Vajon miért problémás ma utánépíteni egy 40 évvel ezelőtt tervezett, bevált órajelgenerátort – erre keresünk válaszokat.
Többen is tapasztaltuk az utóbbi években, hogy a 40 évvel ezelőtt bevált kapcsolásokat újraépítve a ma beszerezhető alkatrészekkel nem mindig ugyanazt a működést kapjuk. Különösen igaz ez az évtizedeken keresztül megbízhatóan használt tipikus órajelgenerátor-kapcsolásokra, amik valamiért rendszeresen megkeserítik az utánépítők életét.
Mi változott?
Tulajdonképpen majdnem minden, még a leghétköznapibb ellenállások is. Nagyon ritka az, amikor valódi, évtizedekkel ezelőtt legyártott alkatrészekkel építkezünk, ami ha véletlenül mégis megadatik, akkor valóban megtapasztalhatjuk, hogy sokkal kevesebb gondunk adódik. Vegyük sorba legalább nagy vonalakban, mik azok a tényezők, amik miatt nehézségekbe ütközhetünk a mai utánépítés során:
- Kondenzátorok: gyártásuk sokat fejlődött azóta, anno elterjedtek voltak a feltekercselt fóliás kivitelek, ezeknek az induktív jellegét nagyobb frekvenciák esetén figyelembe kellett venni. Emiatt akkoriban a nagyfrekvenciásan kritikus helyekre kerámia tárcsakondenzátorok kerültek, amiknek viszont a hőmérsékletfüggése volt borzasztó. Manapság leginkább a többrétegű kerámiakondenzátorokat tudunk venni ezekre a helyekre, amiknek mind a nagyfrekvenciás, mind a hőmérséklet-stabilitási paramétereik (megfelelő dielektrikum választása esetén) kiválóak, általában felülmúlják a régi társaikét. Mindemellett talán ez a legkevésbé problémás alkatrész az oszcillátorainkban, szinte soha nincs a maiakkal sem gond ebben a környezetben.
- Kvarckristályok: ezek a kristályok apró mechanikai rezgéseket alakítanak át elektromos jellé és viszont, és mint ilyenek van egy jól behatárolt energiatartományuk, amin belül úgy viselkednek, ami a mi felhasználásunknak megfelel. Az elmúlt évtizedekben fontos célja volt az elektronikai iparnak a minél alacsonyabb fogyasztás elérése, ehhez igazodva a kvarckristályok is „energiatakarékosabbak” lettek, azaz alacsonyabb energiatartományban kell használni a maiakat. A túl magas energiájú gerjesztés instabil rezgést, esetleg felharmonikuson berezgést okozhat, extrém esetben a kristály meghibásodásához is vezethet.
- Digitális integrált áramkörök: a ’70-es években széleskörűen elterjedt volt a 74-es TTL IC-k LS családjának használata, az akkori gyártók termékei belsőleg, működésben nagyban hasonlítottak egymáséira, jó eséllyel lehetett helyettesíteni bármelyiket bármelyikkel egy áramkörben. Ma már nem is nagyon kapni LS IC-ket, leginkább a HC, HCT, ACT családdal találkozunk a kereskedőknél, de a ma esetlegesen még gyártott LS családdal is lehetnek problémák. Csak példaként említem, hogy nemrég egy LS kapuáramkörös IC adatlapján olyan csillagozott megjegyzést láttam, miszerint a bemeneteken diódás áramkörökkel valósítják meg a logikai funkciót (mint valamikor a TTL előtti DTL áramkörök) , ami nyilván a bemeneti paraméterek lényeges megváltozásával is jár. A modern CMOS technológiájú digitális IC-k tisztán logikai környezetben tökéletesen kiválthatják a régi családokat, de egy oszcillátor pont nem ilyen hely, és ez okozza ma a legnagyobb fejtörést.
- Tápegységek: ne felejtkezzünk meg ezekről sem, sok bosszúságot okozhatnak. Manapság egyre jobban elterjedtek a kapcsolóüzemű tápegységek, ahol nem a hálózati 50/60 Hz-es váltakozó feszültséget transzformálják a nekünk kellő tartományba, majd egyenirányítják és stabilizálják azt, hanem közvetlenül az egyenirányított hálózati feszültségből többtíz vagy többszáz kHz-en működő kapcsolóelemekkel és impulzustranszformátorokkal állítják elő a kimeneti feszültsége(ke)t. Ezen eljárás során a kimeneti egyenfeszültségben nem kellően gondosan megépített kimeneti szűrés esetén megjelenhet a sok kilohertzes kapcsolófrekvencia, akár többtized voltos tüskék képében is, ezek végső soron tudnak a digitális áramkörök működésében is zavart okozni. Persze ehhez több dolognak is együtt kell állnia, de jó, ha megjegyezzük, erre is oda kell figyelni, építés, javítás esetén a tápfeszültséget is ellenőrizni kell és nem csak egy voltmérővel, hanem lehetőleg oszcilloszkóppal is.
A fenti felsorolásból tudatosan hagytam ki az ellenállásokat, mert ezek a legkevésbé problémás alkatrészek, a gyakorlatban még soha nem találkoztam olyannal, hogy egy mostanában vásárolt ellenállás egy régi készülékben más viselkedést okozott volna. Persze a gyártástechnológia fejlődése itt sem állt meg, kisebbek, pontosabbak, kevésbé zajosak, nagyobb terhelhetőségűek lettek az ellenállások, de az extrém nagy frekvenciás felhasználásoktól eltekintve a viselkedésük nem változott.
Vigyázat, hamis!
Az előzőekben soroltak mellett, sajnos, nem lehet elhanyagolni a „hamisítási” tényezőt sem. Mivel a piac azt akarja kínálni, amire kereslet van, ezért mindent megtesz a kereslet kielégítésére. Ha például egyetlen gyártó sem gyárt ma egy bizonyos, rendszeresen keresett logikai áramkört LS vagy jelöletlen családban, akkor nagyjából a következő lehetőségek állnak a piac előtt:
- Gyártani, gyártatni
- Elfekvő gyártói raktárkészlet felkutatása, terítése
- Kereskedői elfekvő raktárkészletek felkutatása, piacra dobása
- Régi készülékekből bontani eredetit
- Keresni valami hasonlót és átcímkézni
- Akármilyen tokot (akár üreset is) felcímkézni
Nyilván az elsőnek rendkívül kicsi az esélye, ahhoz igen nagy mennyiségű igény kellene, hogy bárkinek megérje egy már leállított gyártást újraindítani. A második és harmadik lehetőség sokszor működik, az ilyeneket szokták „NOS”-ként (New Old Stock – régi, de még nem használt készletek) hirdetni különböző aukciós oldalakon. A régi készülékekből bontás is működik esetenként, de kevés olyan van, amikor nagy mennyiségű régi gépből tudnak viszonylag sok bontott IC-t produkálni, ezek inkább egyéni „akciók” amatőröktől és csak ritkán sikerül belefutni. Mindazonáltal az eredeti, évtizedekig valahol és valahogy tárolt, de a bontott IC-k állapota is kérdőjeles lehet ennyi idő után.
Sajnos az előbbi eshetőségek „macerás” mivolta miatt a kereskedők sokszor az egyszerűbb utat választják és ezt joggal nevezhetjük hamisításnak: csinálnak valami „annak kinézőt”, amit a piac keres. Jó esetben próbálnak a beltartalomnak megfelelni (hasonló áramkör átcímkézése), de van, amikor egyszerű átverés az egész, és csak a külső megjelenést utánozzák le, hogy a tokban mi van (van-e egyáltalán bármi), az már nem érdekli a hamisítót. Szerencsére ez a legutolsó eset viszonylag ritka, az internet nyilvánossága és sok internetes piachelyen a visszajelzések lehetősége azért visszatartó hatású. Leginkább tehát azzal találkozhatunk ma, hogy valamilyen, hasonló viselkedést mutató integrált áramkört átcímkéznek olyannak, amit keresnek a piacon. Így fordulhat elő, hogy például 74LS00 helyett kapunk 74LS00 feliratos 74HCT00-t. Ami az esetek 99%-ában észrevétlen marad, mert egy digitális áramkörbe, tisztán digitális működésre tervezett helyre betéve ugyanúgy fog viselkedni, mint az eredeti LS00. A problémák akkor kezdődnek, ha egy nem tisztán digitális működésre tervezett pozícióba kerül egy ilyen „hamis” LS00.
