RIPARAZIONE DEL GENERATORE RF RACAL-DANA 9084 (by Daniele IZ7CFF)


Quello che descriverò è l’intervento di riparazione sul mio generatore di segnali RF Racal-Dana 9084. Si tratta di un generatore sintetizzato che copre la gamma da 10 kHz a 104 MHz con modulazione AM ed FM. E’ un’apparecchiatura professionale costruita nei primi anni ’80, dalla celeberrima casa costruttrice inglese RACAL, un marchio che ha segnato la storia delle apparecchiature professionali per le telecomunicazioni. Acquistai quest’apparecchio qualche anno fa sul mercato del surplus inglese (non ricondizionato) ad una cifra abbastanza modica, ed il suo stato era discreto.

Il problema
Non avendo molto tempo a disposizione per le mie autocostruzioni, non ebbi la possibilità di testarlo a dovere. Quando qualche anno dopo mi decisi a rimetterlo in funzione, mi accorsi che dopo qualche ora di funzionamento il segnale prodotto si alterava, rendendolo inutilizzabile.
L’ipotesi di mandarlo in un centro specializzato per farlo riparare, mi sembrò da subito un controsenso, visto che le cifre richieste erano superiori al prezzo pagato per il suo acquisto. Allora iniziai a documentarmi via internet, ma fu un’impresa ardua trovare la benché minima notizia su tale apparecchio. Fortunatamente, dopo tante ricerche, acquistai il manuale di servizio presso un sito inglese. Scaricato il manuale in formato .pdf, mi ritrovai con più di trecento pagine di schemi elettrici. A questo punto armato di pazienza, iniziai a smontare le varie schede (tutte a doppia faccia, montate con connettori a pettine all’interno di moduli schermati). Iniziai i test col mio fido oscilloscopio, ma fu decisivo per la ricerca del guasto, il mio dito indice che, prendendosi una bella scottatura, mi fece capire che un transistor si era decisamente deteriorato. Una volta sostituito quest’ultimo, l’onda generata tornò perfetta. Purtroppo però i problemi non erano ancora risolti del tutto, anzi!
Mi accorsi che in particolari punti della sintonia, la frequenza visualizzata sul counter interno, non corrispondeva a quella misurata dal mio frequenzimetro esterno. In particolare, il segnale aveva una frequenza più bassa di alcune centinaia di kilohertz. Il difetto si manifestava nel momento in cui si passava ad esempio da 39.999.00 a 40.000.00 MHz, oppure da 19.999.00 a 20.000.00 MHz e così via. Erano presenti anche dei "buchi" di segnale, su alcune determinate frequenze (come ad esempio 1000kHz), dove il segnale di uscita si annullava completamente. Questo mi fece capire che si poteva trattare di un problema dovuto ad un errato pilotaggio di uno dei PLL. Dopo svariati test sulle schede, mi resi conto che una delle 8 linee del bus sk89 che andava dalla scheda CPU alla scheda Comb Loop (PLL), era perennemente a 0 Volt. Provando quindi a cambiare manualmente lo stato logico di quella linea, nel momento in cui si verificava l’incongruenza sulla frequenza di uscita, mi accorsi che finalmente il difetto scompariva totalmente e la frequenza del segnale generato non risultava più falsata, ma perfettamente uguale a quella misurata dal frequenzimetro esterno.

La soluzione
Avendo capito il difetto, mi fu facile individuare il colpevole del malfunzionamento. Si trattava di una PROM (ROM programmata IC23) che risiedeva sulla scheda CPU. Questo componente, marcato RACAL, era però purtroppo ormai introvabile e l'unica soluzione che si profilava all'orizzonte, per riparare il generatore, era quella di realizzare un dispositivo digitale che avrebbe dovuto sostituire la parte di PROM fuori uso. Iniziai dunque a studiare l’andamento dei segnali in ingresso alla scheda Comb Loop, mentre incrementavo con la manopola sul frontale la frequenza, annotando su una tabella la frequenza e gli stati logici corrispondenti sul bus. Feci lo stesso con i segnali in ingresso alla PROM, che provenivano direttamente dalla CPU (in codifica BCD).

Progettazione del circuito digitale sostitutivo
Avendo estrapolato la tabella di verità degli stati logici dei segnali in ingresso alla PROM, e la conseguente tabella dei segnali in uscita, iniziai lo studio dell’opportuna rete logica che avrebbe dovuto by-passare la parte di PROM non funzionante. La funzione logica da riprodurre era abbastanza complicata, ma non mi persi d’animo e facendo ricorso all’algebra di Boole, e ad alcuni teoremi come quello di De Morgan, ottenni dopo diversi calcoli, un circuito digitale che  impiegava un ridotto numero di componenti. Disegnai dunque uno schema elettrico composto da 2 decoder (demultiplexer a 4 bit input e 16 bit output) e la consecutiva rete logica composta da 8 porte logiche NOR, e diversi diodi per la composizione di una porta logica AND a 6 ingressi e di una porta AND a 5 ingressi negati.


(Scheda digitale "riparativa" con 4 circuiti integrati)

Costruzione del circuito e risultato finale
Realizzai un circuito stampato a singola faccia che ospitava 4 circuiti integrati: due 74154 e due 74LS02. Una volta terminato il cablaggio (tramite flat) della nuova scheda “riparativa” con la scheda CPU, alloggiai il circuito all’interno dell’esiguo spazio residuo nel modulo CPU. Acceso il generatore, e testate tutte le gamme, notai finalmente il suo perfetto funzionamento. Fu tanta la soddisfazione per aver ritrovato un ottimo strumento per il mio laboratorio.

73, Daniele IZ7CFF

 

 

NOTE

Data: giugno 2011

Bibliografia: Racal Dana 9084 Signal Generator service manual, National Semiconductor datasheets, Fairchild Semiconductor datasheets.