Il y a quelques semaines j’ai eu l’occasion de récupérer deux oscilloscopes de la série 561 de chez Tektro : les 561 A et B, datant respectivement du début et de la fin des années 60.
Le 561B mesurant un signal de quelques mV sans souci grâce au plugin 2A61
Ces deux machines sont intéressantes : quasi identiques, la seule différence est la technologie utilisée. La série 56X de chez Tektronix était une série low cost (ahem) où l’oscilloscope en tant que tel n’était rien de plus qu’une alimentation linéaire et un tube cathodique, le reste du travail étant laissé aux plug-ins qui pilotaient directement les plaques de déflection du CRT. Ce design était moins cher et moins compliqué à réparer, la quasi-totalité des problèmes se résumant à une panne d’un des 2 modules qu’il suffisait alors de remplacer. Ceci est au prix d’une performance moindre par rapport aux autres séries 5XX, avec seulement 10MHz de bande passante. Le 561A avait aussi introduit la dernière génération de tube cathodique inventé par Tektronix à l’époque : écran rectangulaire et non plus rond, et qualité de fabrication accrue avec un nouveau processus.
Je disais donc les 561A et B n’ont que de différence la technologie interne : ce ne sont que des châssis avec alimentation et CRT, et il se trouve que le 561B est juste une révision du 561A où l’alimentation linéaire est entièrement transistorisée, contrairement au 561A qui l’a en version entièrement à tubes. Ceci fait que le 561B est souvent vu comme plus fiable que son homologue sans silicium/germanium, et il faut dire que je dois donner raison à ça puisque lorsque je les ai récupérés le 561A avait une trace floue tandis que le B n’avait pas de souci à ce niveau là. J’ai donc décidé d’emmener le B ainsi qu’une petite famille de modules qui vont avec à Lyon, afin de le restaurer pendant mon temps libre en agrégation. Après tout, c’est du matériel de précision, ça peut toujours être utile en TP…
Si vous avez compris le principe de construction des 561x, vous savez qu’en fait le plus important ce n’est pas vraiment l’oscillo en lui-même, mais les plug-ins que l’on met dedans. Et pour le coup avec ce lot j’étais gâté :
Les 4 modules
Pour la déflexion horizontale :
- Une base de temps de type 3B3 (base normale plus base retardée, pour “zoomer” sur un morceau du signal, trigger à diode effet tunnel)
Pour la déflexion verticale :
- Un plugin 3A6 ; standard 2 voies, jusqu’à 10MHz, jusqu’à 10mV/div, avec inversion voie A et possibilité d’additionner A et B (et donc -A+B aussi)
- Un plugin 3A7 ; amplificateur différentiel DC de précision (jusqu’à 1mV/div) qui permet aussi de comparer une voie à une tension de référence de précision de -11.1V à +11.1V, 10MHz (4MHz à précision maximale)
- Un plugin 2A61 ; amplificateur différentiel AC de haute précision, avec filtre secteur et filtrage passe-bande pour isoler la gamme de fréquence qui nous intéresse, descend à 10µV/div !
Sans trop de surprise après 60 ans, malgré la durabilité du matériel, tous ces modules avaient des problèmes. L’occasion de plonger dans les merveilles de prouesses d’ingénierie de l’époque !
Enfin, plonger… Je me suis bien cassé la tête ici parce que je n’avais pas de matériel de diagnostic adéquat sur Lyon, et donc j’étais limité au WD-40, au GBF et au multimètre en BNC-banane.
Heureusement ces modules Tektronix ont une qualité merveilleuse : ils sont symétriques. Un ampli différentiel c’est deux chaînes identiques côte à côte, une base de temps double c’est deux générateurs de rampe jumeaux. Et quand on a deux circuits identiques dont un marche et l’autre pas, on a en fait sous la main le meilleur instrument de comparaison possible : l’autre moitié de l’appareil. Du coup toute la restauration s’est faite en échangeant des pièces : on prend le composant suspect, on le permute avec son jumeau du côté sain, et on regarde si la panne change de voie. Si le défaut suit le composant, c’est lui, sinon c’est autre chose. Pas de diagnostic compliqué, juste oui ou non ; mais un oui ou non sans discussion possible, et franchement c’est tout ce qu’on demande.
Le 3A6
Le module 3A6. On voit bien les deux voies dupliquées physiquement.
Premier module sur l’établi. Voie A nickel, voie B rien du tout ! Enfin parfois rien, parfois une ligne plate que je peux balader avec le POSITION mais sur laquelle aucun signal n’apparaît, peu importe le gain et peu importe ce que j’envoie dedans. En mode CHOP (2 traces affichées en même temps) je vois uniquement les artefacts de mixage des 2 signaux à 150 kHz : le module hache bien entre les deux voies, il n’y a juste rien à hacher.
Je passe en B ONLY et le défaut reste, donc le circuit de commutation est hors de cause et c’est bien la chaîne verticale de B qui est malade.
Cette chaîne chez Tektronix c’est une belle succession d’étages : atténuateur d’entrée, paire différentielle de nuvistors montée en cathode-follower, emitter-followers, étage de gain, porte à diodes, et enfin l’ampli de sortie commun aux deux voies, avec au passage une ligne à retard de 260 ns. Ce n’est en fait qu’un bout de coaxial d’environ 186 Ω et dont toute l’astuce est de prélever le signal de déclenchement avant la ligne alors que le signal affiché, lui, passe à travers elle et prend du retard. Résultat : on voit à l’écran le front qui a déclenché le balayage après le début de la trace, alors que c’est justement lui qui l’a provoqué ! On est remonté dans le temps en quelque sorte. On oublie un peu vite à quel point les gens avaient à être ingénieux avant le numérique.
Le DC BAL (égalisation des composants opposés dans le circuit) se règle normalement et ne change rien au signal alternatif, donc le défaut est en aval des nuvistors. Restent les transistors. Échange croisé donc. Q243 contre Q143, rien du tout. Q233 contre Q133, et là la voie B revient — et la voie A tombe en panne à sa place ! Le défaut a suivi le composant, confirmation croisée, il n’y a plus rien à discuter. Q233 est en circuit ouvert, le testeur de composants le confirmera plus tard pendant que son jumeau affiche tranquillement un hFE de 90 et un Vbe de 700 mV, bien silicium.
Restait à le remplacer, et c’est évidemment là que j’ai perdu le plus de temps… Le manuel donne un 2N4122, PNP silicium en TO-18, qui remplaçait déjà le 2N967 germanium des premières séries. Introuvable évidemment ! Et sur les transistors encore en place, pas de référence JEDEC mais un marquage « SGS FO 220 », qui est un code de production et qui ne sert donc strictement à rien pour commander quoi que ce soit.
J’ai donc fouillé dans mes tiroirs et fini par testerle seul PNP que j’avais sous la main : un BC556, PNP silicium en TO-92. Son hFE est de l’ordre de 250 pour mon exemplaire, bien plus que l’original, mais aucune importance ici puisque dans un emitter-follower le gain en tension vaut 1 quoi qu’il arrive. Juste à recourber les pattes, le TO-92 n’ayant pas le même écartement que le TO-18 d’origine.
Recalibration complète du canal B derrière en suivant la section 5 du manuel — DC BAL, gains 10 et 20 mV, capacité d’entrée, compensation des calibres VOLTS/DIV, vérification des rapports d’atténuation — et voilà un module opérationnel.
Enfin, opérationnel pour un moment. On y reviendra…
Le 3B3
La base de temps 3B3. On remarque le mélange subtil de tube et de transistors, témoin d’une époque de transition.
La base de temps double. Un générateur de rampe pour le balayage normal, un deuxième pour le retardé, et un commutateur MODE à cinq positions pour choisir ce qu’on regarde. L’idée c’est de déclencher le balayage normal, d’attendre un délai réglable puis de déclencher le second, ce qui permet soit de surintensifier la portion de trace qu’on va regarder pour voir où on met les pieds (mode INTEN.), soit de l’afficher directement étalée sur tout l’écran (mode DLY’D SWP.).
Symptôme : balayage normal parfait à toutes les vitesses (logique sinon j’aurais pas pu commencer par le 3A6), mais en INTEN. aucune zone surintensifiée, et en DLY’D SWP. écran noir.
Le côté retardé étant le miroir électrique du côté normal, la méthode s’imposait toute seule. Sauf que le châssis ne porte aucun repère de composant sérigraphié, rien, que dalle. Il a fallu identifier les transistors par symétrie physique avec le circuit normal, en comptant les positions sur la platine.
Premier réflexe : on nettoie tous les contacts, et ça paie ! la base retardée refonctionne. Sauf qu’il reste un défaut : En INTEN. tout va bien jusqu’à 10 µs/div, en dessous toute la trace s’illumine au lieu d’intensifier une portion.
J’ai tenté des échanges de plusieurs composants et au final ce qui reste c’est D205, la diode à effet tunnel du côté retardé, un 1N3716. Et c’est là que je me suis arrêté car dessouder une diode tunnel de 1965, rare, fragile, que je ne saurais pas remplacer si je la casse, et tout ça pour confirmer une hypothèse que je ne peux de toute façon pas encore corriger ? Non merci ! Le module est parfaitement utilisable en l’état avec son balayage normal impeccable partout et son balayage retardé fonctionnel au-delà de 10 µs/div, donc problème pour Aloïs du futur…
Le 3A7
Le 3A7. On notera le blindage conséquent pour isoler les différents étages d’amplification.
Celui qui m’intéressait le plus : un comparateur différentiel de précision, qui compare une voie soit à l’autre, soit à une tension de référence interne réglable de -11,1 V à +11,1 V et sortie en face avant.
Lui avait la particularité d’être complètement non responsif peu importe ce qu’on lui mettait, en plus de se mettre à osciller à ~1MHz environ sans réelle raison ; l’ampli est sensible et visiblement déséquilibré. La trace veut tout le temps se barrer vers le haut.
Échange de V124 ↔ V224, les deux doubles triodes 6DJ8. Et là quelque chose de très parlant : le sens de la dérive s’inverse ! Le signal qui voulait sortir par le haut veut maintenant sortir par le bas. Ce n’est donc pas un tube mort, c’est une paire dépareillée — deux tubes de marques différentes, usés différemment, dont l’écart de caractéristiques se propage en cascade dans tout l’étage différentiel.
Je suis allé piquer deux 6DJ8 dans le 3A6 que je venais tout juste de réparer, et qui en contient justement une paire. Remplacement, et résolution quasi complète : signal à la bonne taille, plus d’oscillation, DC BAL qui se règle normalement au lieu de partir en butée.
Recalibration dans l’ordre du manuel et maintenant module quasi parfaitement calibré ! Manque plus que de retrouver des 6DJ8… (si possible qui coûtent moins que l’oscillo complet :()
Le 2A61
Le 2A61. On remarquera que la portion de circuit la plus sensible est sur pieds en caoutchouc
L’extrémiste de la famille, qui m’intéressait beaucoup avec ses 10 µV par division. À cette sensibilité-là tout devient une source de bruit, à commencer par soi-même. Pour lui il aura suffit d’un coup de dégrippant dans les contacts rotatifs, et c’était reparti pour 50 ans ! Enfin j’espère. Il ne manque plus que de trouver un connecteur propre pour relier son circuit à lui, ça vaudra mieux que des trombones comme on voit sur la première photo de cet article…
Conclusion
Moins de 4h de boulot pour tout ça, je suis content ! Au bout du compte j’ai sur mon établi un oscilloscope différentiel qui descend à 10 µV par division, payé une bouchée de pain par rapport à un équivalent moderne, et qui va sûrement me servir pour sonder plus profondément les montages ALI de l’agrégation de physique. Il était beau le temps où l’on construisait des instruments faits pour durer soixante ans…
