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Trio CO-1301 Oscilloscope
TRIO CO-1301
Cathode Ray Oscilloscope


夢のお城

    藤室 衛さんの「真空管半代記」を読むと、つくづく今は恵まれているんだなあと感じます。 わがラボでさえ計測器はヒューレット・パッカードのオシロスコープをはじめ目黒電波測器の標準信号発生器、 IBMサンノゼ研究所の払い下げ品のシストロン・ドナーのデジタルマルチメータ、安物とはいえデジタル周波数カウンタ、 モトローラMC68000を使ったエー・アンド・デイのFFTアナライザと結構な顔ぶれです。 しかし昔のアマチュアは機器は手作り、その機器を製作するために必要な計測器も手作りしなければなりませんでした。 その代わり、我々の世代がともすれば買ってきた機器のオペレータに甘んじてしまうのに比べ、 技術の真髄を学ぶことができたのでしょう。

    実験室にぜひとも欲しいのはなんといってもオシロスコープ。 まさに夢のお城。今でも高価な機器ですが、当時高嶺の花だったオシロスコープをアマチュアの手の届くものにしてくれたのが、 米国ならばヒースキットのオシロスコープキット、日本ならこのトリオのオシロスコープということになるのでしょう。 学生の頃自分で組み立てた、というJH1コールのOMさんから譲っていただいたこのオシロスコープで勉強することにします。

TRIO CO-1301

    TRIO CO-1301は3インチ グリーンCRTをもつ単現象オシロスコープです。 TRIOのマークとロゴ、フロントパネルのグレイの色使いと文字のタイプセット、 そしてつまみの形は初期の同社のトランシーバといかにもマッチしそうなモダンなものです。

    この可愛らしいオシロスコープは真空管を6球使っており、アマチュア向けに機能を最低限に削ったものになっています。 オシロスコープの原理は確かに簡単なものですが、最新の超多機能デジタルオシロのことを考えると、 実用になるものが真空管たった6本でできてしまうというのはとても新鮮な感じがします。

    インストラクション マニュアル等はありません (元の持ち主のOMさんは、家のどこかにあるはずだとおっしゃっておりますので待つことにしましょう。) が、このクラスなら手元の資料からでも大体の回路は見当がつくだろうと思います。


    さっそくケースをあけて内部を観察してみましょう。 6本の真空管のうち信号・偏向回路を構成する4本の真空管と周辺回路部品は一枚のプリント基板に実装されています。 整流用の真空管はシャーシ上に、またシャーシ後部には電源トランスが45度傾いた形で取り付けられています。

    製造は1969年と思われます。 この頃には日本製の電子部品の質もかなりよくなってきているはずですが、 しかし、使われているキャパシタは基本的にすべて交換する必要があると思っておいていいでしょう。
    年代相応のホコリが堆積していますが、 湿度のさほど高くないところに保管されていたのでしょう、 シャーシ上にサビ等はみられず、保存状態は比較的良好です。 使われている配線材料も、それなりの柔軟性を保っています。 フロントパネルはそれなりに汚れていますが、クリーニング以上の作業は不要。 CRTの管面に被せられた緑色プラスチックシート製のスケール オーバーレイは経時劣化でゆがんでいます。 きれいに平らにできればいいのですが、だめなら新作する必要がありそう。

CO-1301 Interior View

回路構成

    回路のB電源は300Vで、6X4 傍熱型両波整流管で生成されます。 CRTに印加する高圧は実測していないので何ボルトなのかわかりませんが、 真空管テレビに必ず使われていた1X2B 直熱型高圧整流管で整流されています。 本機の電源トランス1次側巻線には日本・アメリカ・ヨーロッパをカバーする電圧の巻線があり、 リヤパネルのジャンパープラグで電源電圧を切り替えることのできるユニバーサル仕様になっています。
    フロントパネルから入力された被計測信号は6AQ8 高増幅度双3極管 (V1) で増幅されます。 信号はついでもう一本の6AQ8 (V2) に入ります。 これが垂直偏向回路で、パラフェーズ接続された2つの3極管がCRT上下の垂直偏向電極をプッシュプル駆動します。
    12AU7 中増幅度双3極管 (V3)はスイープ ジェネレータを構成しており、水平走査用のノコギリ波を発生します。 スイープ信号はもうひとつの12AU7 (V4) に伝えられます。 これが水平偏向回路で、垂直偏向回路とほぼ同じ動作原理でCRTの左右の水平偏向電極をプッシュプル駆動します。 12AU7のヒータにはセンタータップがあり、6Vのヒータ電源で点灯されています。
    トリガ回路は未調査。
CO-1301 Circuitboard
Photo After Servicing

    6AQ8/ECC85 高増幅度双3極管はオーディオ用として現在も人気の12AX7/ECC83に似ていますが、 二つの3極管の間にシールド板が配置されており、より高周波に適した管になっています。 一部の高級オーディオアンプに使われた例もあるそうですが、 真空管式FMチューナのグリッド接地型高周波増幅段兼自励式周波数変換段として利用されることが多かったようです。 この管のスペアは手元にありません。6DT8がピン互換ですが、これの在庫もなし。 12AT7なら数本ありますが、プリント基板ではピン配置の変更は簡単にはできないので、やはり買っておいたほうがよさそう。
    CRTのスペアは?ま、これがダメになったらそのときは静態展示にってことで。 CRTの型番を見るためにはちょいと分解が必要で、面倒なので調べていません。

コントロール

    フロントパネルには以下のコントロールがあります。


POSITION (HORIZ) 管面上のラスター表示の上下位置を調整します。
POSITION (VERT) 管面上のラスター表示の左右位置を調整します。
VERTICAL ATT 入力信号レベルの切替えです。 1、 1/10、 1/100のポジションがあります。 1のポジションでは入力信号は直接6AQ8のグリッドに入力され、 1/10および 1/100のポジションではアッテネータで減衰されてからグリッドに加えられます。
VERTICAL GAIN 入力信号レベルの調整です。 時計回りいっぱいでフルゲイン、反時計に回すにつれゲインが落ちます。 パラフェーズ接続された垂直偏向管のカソード回路に入っており、 左右の偏向出力の差を少なくすることによってゲインを落とします。
SWEEP/RANGE 水平掃引周波数レンジを切り替えます。10、 100、 1K、 10K、 100Kそして EXTのポジションがあります。 各ポジションは、スイープ ジェネレータの発振周波数設定用キャパシタを切り替えることにより行われます。 EXTではスイープ ジェネレータは停止し、代わりにEXT HOR端子から入力された外部信号で水平掃引されます。
SWEEP VARIABLE 水平掃引周波数を可変します。 時計回りいっぱいで周波数は最大、反時計方向に回すにつれ周波数が下がってスイープが遅くなります。
AC/DC 入力信号のAC/DC計測を切り替えます。 このスイッチをDCにすると、入力回路の直流阻止用キャパシタがショートされるようになっています。
POWER ON/OFF 電源スイッチです。ONにすると、フロントパネル中央の赤いパイロットランプが光ります。


    AC/DCとPOWERのスイッチは乳白色プラスチックに赤丸の入った小さなシーソースイッチで、 まるでサイコロかマージャンの棒みたいに見えます。デザイナーは大の賭博好きだった、と言われればすごく納得するのですが。

水平偏向不良

Trace Problem

    簡単にチェックを済ませ電源を入れてみると、真空管に火が灯り、管面に緑色のラスターが出ました。 高圧整流管1X2Bのヒータは赤熱していませんが、ラスターが出ているのですから動作しているでしょう。 最初は各ポテンショメータのガリのため動作が不安定でしたが、 いじっていくうちにやはりトラブルを抱えていることがわかりました。
    すぐに気がつくのが、ラスターがどうやっても管面右側に行かないこと。 また、ラスターの水平位置は不安定で、ひょこひょこ動きますし、時間がたつにつれますますひどくなっていきます。
    何回か電源を入れなおしているうち、整流管6X4の内部でパチッという音とともに青白い火花が飛ぶのが見えました。わわっ、怖いなあ。
    ところで水平回帰期間も輝線が見えていますね。ブランキング回路は持っていないようです。
CO-1301

    水平偏向回路を調べようと思って横倒しにして電源プラグを差し込んでみたら、あれっ、電源が入りません。 調べるとリヤパネルにある1Aの管ヒューズがブローしています。 これはひょっとして、さっき火花が飛んでいた6X4が原因なのかも。 ストックの新品6X4WA/5960に差し替え、ヒューズも交換しました。 CO-1301には再び電源が入りました。ああ一安心。

    左右の水平偏向出力電圧をチェックしてみると、ノコギリ波の平均電圧は左右でずいぶん違います。 が、水平偏向出力回路はそれ自身はどうも正常な様子。 あたかも左にずいぶん片寄った入力信号が入っているような状況です。 外部スイープに切り替えても左右の偏向電圧は片寄ったまま。
Bad Capacitor

    水平偏向管12AU7の片方のグリッドには、 スイープ ジェネレータ回路の12AU7のプレートからのノコギリ波が0.2μF 600WVのキャパシタを介して注入されます。 偏向管のグリッドには30V以上の電圧がかかっており、明らかに異常です。 このキャパシタの片側の足を外してみると、左右の水平偏向電圧平均値はほぼ等しくなりました。 キャパシタをチェックしてみると、やはりリークが確認できました。 試しに新品のキャパシタをつないでみると、ラスターは管面いっぱいに広がりました。
    リークしていたキャパシタ(写真下側)をパーツ箱にあったTRW製の0.27μF 600WV品(写真上側)に交換し、 最初の問題はみごとクリアです。 いっしょに写っているのは不良の疑いのある松下製6X4両波整流管。

次の問題

    問題は少なくともあと3つあります。
  • 水平偏向の直線性不良。単一正弦波を表示させると、管面右側でピッチがつまってしまいます。
  • 垂直方向の表示位置がわずかにふらつきます。
  • 垂直感度調整つまみを回すと、感度だけでなく表示位置も大きく上下に動いてしまいます(AC入力の場合でも)。さらに感度調整つまみを回すとあるポイントで波形の上下位置が大きくジャンプします。
    垂直位置ふらつきの問題は入力ターミナル部の直流阻止キャパシタ (0.1μF 600WV) のリークだろうと思ったのですが、 残念、交換しても変化はありませんでした。 実際に使いながら、じっくり発生原因を探していきましょう。     部屋を暗くして眺めた波形は、ピンク・フロイドのThe Darkside Of The Moon。 ラジオにしてもアンプにしても、私にとっては、つまるところこのアルバムが再生できさえすれば他のものはどうだっていいのです。
The Darkside Of The Moon

安定動作、そして6X4のスパーク

    水平偏向の直線性は、SWEEP VARIABLEコントロール (現代でいうHORIZ CAL) を反時計方向に回ていくにつれ劣化しますが、 逆に時計回りいっぱいの位置では十分使える直線性が得られます。 この傾向はSWEEP RANGEをどのポジションにしてもほぼ同じ。 通常はSWEEP VARIABLEは時計方向いっぱいの位置が基本ですから、さほど深刻ではないともいえます。

    垂直感度調整と垂直表示位置の問題は、垂直感度調整ポテンショメータをセーフ ウォッシュでクリーニングし、 垂直DCバランス トリマを再調整することによりほとんど解決しました。 ほとんど、というのは、無信号であっても垂直位置がぴょこぴょこ変化する現象は皆無になってはいないからです。 さらに、本体背面に設けられたトリガ ソース スイッチがEXTの位置にあるときはトレースはきれいなのに、 INTのポジションでは高周波が重畳してしまって一本線にならないことに気がつきました。 外部トリガに切り替えても入力信号に対するトリガがかかってしまいますし。はたして原因はどこに・・・・?

    プリント基板上に実装されているキャパシタ3つを交換してみました。 それぞれ0.005、0.01、0.2μFのチューブラ型です。 回路的にこれらはスイープ ジェネレータおよび水平偏向回路に関連するものなので、 垂直位置の不安定さには関連しないだろうと思います。 ま、明らかな故障ではないものの性能低下を招いているかもしれないので、それぞれ手持ち品に交換しました。
    すると、どうやら効果はあったようで、垂直位置の安定度が向上しました。 交換後垂直位置調整トリマとDCバランストリマを再調整する必要があったので、何らかの理由で垂直位置に関連していたようです。 特に0.2μFはトリガ回路の一部であり、垂直偏向回路とスイープ ジェネレータに関わっていますのでこれあたりが解答だったようです。

    フロントパネルの各コントロールはいずれもスムースにかつ安定して反応するようになりましたし、変な交互作用もありません。 水平掃引もすべてのレンジの全調整範囲でスムースな動作です。ただし、まれに垂直位置が接触不良的にわずかに上下することがあります。

    入力信号に高周波が重畳しているのは、 どうやら垂直入力端子を開放あるいは開放に近い状態にしておくと回路内部との結合で軽い発振状態になってしまうために思えてきました。 オーディオ信号を観測するのなら入力端子を小さなキャパシタでショートしておけばきれいな波形が観測できます。 あとでもう少し調べてみましょう。


    交換した新品の整流管6X4WAは米軍仕様の高信頼管ですが、オリジナルの6X4と同様に電源投入した直後に内部でスパークが飛ぶのが見られました。 スパークはどうやらオリジナルの6X4が悪かったのではないようです。 すると、横に倒したときにヒューズが飛んだのはなぜか、またなぜ6X4の内部にスパークが飛ぶのかが説明できません。 おそらくスパークもヒューズブローも、劣化しかかっている電源平滑の電解キャパシタが原因なのではないかと思います。 ただし現状では使用していて電源ハムによるトラブルは見当たらないので定かではありません。 ここのところスパークが見られないのは、電解キャパシタが通電により復活したのかも。

    使っている真空管のうち、水平偏向出力の12AU7は電源投入時に2つあるヒータのうち片側が一瞬まばゆいばかりに光ります。 冷間時の抵抗のばらつきが原因だと思いますが、その傾向がだんだんひどくなってきています。 ヒータ断線も時間の問題ではないかと思われます。そこで中古のシルバニア製に交換しておきました。

    修理が一段落してちょっとたってから、元のオーナーのOMからキット取り扱い説明書をいただきました。 カラー印刷の実体配線図と、詳しくて丁寧な調整手順の記述があります。 やはりマニュアルがあるのとないのとでは大違いですね。 使用CRTは3KP1です。
CO-1301 Circuit Diagram


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http://www.noobowsystems.org/

Mar. 31, 2001 Created. Observation, initial diagnosis,cleaning and fixing a leaky Horiz coupling cap.
Jul. 28, 2002 Revised links.
Nov. 17, 2002 Reformatted.
Feb. 23, 2005 Reformatted.
Dec. 03, 2005 Retouched.
Mar. 17, 2007 Added circuit diagram.