenski čip.
Ovisno koliko ste uporni, možete potrošiti puno novaca i vremena na popravak ovog uređaja, i na kraju u tome ne uspjeti. Ovdje može biti više paralelnih problema: od neispravnosti kontakta sklopki i potenciometra (koji malo rade malo ne), preko dotrajalih pasivnih komponenti (koje primjerice prvih 5 minuta rade, a zatim im se vrijednost promijeni 70 %), pa sve do neispravnih ili poluispravnih specijalnih tranzistora koji su zbog starosti izgubili pojačanje i integriranih krugova za koje je teško uopće naći i neke podatke. Neki će ići na „univerzalni“ popravak koji se svodi zamjenu svih elektrolitskih kondenzatora, potrošiti vrijeme i novac, a to mogu komentirati samo sa sretno im bilo.
Ja volim proučiti ovakve uređaje isključivo u cilju shvaćanja tehnologije toga doba (koliko je to moguće) i ne marim puno za ulaganje u njihov popravak. Posve je svejedno da li će na polici stajati ispravni ili neispravni jer je njihova uporabna vrijednost danas vrlo mala, a pouzdanost još manja.
Višepolne i višesegmentne kombinirane sklopke sa potenciometrima i promjenjivim kondenzatorima uvijek su problem kod starih uređaja jer ih je teško popraviti, očistiti i obnoviti.
