Zur Speisung des Gerätes dient ein Netzteil (Bild 3), das an die Klemme K1 die bipolare Spannung von ±12 Volt für die Gleichrichterschaltung und an die Klemmen K2 und K3 eine davon galvanisch getrennte Spannung von 12 Volt für die LCD-Anzeige und ggf. für ein zusätzliches Gerät liefert. Um den Aufbau des Netzteils zu vereinfachen, wird ein Netztrafo mit drei Sekundärwicklungen verwendet. Die Ausgangsspannungen werden mit Spannungsreglern stabilisiert. Das Netzteil (Bild 4) wird als erste Platine aufgebaut.


Der Aufbau

Alle Bauteile für die Meßschaltung werden auf einer einseitig kaschierten, mit einem Bestückungsaufdruck versehenen Platine untergebracht (Bild 5). Man beginnt mit dem Einlöten der Brücken, es folgen die Widerstände. Schutzwiderstand R 8 setzen wir erhöht auf zwei Lötösen ein, so daß er notfalls ohne Ausbau der Platine erneuert werden kann. Er könnte bei hoher Überspannung defekt werden.
Für alle ICs werden Fassungen eingesetzt, auch für den Effektivwertgleichrichter im 10 poligen TO 100-Gehäuse. Wir verwenden eine etwas höhere Ausführung mit nicht zu harten Kontaktfedern. Es folgen die Spindeltrimmer und die Kondensatoren (C 1 und C 15 erhöht spannungsfest!). C15 lötet man direkt an die Anschlußdrähte des Widerstandes R 5 an. Bei Dioden und Elkos ist auf die Polarität zu achten. Jetzt beginnen wir mit dem Einsetzen des Tastensatzes. Vorher kontrollieren wir, ob die Spieße (Das sind die spitzen Lötfahnen. ) gerade stehen, damit es gelingt, alle 48 Stück in die dafür vorgesehenen Löcher der Platine zu stecken. Bevor man lötet, kontrolliert man noch den geraden Sitz der Tasten auf der Platine, damit diese später in den Bohrungen der Frontplatte frei gehen; außerdem prüft man die gegenseitige Auslösung der Tasten. Beim Löten dürfen die Tasten nicht zu sehr erhitzt werden; maximale Lötzeit 5 Sekunden je Kontakt. Bei längerer Lötzeit kann das Kontaktfett in den Tasten 'weglaufen'. Sind die Tasten eingelötet, so bringt man bei Taste 4 die kurze Drahtbrücke an (vgl. Bestückungsplan). Die anderen Querverbindungen schalten den Gleichrichtereingang an Masse, wenn alle Tasten ausgeschaltet sind.
Nun stellt man die in Bild 5 gestrichelt eingezeichneten Verbindungen mit isoliertem Schaltdraht her. Eine Leitung führt von der Diode D 3 zur LED 1, die zweite von der Diode D 4 zur LED 2. Zwei weitere Drahtbrücken verbinden die Ausgänge von IC 3 und IC 4 mit den Widerständen R 14 und R 13 der Spannungsteiler. Nach Einlöten der 3poligen Anschlußklemmen K 1 und K 2 ist die Bestückung der Hauptplatine im wesentlichen beendet. Da die LEDs den Bohrungen in der Frontplatte angepaßt werden müssen, könnten wir mit der Montage warten, bis die Lage der Platine im Gehäuse festliegt. Will man aber eine Vorprüfung der bestückten Platine außerhalb des Gehäuses vornehmen (was zu empfehlen ist!), lötet man die LEDs provisorisch an. Die Beine der höher liegenden roten LED müssen dann eventuell verlängert werden.
An der Klemme K 1 wird außer der Zuleitung zum Netzteil auch die Plus/ Minus-Versorgung für das 10-Gang-Potentiometer PR 6 angeschlossen. Den Schleifer verbindet man später mit R 20 auf der Platine. Hat man am Potentiometer Plus und Minus verwechselt, so stimmt die Drehrichtung nicht. Die Klemme K 2 dient nur als Stützpunkt, sie hat keine Verbindung mit der Platine. Angeklemmt wird daran die zweite (2polige) 12-V-Leitung vom Netzteil, die Weiterleitung zur LCD-Anzeige und der Pluspol für die Dezimalpunktumschaltung. Die gestrichelt eingezeichnete Klemme K 3 wird nur benötigt, wenn das Netzteil auch zur Speisung eines weiteren Gerätes, z.B. zum Betrieb eines Frequenzzählermoduls, verwendet werden soll. Die Stromaufnahme dieses Zusatzgerätes soll aber 100 mA nicht übersteigen. Will man die zur Platine führenden Leitungen steckbar machen, so lötet man an den Anschlußstellen der Platine Flachstecker an und versieht die Verbindungslitzen mit Steckschuhen. Andernfalls setzt man statt der Flachstecker Lötösen ein, die man vor dem Eindrücken etwas verzinnt. Anschließend können wir die Hauptplatine außerhalb des Gerätes im fliegenden Aufbau prüfen und auch abgleichen. Damit die Platine bei diesem Test einen festen Stand hat, befestigen wir sie unter Verwendung der drei Abstandsbol-zen auf dem Alu-Bodenblech, das später im Gehäuse festgeschraubt wird. Vorher eine Warnung an die Nachwuchsbastler: Vorsicht mit Netzspannung - den provisorischen Aufbau unbedingt berührungssicher aufstellen!


Das Abgleichen

Benötigte Geräte und Hilfsmittel:

• Ein genaues Millivoltmeter für Gleich- und Wechselspannungen mit einem linearen Frequenzgang bis mindestens 20 kHz.
• Eine Gleichspannungsquelle, einstellbar von 10 mV bis 2 V.
• Ein Tongenerator mit linearem Frequenzgang.
• Ein Abgleichschraubendreher zum Einstellen der Folientrimmer.

Für den Test der freiliegenden Platine schließen wir das Netzteil an und prüfen, ob die Versorgungsspannung an den ICs überall vorhanden ist. Am Sockel für das Gleichrichter-IC liegt sie an Pin 3 und Pin 5. Ist alles in Ordnung, setzen wir die ICs mit Ausnahme des Gleichrichter-ICs in die Sockel ein. Am IC 1 und IC 4 führen wir den Offsetabgleich durch, wobei die IC-Eingänge an Masse gelegt werden. Jetzt setzen wir auch das Gleichrichter-IC in die Fassung. Die Nase des runden TO 100-Gehäuses zeigt auf Nummer 10 der Fassung, wenn man von oben auf das IC sieht.
Nun befassen wir uns mit der LCD-Anzeige (Bild 6), die uns fertig abgeglichen angeliefert wurde. Die Anschlüsse für 12-V-Speisung, Meßspannung und Dezimalpunktumschaltung sind durch Aufdruck gekennzeichnet. Beim Einlöten der Anschlußlitzen müssen wir auf deren Farben achten: Speisespannung z.B. rot/blau, Meßspannung rosa/grau, rot immer Plus; Dezimalpunktumschaltung z.B. braun/grün/weiß. Wir schließen die LCD-Anzeige an die 12-V-Leitung des Netzteils an und legen die Meßleitung an den linearen Ausgang der großen Platine (Anzeige in Millivolt).
Alle folgenden Messungen führen wir erst nach einer Anwärmzeit von etwa 30 Minuten aus. Als erstes nehmen wir die Verstärkungseinstellung vor. Dazu legen wir an den Eingang für Mischspannungen eine Gleichspannung, deren Höhe wir am Millivoltmeter ablesen. Sie muß mit der Spannung an der LCD-Anzeige übereinstimmen; andernfalls verändern wir die Verstärkung des LF 356 mit dem Spindeltrimmer RV 2. Mit diesen Messungen beginnen wir im 200-mV-Bereich und prüfen je nach vorhandener Gleichspannungsquelle auch die anderen Meßbereiche. Auf die Dezimalpunktumschaltung verzichten wir vorerst dabei.
Nach der Grundeinstellung mit Gleichspannung setzen wir den Abgleich mit Wechselspannung fort. Mit dem Tongenerator speisen wir 100 mV mit der Bezugsfrequenz 1 kHz in den Eingang für Tonspannungen ein und vergleichen (wie vorher bei der Gleichspannung) die Eingangswechselspannung mit der LCD-Anzeige. Wenn die Grundeinstellung korrekt war, so müssen Eingangs- und Anzeige-Spannung auch jetzt übereinstimmen. Wir machen im 200-mV-Bereich noch weitere Messungen (etwa mit 20 mV und 190 mV) und wiederholen dies für Frequenzen von 20 Hz, 200 Hz und 20 kHz. Ein geringer Spannungsabfall im unteren und oberen Frequenzbereich kann in der 200-mV-Stufe nicht kompensiert werden; er hat seine Ursache im Toleranzbereich des Effektivwertgleichrichters. Es ist zweckmäßig, sich zum Notieren der Werte ein Meßblatt anzulegen, in dem neben den Sollspannungswerten Spalten für die Meßspannungen in den verschiedenen Frequenzbereichen angelegt sind.
Für gleichartige Messungen im 2-V-, 20-V- und 200-V-Bereich müssen vorerst die Spannungsteilerwiderstände frequenzkompensiert werden. Die zu ihnen parallel liegenden Trimmer sollen so eingestellt werden, daß ihre kapazitiven Widerstandswerte ½ * π * f * C einschließlich der Schaltkapazitäten ebenso abgestuft sind wie die entsprechenden ohmschen Teilerwiderstände, also im Verhältnis 1:9:90:900. Bei einem Festwert C 14 = 8nF wären das C 12 + C 13 = 889pF, C 11 = 89pF und C10 = 9pF (kritischster Wert).
Die Frequenzkompensation des 2-Volt-Bereiches - für den 20-V- und 200-V-Bereich gilt sinngemäß das gleiche - führen wir folgendermaßen durch: Wir stellen am Tongenerator 20 kHz und eine Spannung von rd. 1,90 V ein (bei 2 V würde der Überlauf der LCD-Anzeige eintreten). Wir gleichen Trimmer C 10 mit dem Abgleichschraubendreher ab, bis der Meßwert richtig angezeigt wird und tragen ihn im Meßblatt ein. Zur Prüfung der Linearität kontrollieren wir auch noch bei 1,0 V und 0,2 V.
Im 20V-Bereich gleichen wir mit C 11 ab. Da der Trimmer C 12 im 200V-Bereich zum Abgleich nicht ausreicht, liegt ein Festkondensator C 13 parallel. Ansonsten gehen wir auch in diesen Bereichen in gleicher Weise vor wie im 2V-Bereich.
Wir werden bald merken, daß es mit einer einmaligen Einstellung der Bereiche nicht getan ist, da sich die Kapazitäten der Trimmer gegenseitig beeinflussen. Wir werden mehrere Meßdurchgänge machen müssen, bevor wir einen linearen Frequenzgang bis 20 kHz für alle Spannungsbereiche erreicht haben. Oberhalb von 20 kHz müssen wir bei der Linearität einige Abstriche machen; mit entsprechender Ausdauer beim Kompensieren können wir aber die in den technischen Daten angegebenen Werte bis 100 kHz erreichen. Wir dürfen uns aber nicht dazu verleiten lassen, den Spannungsabfall im Bereich über 20 kHz, in dem der Gleichrichter bereits an der Grenze arbeitet, mit den Trimmern genau 'hin'-zugleichen, weil dadurch die Linearität im 20 kHz-Bereich beeinträchtigt würde. Unterhalb von 1kHz wirken sich Kapazitäten praktisch nicht aus, die Abweichungen liegen in der Toleranz des Gleichrichters.
Bevor wir uns mit dem dB-Meßbereich näher befassen, stellen wir noch die Über- und Untersteuerungsanzeige genau ein. Hierfür speisen wir vom Tongenerator im 200 mV-Bereich eine Spannung von 200 mV ein und verstellen den Trimmer PR 4 so weit, daß die rote LED gerade eben aufleuchtet. Dann speisen wir in demselben Bereich in gleicher Weise eine Spannung von 20 mV ein und drehen Trimmer PR 5 so weit, daß die grüne LED gerade aufleuchtet. Damit ist die Sache schon beendet.
Nun beginnen wir mit der Einstellung des dB-Meßbereiches. Den Meßeingang der LCD-Anzeige legen wir an den Log-Ausgang der Hauptplatine und machen zunächst die Grundeinstellung mit Gleichspannung. Für 10 dB gilt ein Spannungsverhältnis 3,16:1, für 20 dB ein Verhältnis 10:1. Das heißt, wenn wir im 200 mV-Bereich eine Spannung von 10 mV einspeisen und erhöhen diese auf 31,6 mV, so muß die LCD-Anzeige, wenn sie vorher auf null dB stand, jetzt 10 dB anzeigen. Für 20 dB müßten wir die Eingangsspannung z.B. von 10 mV auf 100 mV erhöhen. Abweichungen an der LCD-Anzeige korrigieren wir mit dem Spindeltrimmer RV 1. Die Grundeinstellung des dB-Meßbereiches kann man nur mit Spannungen im 200 mV-Bereich durchführen, weil man vor dem Umschalten in den nächsten Bereich erst die Pegelkorrektur durchführen müßte (s.u.); diese kann man aber erst nach der Grundeinstellung vornehmen.
Die dB-Einstellung mit Wechselspannungen beginnen wir wieder im 200-mV-Bereich. Mit dem Tongenerator speisen wir eine Wechselspannung ein, die knapp unter der Überlaufgrenze dieses Bereichs liegt. Mit dem Referenzpegel-Einsteller PR 6 stellen wir die LCD-Anzeige auf null dB ein. Jetzt drücken wir die Taste des 2 Volt-Bereiches. Wird etwas anderes als null dB angezeigt, so korrigieren wir dies mit dem Trimmpotentiometer PR 1. Auf gleiche Weise gleichen wir den 20-Volt-Bereich mit PR 2 und den 200-V-Bereich mit PR 3 ab. Dabei ist aber eine mehrmalige Wiederholung erforderlich, da eine geringe gegenseitige Beeinflussung auftritt. Vorteil der Referenzpegeleinstellung: Man kann bei jeder neuen Messung von null dB ausgehen.


Das Gehäuse

Für den Einbau haben wir ein 'bopla'-Kunststoffgehäuse ausgewählt, das eine Reihe praktischer Details aufweist. Die Frontplatte (in unserem Falle sind es sogar zwei) und die Rückplatte werden in vorhandene Nuten gesteckt und brauchen nicht mit Schrauben befestigt zu werden; das erleichtert den Zusammenbau. Die Verwendung von zwei Frontplatten, einer inneren, an der alle Bedienungselemente und Anschlußbuchsen befestigt werden, und einer äußeren, die beschriftet ist und die nur als Blende dient, erscheint zwar aufwendig; dies erleichtert aber die Montage und gibt dem Gerät ein professionelles Aussehen.
Nachdem Schalter, Anschlußbuchsen und das 10-Gang-Potentiometer an der inneren Trägerfrontplatte befestigt sind, lötet man die Verbindungsleitungen an. Die meisten Verbindungen, die Wechselspannung führen, sind kurz und brauchen nicht abgeschirmt zu sein. Lediglich die Verbindungen von der BNC-Buchse zum Stufenschalter S 1 (Bild 7) und von dort zum Stufenschalter S 2 werden mit abgeschirmtem Kabel hergestellt. Die Verdrahtung für den Schiebeschalter S 4 (Zeitkonstante) ist in Bild 8 dargestellt. Schiebeschalter S 2 (Umschaltung Gleich/Wechselspannung) ist einpolig; die Verdrahtung von S 3 (Millivolt/dB) finden Sie in Bild 6.