Запал мне в душу один древний раритет по относительно гуманной цене, и я, не удержавшись, купил его. Это был немецкий телеграфный ключ времён второй мировой Ta.P.(Taste Paula). Он очень широко использовался в вермахте в пехотных и танковых радиостанциях. Судя по фотографии продавца, на базе ключа был сделан тренажер по изучению азбуки Морзе. В комплекте к ключу шел старый советский наушник «дооктавных» времен (с конца 50-х годов прошлого века в СССР основная масса микротелефонных капсюлей выпускалась на Тульском заводе «Октава», например, всем известный ТА-56М выпускается там до сих пор). Вот как при покупке выглядел ключ:
А так в боевом применении выглядел его собрат 75 лет назад:
Очень трудно себе представить, как можно было работать на ключе в такой обстановке — за спиной ящик с батареями, за пазухой граната, на плече винтовка. Каску пришлось снять, иначе наушники давили бы на голову…
Мне очень хотелось посмотреть, что скрывается в дебрях самодельного пьедестала этого ключа, и предчувствия меня не обманули. Там была самодельная платка из тоненького гетинакса. На ней навесным монтажом был собран транзисторный тональный генератор по схеме классического мультивибратора с однокаскадным усилителем. Но не это главное. Самое интересное было то, что транзисторы были типа П2А, изготовленные на ленинградском заводе «Светлана» в 1957 г.! Кроме транзисторов на платке меня ждал еще один приятный сюрприз — это частотозадающие конденсаторы. Они были немецкие и изготовлены в декабре 1944 г., значит — трофейные. Правда на одном конденсаторе была трещина, и у меня мелькнула мысль, что он неисправен. Это и подтвердилось в последствии — измеренная емкость оказалась 520 пФ вместо 0,01 мкФ. Скорее всего через трещину попала влага на обкладки из фольги, они корродировали и пропал контакт с токосъемниками.
Ну и, конечно же, у меня зачесались руки включить это чудо и проверить работают ли транзисторы, которым больше 62-х лет. К тому же, хотелось вживую увидеть на осциллографе, как работают пращуры современной твердотельной электроники.
Небольшое отступление
Транзисторы П2А были весьма экзотическими. За всю свою жизнь я их живьем увидел впервые только сейчас. В серийной аппаратуре за 50 лет мне они не попадались ни разу. Да и у друзей-радиолюбителей никогда их не видел. Я слышал, что их применяли в каких-то ранних дозиметрических приборах, и был проект ( в серию не пошел) использовать их собратьев П1 в УПЧ и УНЧ приемника УС-К ( несостоявшийся клон УС-П). Я встречал упоминания об этих приборах в описаниях ранних конструкций на транзисторах в журнале «Радио» конца 50-х начала 60-х годов прошлого века. А первый транзистор, счастливым обладателем которого я стал, уже был П13А в далёком 1970-м.
Про германиевые транзисторы
Транзисторы П2А начали выпускать в начале 1955-го, а если учесть, что первый сплавной транзистор был изготовлен в 1950 в Америке, то отставание СССР в те годы было не такое катастрофическое как впоследствии. Это при том, что надо было осваивать технологии получения сверхчистых металлов(1 атом примесей на миллион атомов кристаллического германия), создавать диффузионные процессы точного дозирования примесей (исключительно косвенными методами, ведь на счетах атомы не посчитаешь), разрабатывать теорию применения и схемотехнику совершенно непохожих на лампы активных элементов и так далее. Но самое поразительное открытие для меня было то, что первые серийные транзисторы в СССР были выпущены уже в конце 1953 г. по точечной технологии.
Первый в мире лабораторный образец точечного транзистора был изготовлен в США в 1947 г, а пригодный к использованию в 1950 г. и первоначально назывались КС1-КС8. Кристадин Лосева не в счет, так как он был прообразом туннельного диода. Далее по мере совершенства технологии они стали называться С1 и С2 (транзисторы П2 были уже сплавными). В НИИ-160 (ныне НПП "Исток") Ф. А. Щиголем и Н. Н. Спиро был начат серийный выпуск точечных транзисторов С1 (усилительные) и С2 (генераторные). Объем производства составлял несколько десятков штук в день.
В книжке Айсберга «Транзистор — это очень просто» популярно для детей изложена небольшая часть проблем зарождавшейся в то время твердотельной электроники. На фоне всего этого серийный выпуск работоспособных приборов всего через 5 лет после их изобретения сейчас кажется фантастикой.
Схема
По монтажу я восстановил схему этого устройства:
Что сразу бросилось в глаза – это несимметричная нагрузка транзисторов Т1 и Т2 (3 кОм у Т2 и 1 кОм у Т1), а так же то, что транзистор Т3 работает в линейном режиме, правда очень корявом абсолютно без стабилизации тока коллектора. Но тогда о необходимости температурной стабилизации тока коллектора могли и не знать. Такие устройства я делал в школьном радиокружке неоднократно, нагрузочные резисторы всегда были одинаковыми, и необходимости в третьем каскаде не было. Высокоомный телефон «Тон-2», или ТА4 всегда звучал достаточно громко. Позже я понял, почему автору схемы пришлось поставить третий каскад. Он работал как усилитель-ограничитель, так как из-за низкого качества транзисторов мультивибратор работал на пределе устойчивости, и форма сигнала на коллекторах транзисторов была далека от меандра.
При первом включении, естественно, ничего не заработало. Главное — надо было проверить живые ли транзисторы? Прибор Т3 проверил очень просто — замкнул базу с эмиттером, и на коллекторе изменилось напряжение, вплоть до напряжения питания, то есть он закрылся. Уже легче. Работает. При аналогичных манипуляциях с Т1 и Т2 на коллекторах была видна реакция. Раритеты оказались исправными, можно двигаться дальше. На всякий случай выпаял, не без труда, частотозадающие нацистские конденсаторы:
И, как оказалось, не зря: один с кольцевой трещиной вокруг изолятора (верхний на фото) оказался с потерей емкости в 20 раз — 520пФ вместо 10000 пФ. Второй оказался исправным:
Я думаю, если бы не трещина то и первый был бы живой. Я заменил их на отечественные КЛС по 33000 пФ, они как раз стали удобно на места демонтированных:
Приступаем к наладке
Включил — не работает. На коллекторах обеих транзисторов мультивибратора почти все напряжение питания. То есть, оба закрыты — в исправном мультивибраторе такого не бывает. Очевидно, не хватает тока перезарядки конденсаторов для запуска мультивибратора. Поварьировал немного напряжением питания — мультивибратор не завёлся. Тогда я решил уменьшить номинал базового резистора транзистора Т1 путём подключения параллельно 100 килоомному резистору другого резистора номиналом в 62кОм. Никакой реакции. Отключил разделительный конденсатор 0,05 мкФ от коллектора Т2 и произошло чудо — мультивибратор заработал:
Только форма импульсов была похожа на сигнал после дифференциатора. Относительно крутой фронт и довольно длинная полка. Стало ясно, что надо и на втором транзисторе уменьшить базовый резистор и увеличить нагрузочный резистор транзистора Т1 до 3 кОм. После этого при восстановлении связи с третьим каскадом генерация не срывалась, каскад на Т3 работал, и на его выходе появилось подобие меандра.
На фото слева — на активной нагрузке 4,7к, на фото справа — на телефонном капсюле:
Анализ, опоздавший на десятилетия
Возникает вопрос, а почему не работала схема с первоначальными номиналами элементов? Ответ, на мой взгляд, может быть в следующем: изучая скудную информацию по применению первых транзисторов, я натолкнулся на то обстоятельство, что конструкция корпуса транзисторов П1 , П2 и П3 (мощных) была крайне неудачной, корпус транзистора состоял как бы из двух половинок, и после сборки обвальцовывался по центральному выводу и запаивался легкоплавким припоем (см. рисунок ниже). При этом со временем он терял герметичность и часто отказывал в работе.
Вот и из-за частичной разгерметизации мои старички и потеряли первоначальную величину статического коэффициента усиления (h21э или бета), поэтому пришлось увеличивать токи баз для нормальной работы. К 1960 г. выпуск этих транзисторов был прекращен, и промышленность полностью перешла на холодносварные корпуса (как у П13). Может по этой причине транзисторы семейств П1, П2 и П3 не получили такого распространения как последующие их собратья. Конструкция корпуса транзисторов П1 и П2:
А по утверждению некоторых авторов все транзисторы семейств П1 и П2 очень быстро вышли из строя. Но как мы убедились не все, а те три транзистора, которые достались мне, лишь частично утратили первоначальную величину статического коэффициента усиления. Поэтому и пришлось увеличить в 2 раза базовый ток. А обратный ток коллектора у них был не хуже 0,5 мА, иначе бы при полностью закрытых транзисторах падение напряжения на коллекторных резисторах было бы около 1,5 В. В действительности, на коллекторных резисторах при закрытых транзисторах было практически полное напряжение питания, то есть падение напряжения на них отсутствовало. Следовательно, мне очень повезло, что за 63 года транзисторы не разгерметизировались и не вышли окончательно из строя. Уменьшение beta можно так же объяснить процессами взаимной диффузии металлов, но тогда и сильно бы возрос обратный ток коллектора, чего не наблюдается в действительности.
Несколько слов о Taste Paula
И в заключении несколько слов собственно о телеграфном ключе Та.Р. Я не владею азбукой Морзе и телеграфом не работаю (как, впрочем, и остальными видами любительской связи, только эфир слушаю периодически на разных приемниках от Торна до AOR8000), поэтому оценить эксплуатационные качества ключа не могу. Но что на меня произвело впечатление, так это техническая изящность всей конструкции ключа, наличие удобных регулировок прямого и обратного хода коромысла, и качество изготовления всех деталей ключа. Ключ в первозданном виде.
Фото телеграфного ключа Та.Р. с аукциона E-bay