Reparatie Marconi 2955: ingangsversterker (OM345) van de frequentieteller

20151030-0429-pe1rqm.nl-1500pxDit is een oude bekende voor veel mensen. Dit is de Marconi 2955 radio communications test set. Dit model en de opvolgers is door technici gebruikt om analoge zendontvangers mee af te regelen. In de professionele sector werden ze bijvoorbeeld gebruikt als hulpmiddel bij het afregelen van mobilofoons en soortgelijke apparatuur. Bij zendamateurs zijn ze nu populair als meetzender om ontvangers af te regelen (gevoeligheid, vervorming en SINAD) en als tester van de zenders (vermogen modulatie en frequentie).

De 2955 begint al wat ouder te worden. Vooral mijn model, want dit is de eerste uit de serie. Later zijn er nog iets verbeterde versies uitgebracht, te herkennen aan een letter toegevoegd aan het typenummer. Eén van de meest voorkomende problemen met deze apparaten is, dat de veelgebruikte hybride versterkermodules na jaren van trouwe dienst ineens defect raken. Dat blijkt te komen door temperatuurschommelingen waarbij het keramische materiaal waar de modules van zijn gemaakt kan gaan barsten.

Philips OM345 modules defect
Philips OM345 modules defect

In mijn model zitten 4 stuks OM345 (Philips), waarvan er in een eerder stadium al twee waren vervangen. Deze twee vervangen exemplaren heeft de reparateur heel slim in een voetje geplaatst, zodat dit voetje de stress op het keramische materiaal wat kan opvangen in geval van opwarming. De andere twee modules zaten in het frequentieteller gedeelte. Dat gedeelte wordt wat minder warm en ze waren waarschijnlijk om die reden dan ook nog niet eerder stuk gegaan. Maar nu na bijna ca. 25 jaar was het dan ook tijd voor één van deze twee jongens.

Bij het testen van een portofoon merkte ik namelijk dat de frequentieteller het nauwelijks meer deed. Heel even in het begin kwam er wel wat op de teller, maar zodra de testset een relais overhaalde was dat gebeurd. Dat relais bleek achteraf een verzwakker te zijn aan de ingang van de frequentieteller, om oversturing van de versterkermodules te voorkomen. Bij geen signaal staat deze verzwakker uitgeschakelt, zodat de testset kan worden gebruikt bij kleinere signaaltjes.

Dus toen ik toch ca. 5W aan signaal ging aanbieden, kwam er heel even (nog zonder geactiveerde verzwakker) net genoeg signaal door de defecte module heen om even een frequentie weer te geven. Dat duurde maar een seconde, tot de verzwakker zich activeerde.

De selftest gaf overigens ook een fout aan. Dit is een vrij generieke code, maar mijn vermoeden met betrekking tot de frequentieteller zou wel deze foutcode kunnen veroorzaken.

Marconi 2955 Selftest Error
Marconi 2955 Selftest Error

Open dus maar! Direct de frequentieteller opgezocht (aan de onderzijde direct achter de CRT). Toen maar eens een lage frequentie aangeboden en gemeten op de print. Dat kan dan met een oscilloscoop bijvoorbeeld. Eerst maar even het schema:

Schema-freq-teller

Bij de ingang was veel signaal aanwezig, zoals verwacht. Gelukkig maar, want dan hoefde ik me alleen nog maar te richten op deze frequentieteller module. Het signaal kwam immers goed aan bij de teller, maar de teller deed er niets mee.

Na de verzwakker was ook nog signaal. Dit was ook keurig in ongeveer de juiste mate verzwakt, zoals je mag verwachten. Dit zwakkere signaaltje zou dan weer in twee OM345’s in serie worden versterkt met 16dB. Al direct na het eerste module was er vrijwel niets meer te meten. Bingo! Toen eens het eerste module overbrugd om te zien of het tweede module nog wel versterkt. Dat was zo. De frequentieteller had nu zelfs genoeg signaal om weer te gaan tellen! Overbruggen van het eerste module was overigens geen definitieve optie, want dan houd je nog maar 8dB versterking over en dat is niet genoeg om het hele bereik te kunnen halen wat de Marconi aan signaalsterktes kan meten.

Ik probeerde een oplossing te zoeken. De OM345 is niet meer te koop. Op Ebay en op een website waren wel vervangende modules te vinden. De prijs was vrij hoog (ca. €18,- per stuk plus verzendkosten). Maar als ik één module zou vervangen, hoe lang zou dan de tweede module mee gaan? Dus dan maar twee vervangende modules plaatsen? Een dure grap en als ik zo die vervangende modules op diverse sites zag, leek het me ook wel iets wat ik zelf kon maken. Er was gewoon een MMIC-tje geplaatst op een klein printje met daarbij nog wat bias weerstandjes. Ik had nog wel een paar nieuwe ERA-3 en een paar ERA-5 liggen. Deze dekken zeker wel het frequentiebereik van de Marconi 2955 (tot 1000MHz).

De ERA-3 leek de beste kandidaat: deze is erg vlak tussen DC en 1000MHz en de versterking is met ca. 23dB genoeg om in één keer beide OM345 modulen te vervangen. De output is met 12dBm ook niet zo hoog als de ERA-5 zou kunnen leveren, terwijl de gain wel iets beter is als de ERA-5. Maar ik heb maar 16dB gain nodig, dus dat was niet zo’n grote issue. Maar de opgegeven 23dB gain zou ook echt niet gehaald kunnen worden op een zelfgemaakt printje uit koperplaat. Maar goed, welke ook de beste keuze zou zijn geweest, de ERA-3 is het geworden.

2955-freq-counter-input-amplifier

Om de versterking iets te temperen, heb ik de bias weerstanden iets hoger gekozen dan de datasheet voorschreef voor 12V. 560 en 680 Ohm parallel om precies te zijn. Dat maakt samen 307 Ohm, terwijl 251 Ohm voorgeschreven was. Dus gewoon een beetje minder. De vermogensdissipatie (omzetten van vermogen naar warmte) is wel wat ongelijk verdeeld over beide weerstandjes, maar dat verschil is minimaal. Twee van 680 Ohm zou weer te hoog wezen en twee van 560 Ohm weer te laag. Dan maar zo. De verdeling van vermogensdissipatie is overigens wel een goede zaak, gezien een enkele weerstand anders weer veel te warm zou kunnen worden. Dus gebruik bij voorkeur twee weerstanden parallel als je SMD weerstandjes gebruikt.

Verder heb ik uit een koperplaatje wat sporen uitgesneden en heb ik een RFC (RF Choke) uitgezocht voor in de voedingslijn, die ik nog had liggen in mijn junkbox. De datasheet gaf aan dat dit optioneel was, maar ik wilde ook weer geen RF op de voedingslijn van de Marconi krijgen. Ik heb gekozen voor een redelijk grote inductie voor de RFC, omdat ook de RF van lage frequenties nog redelijk goed ontkoppeld moesten worden van de voeding. Deze van mij zat rond de 250µH, maar dat komt niet zo precies. De RFC moet overigens wel de stroom kunnen leveren aan de ERA-3, dus deze moet niet te dun koperdraad hebben.

Verder heb ik nog een diode in sper aangebracht op de voedingslijn, mocht er per ongeluk een negatieve spike op de voedingsspanning komen te staan. Daar zit ook weer een elko overheen (waarde niet zo kritisch) en een 100nF keramisch C-tje. In mijn model merk ik namelijk wel wat vervuiling op de 12V lijn, vooral als het dikke relais staat te schakelen van de ingangsverzakker vóór de dummyload. De twee condensatoren schonen bovendien de restjes RF nog op die eventueel door de RFC heen komen. DC ontkoppeling aan de in- en uitgang hoefde ik niet op mijn printje uit te voeren, want dat zat al op de Marconi printplaat (PCB).

Dit was het eerste concept, nog zonder elko en diode.
Dit was het eerste concept, nog zonder elko en diode.

De oude OM345 modulen heb ik met een 845D+ SMD rework station (Ebay ca. €60,-) verwijderd, door met hete lucht de soldeereilanden aan de onderkant van de PCB te verhitten. Dat was spannend, want niet alle PCB’s kunnen even goed tegen hitte. Langzaam de warmte opgevoerd tot ca. 400 graden Celcius en na een tijdje kwamen de modulen los. De PCB kon na afkoelen weer teruggeplaatst worden, want de coax kabeltjes van het nieuwe printje konden later gewoon aan de bovenzijde op de soldeereilandjes gesoldeerd worden. Zodoende had ik de mogelijkheid om de ERA-3 schakeling te testen en te tweaken.

20151028-IMG_0423-2500px

Dus de eerste test was spannend. Maar het werkte in één keer goed! De frequentieteller ging vaak al tellen met signaaltjes vanaf -20dBm. Maar het maximum toelaatbare voor mijn uitvoering van de 2955 is bijna +49dBm (75 Watt) en dat ging ook goed. Geen rookwolken en geen rare effecten! Wel zie je wat compressie en vervorming, vooral als de ingangverzwakker nog niet in werking is getreden vlak na het inschakelen van een sterk signaal. Maar dat maakt voor een frequentieteller niets uit. Al staat er een blokgolf, dan nog telt hij goed. De oversturing van de ingangsversterker is overigens niet zo extreem, dat ik mij zorgen maak over de MMIC. Wat ik kon meten waren geen zorgwekkende niveaus. Overigens was het signaal al geclipt voor het bij de versterkers aankwam. Ik vermoed dat dit apparaat het niveau begrenst met iets van een diode of iets dergelijks.

Krimpkous er omheen en vastgezet met hotglue. Niet de meest charmante methode, maar wel betrouwbaar.

20151028-IMG_0426-2500px

Klaar!
Klaar!

 

Handige links:

2 gedachten over “Reparatie Marconi 2955: ingangsversterker (OM345) van de frequentieteller”

Een reactie plaatsen