home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ ftp.pasteur.org/FAQ/ / ftp-pasteur-org-FAQ.zip / FAQ / antiques / radio+phono / faq / part7 < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1996-10-20  |  70.0 KB  |  1,260 lines

  1. Newsgroups: rec.antiques.radio+phono,rec.answers,news.answers
  2. Path: senator-bedfellow.mit.edu!bloom-beacon.mit.edu!eru.mt.luth.se!news.algonet.se!news.uoregon.edu!arclight.uoregon.edu!news-peer.gsl.net!news.gsl.net!howland.erols.net!netcom.com!vancleef
  3. From: vancleef@netcom.com (Hank van Cleef)
  4. Subject: Rec.antiques.radio+phono Radio Technical Questions(FAQ: 7/9)
  5. Message-ID: <antique-radio+phono-faq-7-845766911@netcom.com>
  6. Followup-To: rec.antiques.radio+phono
  7. X-Content-Currency: This FAQ changes regularly.  When a saved or printed copy
  8.    is over 3 months old, please obtain a new one.  
  9. Keywords: FAQ OLD-RADIO OLD-PHONO
  10. Sender: vancleef@netcom6.netcom.com
  11. Supersedes: <antique-radio+phono-faq-7-842985791@netcom.com>
  12. X-Posting-Frequency: posted on the 10th of each month
  13. Reply-To: vancleef@netcom.com (Hank van Cleef)
  14. Organization: Bluebonnet Firebottle Works
  15. References: <antique-radio+phono-faq-1-845766911@netcom.com> 
  16. Date: Sat, 19 Oct 1996 23:15:36 GMT
  17. Approved: news-answers-request@MIT.EDU
  18. Expires: Sun, 24 Nov 1996 01:15:11 GMT
  19. Lines: 1238
  20. Xref: senator-bedfellow.mit.edu rec.antiques.radio+phono:28620 rec.answers:24815 news.answers:84802
  21.  
  22. Posted-By: auto-faq 3.1.1.2
  23. Archive-name: antiques/radio+phono/faq/part7
  24.  
  25. Rec.antiques.radio+phono Frequently Asked Questions (part 7)
  26.  
  27. Revision  Date            Notes
  28.  
  29. 1.1    Oct. 24, 94    Revised and reordered as part 5.  
  30. 1.2    Dec. 12, 94    Minor edits, added new material on caps and tv
  31. 1.3     Jan. 8, 95      More stuff on caps.  
  32. 1.4     March 3, '95    Include Dan Schoo's writeup on paper caps.
  33. 2.0     Nov. 19, '95    Move from part 5 to part 7
  34.  
  35. Part 7 - Radio and electronic phono technical questions.
  36. ------------------------------------------------------------------------------
  37. FAQ editor: Hank van Cleef.  Email vancleef@bga.com, vancleef@tmn.com
  38.  
  39. This is a regular posting of frequently-asked questions (FAQ) about 
  40. antique radios and phonographs.  It is intended to summarize some common
  41. questions on old home entertainment audio equipment and provide answers
  42. to these questions.  
  43.  
  44. WARNING:  HIGH VOLTAGE.  SHOCK and FIRE hazard.  
  45. Vacuum tube electronics runs on much higher voltages than transistor or
  46. solid state devices.  These sets were generally not provided with
  47. interlocks or power fuses.  In certain designs, the power line may be
  48. connected directly to the chassis.  Many home-entertainment electronic
  49. devices had 250 volts or higher as a standard operating voltages, and
  50. voltages as high as 750 or 800 volts, may be present in some circuits.
  51. Fault conditions may cause HIGH VOLTAGE to be present ANYWHERE, even
  52. after the set it turned off and disconnected from the power line
  53. (mains).  Use a grounding lead to assure that no voltage is present
  54. before working on a set.  
  55.  
  56. There is sufficient power to overheat components to the point that they
  57. will catch fire, and many components used in old electronics will
  58. support combustion.  While addition of a fuse can reduce fire hazards,
  59. it is not a sure and complete protection against overloads which may be
  60. adequate to overheat components, but inadequate to blow the fuse.  In
  61. addition, soldering irons operate at temperatures of 400-500C (approx
  62. 700-900F), and are hot enough to ignite many flammable materials such as
  63. paper and cloth.  
  64.  
  65. Several of the CHEMICALS and PROCESSES discussed in the newsgroup, and
  66. in this FAQ, present safety hazards of one type or another.  Fire
  67. hazards are common, and many chemicals and processes require substantial
  68. ventilation as well.  Read manufacturers' labels and follow all 
  69. instructions for safe handling closely.  Above all, do not store
  70. or use chemicals with food or food preparation items.  
  71.  
  72. Small children (and some not so small)---if you have some of these
  73. around, take some precautions to make sure their inquisitiveness does
  74. not get them into something that will hurt them, or damage anything.
  75. Old electronic equipment is full of bright colors that will attract
  76. small fingers.  The best thing to do with children is introduce them to
  77. radio.  Don't just tell them "no, don't touch," etc.  It's amazing how
  78. quickly, diligently, and thoroughly a child will learn mathematics
  79. and physics, with the help of an old radio and someone who will take the
  80. time to explain it to them.  Noxious chemicals and children don't
  81. mix.   
  82.  
  83. Do not attempt any process unless you know exactly what you are doing,
  84. have evaluated the risks, and have taken safety precautions.  Many of 
  85. the regular contributors to rec.antiques.radio+phono have been formally 
  86. trained in chemistry and physics laboratory procedures, and use
  87. chemicals and processes professionally. They may discuss techniques that
  88. require substantial safety precautions without noting the hazards
  89. involved.  
  90.  
  91. If there is the slightest doubt in your mind about the safety of any
  92. process or material, don't charge off and "just do it" because others
  93. say "it works."  Ask questions.  There is no substitute for learning
  94. under supervision.  Many community colleges and high schools offer
  95. courses open to adults, including courses in laboratory sciences and
  96. shop practices.  
  97.  
  98. Q.  I've got a very nice Philco tombstone radio that is only a
  99. decoration because it doesn't play.  What can I do to get it to play.
  100.  
  101. A.  This section of the FAQ addresses getting them to play as nicely as
  102. they look.  While not intended to be a comprehensive primer, this
  103. section covers many questions that come up regularly.  The topics 
  104. discussed in this section of the FAQ presume that you have a working 
  105. knowledge of vacuum tube circuits.  
  106.  
  107. Q.  Why does a 35Z5 or 35W4 rectifier have a number 40 or 47 bulb
  108. connected across part of the heater?  
  109.  
  110. A.  The heater serves as a voltage divider.  Resistance of cold
  111. filaments is much lower than when they are hot, and connecting a bulb in
  112. series will put almost the whole 110 VAC across it until the heaters
  113. warm up.  The plate current flows through the bulb/heater to balance the
  114. current once the tubes are warmed up.  Note that this also applies to
  115. ballast tube setups---the ballast resistance is designed to increase as
  116. the set warms up.  It's a way of putting a cheap light bulb in a cheap
  117. radio.  (Historical note: This is an interview question I used to use
  118. when interviewing engineering applicants in the fifties and sixties).  
  119.  
  120. Q.  I just found a (very old tube) radio in a (barn, attic, junk
  121. sale, etc.).  It's complete.  Can I plug it in and see if it works?
  122.  
  123. A.  If you didn't hear the radio playing, it would be very wise to do
  124. some resistance checking first.  
  125.     a.  What is the condition of the line cord?  Replace it if it is
  126. frayed or the rubber is petrified.
  127.     b.  Condition of filter capacitors.  Wet electrolytics, which
  128. were used in the 1930's, should be replaced without question before
  129. applying any power.  These are identifiable by the metal cans with vent
  130. holes on them.  Dry electrolytics (which aren't really dry inside) can
  131. also lose their film and be low resistance.  If DC resistance between
  132. the B+ line and circuit ground (this may not be chassis ground) is not
  133. 500K or more, find out why.  Make sure the speaker is included in this
  134. check if it has a field coil or has the output transformer mounted on it.
  135. With electrolytics and any voltage divider resistors out of the B+
  136. circuit, DC resistance should be several meghohms.  
  137.     c.  If it's an AC-DC set, check to see if one side of the line is 
  138. wired to the chassis.  Many of them were.  If so, keep the set away from 
  139. any metal objects to avoid shock hazard.  Some of the early AC-DC sets 
  140. would hum like crazy if they were plugged in with the chassis "hot."  
  141.     d.  If it's an AC set, consider installing a fuse in the line
  142. circuit.  2 amps 250 volts for sets with 80/5Y3, 4 amps 250 volts for
  143. sets with 5Z3/5U4.  
  144.     e.  Do a cosmetic inspection.  You'll want to vacuum off any old
  145. dust, dirt, cobwebs, etc. first.  Look for things like charred
  146. resistors, melted wax from capacitors, coils, and transformers, and any
  147. indications that the radio go put in the (barn, attic, etc.) because
  148. something was wrong with it.  
  149.     f.  Take a look at the bias circuit for the power output stage.
  150. See below for discussion of typical bias circuits.  If there is an
  151. electrolytic in the circuit, make sure it isn't "low ohms."  If your
  152. output stage is 6L6's, or if it is filament tubes like 2A3, 6A3, 45, or
  153. 47, take a very good look at things.  
  154.     g.  Condition of old wiring is important.  Don't fool around
  155. with petrified insulation that is breaking off the wires.  
  156.  
  157. A few hours spent doing a good visual inspection and some ohmmeter
  158. checks can pay off handsomely.  If you've got to replace a charred
  159. resistor, find out what burned it out and fix that too, before applying
  160. power to the set.  
  161.  
  162. Remember that 99% of vacuum tube failures are due to open heaters or
  163. filaments.  The other 1% are due to gas or interelectrode shorts.  This
  164. leaves the item that tube testers have a big BAD-?-GOOD meter to
  165. measure, emission, down in the mud as a tube fault that makes a radio
  166. play poorly.  Except for rectifier tubes that have been "sucked dry" by
  167. a gassy output tube or shorted filter cap, most of the tubes I have
  168. diagnosed as causing problems because of low emission would not exhibit
  169. that low emission in a tube tester.  Example: a 6SQ7 diode that quit
  170. conducting after 15-20 minutes of playing.   Diagnosis was confirmed by
  171. soldering a 1N34 diode across the terminals.   
  172.  
  173. If the getter material (you can see it on glass tubes) is white instead of
  174. silver, the tube is probably gassy----most common on power output and
  175. rectifier tubes.  A few sets used gas-filled rectifiers.  The 0Z4 is
  176. most common in auto radios, but you may find and old set with an 82 or 83
  177. mercury vapor rectifier.  
  178.  
  179. Also remember that with tube equipment, DANGER, HIGH VOLTAGE. applies.
  180. In home entertainment transformer sets, we are talking about as much as
  181. 500 volts, and most smaller transformer sets used somewhere between 250
  182. and 350 volts as the main B+ voltage.  The transformerless sets
  183. generally provide 135 volts, and have the mains power (to use the British
  184. term) hooked directly to various circuits and often the chassis as
  185. well.  
  186.  
  187. Q.  The chassis of my radio is covered with a thick layer of dust, fine
  188. dirt, and underneath is a film of brown crud.  How can I clean this
  189. thing up without damaging it?
  190.  
  191. A.  This particular topic gets a lot of discussion and advice, some of
  192. it very bad.   Your radio has some irreplaceable components, and if you
  193. use the wrong methods, you can make a junker out of a restorable set in
  194. a hurry.  There are some things to keep in mind:
  195.     a.  The chassis is probably cadmium-plated steel.  Some radios
  196. were made with nickel-plated steel (looks green when corroded),
  197. copper-plated steel, or chromium-plated steel.  A few chassis were made
  198. of aluminum.  If it is a dull silver color, check with a magnet.   An
  199. aluminum chassis is non-magnetic, all of the steel chassis are magnetic.
  200.     b.  The dial face may be a water-soluble paint or a decal.  
  201.     c.  Colored knob markings (lines and dots, as well as letters
  202. filled with color) may be water-soluble. 
  203.     d.  Any silk-screened surface markings may come right off.
  204. These include tube layout information on the chassis, inspector's marks,
  205. and other printing.  
  206.     e.  The tuning mechanism may be stiff because of petrified
  207. lubricant in various shafts and rotating elements.
  208.     f.  Coils, IF transformers, and tuning condensers may be
  209. difficult or impossible to replace if you damage one.  
  210.     g.  If the radio is complete, tubes in place, the crud and dirt
  211. is on top of everything, not in the electronics.  You want to get it off
  212. the radio, not melt it down so that it flows into the working parts.   
  213.  
  214. You can remove the tubes.  Make sure that the tubes are clearly marked
  215. as to tube type, and make sure you have an accurate diagram so that you
  216. can replace the tubes in the same sockets you removed them from.  Get a
  217. pencil and piece of paper and make notes about things you move,
  218. disconnect, or take apart, so that you can get everything back together
  219. the way it was originally.  Begin by vacuum cleaning the set, and use a 
  220. soft brush to loosen dirt while keeping the vacuum nozzle near the brush 
  221. so that it will pick up loosened dirt.  If you find mouse droppings, be 
  222. prepared to examine the set closely for damage from mouse pee.  Gently 
  223. brush off the tuning condenser, being careful not to bend the plates.  
  224. Once the surface dirt is off, you can begin to consider how best to 
  225. remove the crud, and how far to go with the cleanup.  
  226.  
  227. There are two things that are very poor to use around electronics: steel
  228. wool and soap-type detergents.  Steel wool will shed little particles
  229. and raise havoc.  Soaps and liquid detergents leave residues that can be
  230. hard to remove.   Liquid detergents also do a fabulous job of softening
  231. and removing silk screen inks, water soluble dial markings, and tube
  232. markings, even those that may be safely soaked in water for a few
  233. minutes.  
  234.  
  235. Start on the chassis crud by using a damp rag moistened with plain
  236. water.  Don't slosh water onto things.  Most tap water is safe to use
  237. around electronics, and is an excellent solvent.  I note that I have
  238. refurbished electronics that have been immersed for days in fresh water
  239. after they have been allowed to dry out, and found very little damage,
  240. mostly to capacitors.  If the crud comes off with water alone, continue
  241. with the damp cloth treatment.  It may be slow, but it will leave a
  242. clean surface with little residue.  Finish the job with moistened Q-tips
  243. to get into various nooks and crannies.  Be careful that you don't
  244. remove marking inks and paints.  
  245.  
  246. A stronger alkiline solvent is clear household ammonia.  This also
  247. evaporates without leaving a residue.  If water is not melting the crud,
  248. try a little ammonia on a Q-tip.  Use the ammonia straight, and if it
  249. gets results, use it on a damp rag to moisten the chassis.  Generally,
  250. once ammonia-sensitive crud has been melted, it will come right off
  251. using a rag dampened with water.  Be careful not to get ammonia on a
  252. shellac wood finish---it will cut the shellac and leave marks.  
  253.  
  254. If this doesn't get results, try a mild acid---clear cider vinegar.  Use
  255. the same methods as with ammonia, finishing with a rag dampened with
  256. water.  
  257.  
  258. By this time, you should have most of the removable crud off the
  259. chassis.  Some other solvents to try---only in small areas with Q-tips:
  260.  
  261. Isopropyl alcohol.  This dissolves a great many things, including flux
  262. rosin, some marking inks, etc.  
  263.  
  264. Trichloroethane (GC Electronics "Chloro-Kleen").  Also dissolves many
  265. things.  Don't use on plastics until you have checked to make sure it is
  266. safe.  Chloro-Kleen works very well on phenolic and ceramic-mounted
  267. switches such as bandswitches and pushbutton switches.  
  268.  
  269. Lacquer thinner.  This is a "court of the last resort."  It is a
  270. powerful solvent that will damage many plastics, remove a lot of marking
  271. inks in a jiffy, and generally raise merry hell if you get it in the
  272. wrong place.    Use on metal parts only.  
  273.  
  274. Also pay attention to the various warnings about flammability and use
  275. only in well-ventilated areas.  
  276.  
  277. Corrosion on cadmium-plated chassis generally does not respond very well
  278. to anything.  You can use Naval Jelly to improve the situation,
  279. particularly if there is visible rust.  Light fingerprints often will
  280. respond to automobile polish (Dupont No. 7 is good).  This treatment
  281. (followed by an application of Simoniz paste wax) will make many
  282. lightly-scratched plastics look like new.  
  283.  
  284. The best solvent for use with petrified lubricants in tuning mechanisms
  285. is diesel fuel.  If there are separately-mounted shafts or gear
  286. mechanisms, you can often take them off----just make sure you can get
  287. them back on again, and positioned properly.  Watch for spring-loaded
  288. double gears in gear mechanisms that need to be preloaded when you
  289. assemble them.  Shafts should be relubricated with a light grease like
  290. white Lubriplate---use only enough to leave a film on the parts needing
  291. lubrication, and wipe off the rest.  Gear trains generally work well
  292. with a little 3-in-1 oil on axle pivots and a film of lubriplate on the
  293. gear teeth.  A stiff volume or tone control will generally respond to a
  294. drop of 3-in-1 at the end of the bushing---use only a drop, and wipe it
  295. off after about 5 minutes.  
  296.  
  297. Tube washing gets a lot of attention.  Keep in mind that washing most
  298. tubes won't make them work any better.  Before you start, make sure that
  299. the tubes are clearly marked as to what they are.  While there is no
  300. mistaking a 6A7, a T-9 beam power pentode with no markings may be a 
  301. a 6W6, a 25L6, a 35L6, a 60L6, or a 6V6.  A 50L6 plugged into a 25L6 or
  302. 35L6 socket can produce interesting symptoms that can be very hard to
  303. diagnose.  Contrary to popular opinion, tube markings on glass will come
  304. off, some more easily than others.  During the 1950's and 60's, tubes
  305. were specifically marked with easily removable markings in an attempt to
  306. thwart a grey market in used tubes being washed, reboxed, and sold as
  307. new.  Generally, just holding the tube under flowing water will rinse
  308. off most of the dirt--- a little help from rubbing the surface with a
  309. thumb where it is not marked generally gets fine results.  Use a china
  310. marker to marked the type on any tube that isn't clearly identified, and
  311. let them dry thoroughly before reinstalling.  Tubes that are loose in
  312. their base, or have a loose top cap, respond to squirting a little
  313. superglue into the gap.  Make sure, in the case of a loose base, that
  314. the leads aren't twisted (and shorted).  
  315.  
  316. Q.  What about AF power amplifier bias circuits?  
  317.  
  318. A. You can do a little inspecting to see what your radio uses.
  319.     a.  By far, the most common circuit is to use a cathode resistor
  320. with an electrolytic capacitor for AC bypass.  This is what you will
  321. find in all of the transformerless sets.  AC bypass is less critical in
  322. push-pull output stages, although most of them operate class AB (i.e,
  323. both tubes biassed near cutoff).  If the capacitor is shorted, the output
  324. tubes will over-dissipate and their plates will glow red in a few
  325. minutes.  If the capacitor is open, audio output will be low and
  326. distorted.  
  327.     b.  Back bias.  I was somewhat surprised in checking Terman
  328. "Radio and Electronics Engineering" 4th edition (1955) not to find this
  329. circuit.  It uses a power resistor in the B- return to develop a bias
  330. voltage, typically 10-30 volts, and may be used in conjunction with the
  331. cathode resistor self-bias circuit.  The center tap of the power
  332. transformer will be connected to one end of the power resistor and B-
  333. circuits will be connected to the other end.  On sets using filament
  334. power tubes, the filament supply may be connected here, and the power
  335. tube grids returned to the power transformer center tap.  Most of the
  336. bias voltage is developed by output tube plate current.  If there is a
  337. leaky electrolytic here, it will generally overstress this resistor and
  338. burn it out.  
  339.     c.  Separate "C" bias supply.  In this case, the set will have
  340. second rectifier tube, filter, etc.  These are not common in home
  341. entertainment equipment, much more likely to be found in theater and
  342. public address amplifiers.  
  343.  
  344. Q.  OK, I've checked that the tube heaters are continuous, that the 
  345. filters are OK, and generally walked through and done the visual and 
  346. ohmmeter inspection.  I want to plug it in.  What do I look for?
  347.  
  348. A. This is the moment of truth, even for an old grey-hairs.  Fortunately,
  349. tubes will take abuse that transistors won't tolerate.  But you want to
  350. have your eyes and ears wide open, and be prepared to shut the thing
  351. back off instantly.  Some people like bringing them up on a Variac,
  352. which is an expensive piece of equipment unless you are in the
  353. restoration business.  So I'll assume you are going to plug the thing
  354. into the 100 volt line, turn it on, and see what happens.  Make sure you
  355. have some sort of antenna connected on sets without a built-in loop.
  356.  
  357. a.  On AC-DC sets, turn it on.  The tubes should light up, and in 10-15
  358. seconds (when the rectifier and power tube heaters warm up) you should
  359. hear 60 cycle hum in the loudspeaker.  Indeed, hum is a built-in feature
  360. of these sets.  If it is overwhelming, you've got a bad filter cap.
  361. Check for smoke signals and signs of overheating.  If you can tune in a
  362. station, you are probably in business.  On 35Z5/35W4-type radios, if the
  363. pilot lamp burns out after the set warms up, you've got a short in B+
  364. somewhere---probably a shorted filter cap.  Turn the set off and find
  365. the problem---if you've got a short, the rectifier heater will take the
  366. load and burn out after a while.  
  367.  
  368. b.  On transformer sets, I like to connected a 600 volt DC meter across
  369. B+, preferably in the supply to the IF screen grid or plate.  If the
  370. rectifier is a filament type (80, 5Y3, 5U4, etc.) you'll see full B+ a
  371. couple or three seconds after turning the set on, and it should drop to
  372. about 100 volts on the IF screen when the cathode tubes warm up (around
  373. 10 seconds).  Check for smoke signals, burning, and that all the heaters
  374. glow.  A low level of 120 cycle hum is to be expected, though a really
  375. fancy set will give almost no hum at all.  Once again, if you can tune in
  376. a station, you are probably in business.  
  377.  
  378. Watch in particular for a violent purple glow in tubes, particularly the
  379. power output and rectifier, plates beginning to glow red, and other
  380. signs that there is a short circuit.  If the radio doesn't play, keep a
  381. close watch on things, although if you have good B+, no gassy tubes, and
  382. no red plates, and things are OK after five or ten minutes, you are
  383. probably safe in continuing on to do trouble-shooting.  A few sets use
  384. tubes with mercury vapor in them, which normally glow purple between
  385. the elements.  Typical are the 83 (not 83-V) and 0Z4 rectifiers, and 
  386. the gas-discharge VR tubes (0A2,0C3, etc.).  
  387.  
  388. Trouble-shooting.  If all the tubes light up, you've got B+, and no
  389. smoke signals, you can begin your walk through the radio.  If the radio
  390. is completely dead---no stations, no static---try rocking the bandswitch
  391. if the radio has one.  Also, the volume control, any tone controls, etc.
  392. I've found that on ancient sets, it's a good idea to walk right through
  393. and do voltage checks everywhere, no matter how well the radio seems to
  394. play.  If you have a schematic with voltages marked on it, so much the
  395. better, although some of the voltages given by manufacturers can
  396. disagree rather markedly from actuals that can be figured by
  397. reverse-engineering the design.  
  398.  
  399. a.  Power output stage:  Check screen and plate voltages.  These should
  400. be close to B+ at the rectifier.  Check for positive bias voltage at the
  401. cathode on self-bias circuits or negative voltage at the grids if
  402. separate bias.  
  403.  
  404. b.  Audio amplifier.  Usually a triode.  If the 6SQ7 diode-amplifier
  405. type, the only thing to check is plate voltage, which should show a drop
  406. across the plate resistor.  On resistance-coupled output circuits, make
  407. sure the coupling cap is not leaking current to the output tube grid
  408. circuit, which will pull up the grid voltage and make the output tube
  409. plate(s) glow red.  Probing the AF amplifier grid generally shouldn't
  410. show any voltage, but should make plenty of noise in the speaker.  
  411.  
  412. c.  IF amplifier.  Check for screen voltage.  If you don't have any,
  413. you've got a shorted bypass cap and a dead radio.  Plate voltage should
  414. be near the supply voltage (generally fed by a blue wire to the 2nd IF
  415. transformer).  Cathode should show some bias being developed (i.e.,
  416. plate current through the tube).   The grid will generally show the AVC
  417. voltage, though your meter will shunt a lot of it, unless it is a
  418. high-impedance type, such as a VTVM.  
  419.  
  420. d.  Mixer.  If the pentagrid type, tetrode, or pentode, check screen
  421. voltage.   Check for proper bias voltage on the cathode.    
  422.  
  423. On voltage checks: if you have a schematic and voltages, these can be a
  424. general guide to the voltages you should see on the tube elements.  If
  425. you don't have voltage measurement data, most of the tube manuals give
  426. standard values for circuit DC levels as  "typical operation."  Most
  427. designers used these "typical operation" values in circuit design.  
  428.  
  429. Q.  I have a nice old fifteen tube radio.  It's got problems with
  430. insulation falling of the wiring, and a couple of repairs that were
  431. badly done.  There is a lot of dirt in the coil boxes and bandswitch,
  432. and I can't get at them to clean them up.  All of the paper capacitors I
  433. checked were leaking electrically, and several resistors have drifted
  434. way out of tolerance.  What can I do with this set to get it working 
  435. properly?
  436.  
  437. A.  There is a point where the best thing to do with an old radio is to
  438. take the thing completely apart, clean up everything, and build it up as
  439. a new radio.  While this may seem like a lot of work, it actually is
  440. easier than a major piecemeal restoration.  For one thing, taking major
  441. components off the chassis will open up areas and make the rest  of the
  442. set easier to work on.  You will need an accurate schematic for the set,
  443. and you will need to make copious notes as you take it apart.  Note how
  444. the bandswitch and other tap switches are wired, and identify the
  445. connections on the schematic.  Make notes on what components are where,
  446. the hardware used to mount them.  You will want a bunch of containers,
  447. typically one for each type, to keep parts in.  Mark the
  448. containers---don't rely on memory for anything.  Your notes are going to
  449. be "kit building instructions" for putting it back together.  Clean off
  450. all the old solder to make it easy  to install  components.  
  451.  
  452. The results can be little short of astounding.  You can start with a dog
  453. that has parasitics, won't align properly, and has been butchered by
  454. hackers who fixed everything except what was wrong, and end up with a
  455. brand new radio with superb performance.  Work?  Yes.  But take it one
  456. tube circuit at a time, one subassembly at a time, etc., and you'll be
  457. surprised and pleased with the results.  
  458.  
  459.  
  460. Q. What about electrolytic capacitors?  Can they be re-formed?
  461.  
  462. A.  Roy Morgan sent me a drill for re-forming old caps.  Keep in mind
  463. that some caps won't come back to life.  The "wets" from the early
  464. thirties generally have internal problems and corrosion, and a lot of
  465. the axials have dried out internally.  Note that a "dry" electrolytic
  466. has a moist gauze with electrolyte inside---what makes them "dry" is
  467. that the electrolyte doesn't slosh around.  "Dry" can types, like the
  468. Mallory FP series, often will come back to life with a re-forming.  I
  469. used the procedure that follows on a 20/20/15 mike 450V Mallory FP with
  470. a date code of June 1945 that probably last saw power in the 1960's,
  471. and the cap came back to usable condition.  Here's Roy's procedure:
  472.  
  473. To Re-form electrolytic capacitors:
  474.  
  475. With the "patient" set off, set the external supply at the rated voltage 
  476. of the cap(s), and feed the old set at the input to it's B+ filter through 
  477. a 100K, 2W resistor.  The old caps will slowly come up to voltage as 
  478. their elecrolytic layer re-forms after long storage.  You may want to 
  479. unhook bleeders or screen voltage dividers if present in order to get no 
  480. dc load other than the caps.  Once re-formed up to nearly the cap rating, 
  481. increase the external supply voltage to the point where increased voltage 
  482. only increases the current drawn (the electrolytics begin to "leak".)  You 
  483. can vary the series resistor depending on the voltage of the cap you're 
  484. trying to reform.
  485.  
  486. If the final cap(s) voltage is high enough, it doesn't need to be 
  487. replaced.  If it's too low, put new one(s) in (leave any original cans in 
  488. place for appearance, and substitute new axial lead ones under the 
  489. chassis.)
  490.  
  491. Some caps take only a few minutes to re-form.  Some take a day or so!  Be 
  492. patient.  Your Adjusta-Volt or Variac can be well-used for this if your 
  493. external supply is solid state, or has a separate hv supply transformer.  
  494. I have one good for 900 volts no-load having 5R4's and separate filament 
  495. transformers.  This lets me re-form 500 volt electrolytics if I need to.
  496.  
  497. With a 500 volt supply, and a number of 100k or 200k resistors, you can 
  498. re-form a number of caps all at once.  Measure the voltage on the caps as 
  499. time goes on with a high-input-resistance meter (VTVM or solid state 
  500. DVM).  Allowing an electrolytic to idle with a small leakage current of 1 
  501. to 5 ma won't hurt it, so if the thing re-forms to it's limit during the 
  502. night after you've left it on the re-former, no harm is done.
  503.  
  504. Most electrolytics in good health will leak at a voltage from 125 to 200 
  505. percent of the continuous rating.  If the leakage voltage is only a little 
  506. above the needed circuit voltage, or is below about 110 percent of the 
  507. cap's rating, then you can excpect it to not live too long.  New axial 
  508. lead caps are fairly cheap, and are good peace of mind in my opinion.
  509.  
  510. (I didn't have a separate power supply.  What I did was disconnect B+
  511. from the caps and feed the rectifier output through 100K resistors to
  512. each section.  With a 670VCT plate winding, and only a few ma. current
  513. draw, an 80 will come very close to delivering 500 volts peak (1.41*370
  514. is a little over 500.  Once the caps settled down, I put 20K's in the
  515. circuit to pull them up even further---they had about 480 volts on them
  516. at the end).  
  517.  
  518. Q.  What about testing other caps?
  519. A.  This is also from Roy Morgan.
  520. PAPER COUPLING CAPS:
  521.  
  522. Test interstage coupling caps (e.g. from an audio driver tube to the grid 
  523. of the output amp tube) by measuring the dc voltage at the grid  (across 
  524. the grid resistor if it's not going to ground).  Use a high-impedance 
  525. voltmeter like a VTVM or DMM.  If it's above zero, you need a new cap!  
  526. The vast majority of paper caps from the 30's through the 60's are at 
  527. least moderately leaky now.  Your tubes will thank you with long life for 
  528. replacing these caps.  Ceramic caps have indefinite life expectancy, as do 
  529. good quality modern film caps.
  530.  
  531. You can do this kind of testing while you are re-forming the filter caps 
  532. in-circuit.  The tubes are off, and will not be harmed by excessive plate 
  533. current while you find all those leaky paper caps.  The voltages across 
  534. them will be higher than  normal running conditions, because the driving 
  535. stage is not drawing any plate current.
  536.  
  537. SCREEN BYPASS CAPS:
  538.  
  539. With B+ applied and the tube pulled or set off, the voltage at the screen, 
  540. again measured with a high-impedance voltmeter, should be the full B+ or 
  541. value at the other end of the dropping resistor.  If not, the cap is 
  542. leaking.
  543.  
  544. LOOSE CAPS:
  545.  
  546. Set your high-impedance voltmeter to a high-enough range and clip one end 
  547. of the cap to the DC probe and connect (carefully) the other end to a B+ 
  548. supply corresponding to the rating of the cap.  The meter will jump up 
  549. briefly and then settle down toward zero.  Analog meters (VTVM's) are good 
  550. for this because you can watch the movement of the needle.  Once the 
  551. reading settles, any indication much above zero indicates leakage.  A 
  552. quick ohms-law estimate with the input resistance of you meter will give 
  553. you a value for the leakage.  DVM's are often 10 megohms.
  554.  
  555. Q.  I looked under my radio and there are a lot of parts with several
  556. color markings on them but no printing.  What does this mean?
  557.  
  558. A.  There has been a color code for marking part values since the early
  559. 1930s.  The numbers are always the same:
  560. Black    = 0
  561. Brown    = 1
  562. Red    = 2
  563. Orange    = 3
  564. Yellow    = 4
  565. Green    = 5
  566. Blue    = 6
  567. Violet    = 7
  568. Grey    = 8
  569. White    = 9
  570. There are several mnemonic sentences for remembering this series, some
  571. lewd, some not.  "Bad Boys Ruin Our Young Girls Behind Victory Garden
  572. Walls" is one of the politer versions.  
  573. Resistor markings:  early-mid 30's was "body-end-dot" where the
  574. resistor body was the first significant digit, one end was the second
  575. digit, and a dot in the center of the body was the multiplier.  After
  576. about 1935, resistors were marked with color bands; the first
  577. significant digit is the band nearest one end.  Silver is used to
  578. indicate 10% tolerance; Gold, 5%.  These are either on the other end of
  579. a body-end-dot resistor or a fourth band on band-marked resistors.  The
  580. scheme is simple to decipher: a resistor marked yellow-violet-green is
  581. 47 mulplied by 10 to the 5th (100,000), or 4.7 megohms.  
  582.  
  583. Mica and molded paper capacitors, in little rectangular plastic
  584. packages, used the same color values, but there were about twenty
  585. different schemes for locating the dots, and most of them use six dots,
  586. with three or four giving the value.  These can be a nightmare to
  587. decipher.  Generally, either the first or second dot in the top row is
  588. the first significant figure, and either the rightmost dot in the top
  589. row or the rightmost dot in the bottom row is the multiplier.  The size
  590. of the capacitor (bigger values are physically bigger) and the circuit
  591. application will give a clue as to the approximate value.  The left
  592. bottom dot generally gives the voltage rating in 100s of volts (red is
  593. 200; green, 500), and the center bottom dot generally gives the
  594. temperature characteristic.  The left top dot may be a significant
  595. figure or may be a type indicator.  Some types have six dot positions,
  596. but one or more with no marking, which may mean "not used" or "brown." 
  597.  
  598. Knowing the series of standard values for resistors and capacitors can
  599. help in deciphering color codes.  These were changed during WW II.
  600. Prewar 20% resistors (no tolerance color) were 1000, 1500, 2000, 2500
  601. ohms, etc.  Postwar were 1200, 1800, 2700, 3300, 3900, etc., replacing
  602. the old 0/5 scheme with approximately 20% jumps in value.  Mica
  603. capacitors in old radios were generally 50, 100, 150, 200
  604. "micromicrofarads" (picofarads---term did not come into use until the
  605. early 1960's in the US).  Molded paper capacitors are generally in the
  606. 1000 pf. (0.001 microfarad) to 10000 pf. range, with 0/5 as second
  607. figures.  Postwar production switched to 12, 18, 22, 27, 33, 39 as
  608. significant figures, although the old scheme was still commonly used.  
  609.  
  610. Wattage ratings of resistors in different package sizes have been
  611. revised several times, always increasing the rating for a given package
  612. size.  When replacing resistors, modern 1-watt metal film resistors
  613. generally are about the right physical dimensions for older 1/4, 1/3,
  614. and 1/2 watt resistors.  Values should be derated 50%; that is a 1 watt
  615. resistor should calculate to a dissipation of 1/2 watt or less in a
  616. circuit.  
  617.  
  618. An overstressed resistor will overheat, and discolor its color bands,
  619. sometimes very deceptively.  In particular, the red and orange
  620. multipliers may look brown, and it may require inspection with a
  621. magnifier to see that the center of the resistor is charred.  Any
  622. resistor that looks as though it has been heated to the point of
  623. charring or discoloring its markings should be replaced .  Also, some
  624. compositions used for composition resistors were unstable over time,
  625. and a resistor that looks perfectly good and is in a circuit location
  626. where overstress is nearly impossible may be wildly out of tolerance.  
  627. Use an ohmmeter to check, but check your ohmmeter against some
  628. known-good new resistors of similar value.  
  629.  
  630. Typical resistor failures:
  631. 240 ohm 1 watt cathode resistor for a 7C5---looks like it might have
  632. gotten warm, colors still normal, actually is 150 ohms.  Inspection
  633. with a magnifying glass after removal found more signs of overheating
  634. on a side that was not visible with the resistor soldered in place.  
  635. Failing "low" like this is not common, and generally comes from using a
  636. resistor with too low a wattage rating for the application.  The
  637. coupling capacitor to the 7C5 grid was leaking, pulling the grid up
  638. enough to over-dissipate the resistor.  Oddly enough, the tube survived.
  639.  
  640. 240 ohm 1/2 watt screen resistor for a 6K7.  This was found on visual
  641. inspection, connected to a replacement bypass capacitor in a
  642. suspicious-looking repair.  Ohmmeter showed about 10K ohms, and the
  643. circuit location should have a 2K ohm resistor.  Closer
  644. inspection after removal disclosed a charred center which had turned
  645. the red multiplier brown.  This resistor was originally 2400 ohms, used
  646. to replace a 2K.  
  647.  
  648. 33K 2 watt screen resistor for a 6BA6.  The screen bypass capacitor was
  649. shorted, "killing" the set.  Ohmmeter showed about 250K.  This resistor
  650. showed no signs of distress.  A shorted bypass capacitor often takes
  651. out the resistor in the circuit, but a further check in this radio
  652. showed about 2/3rds of the resistors over 20% high, some as much as
  653. twice the value, even though they were not discolored.  It got 100%
  654. resistor replacement.  
  655.  
  656. A resistor that is physically broken generally has been subjected to a
  657. short circuit condition that overheated it until it exploded.  Look for
  658. a hard short in the circuit.  
  659.  
  660. Q. My old radio has a lot of tubes covered with wax, and some of the wax
  661. has melted out and is on the bottom of the cabinet.  What should I do
  662. about this.
  663.     A.  These are inexpensive wax-impregnated paper-dielectric
  664. capacitors.  They were notorious, even when fairly new, for developing
  665. opens, shorts, intermittents, high dissipation, and tend to be rather
  666. fragile as well, particularly when soldering around them.  Melted-out
  667. wax is common, and may be only the result of heat developed under a
  668. chassis in normal operation.  From reliability and other engineering
  669. points of view, replacing all of them with newer capacitors of other
  670. types is part of a refurbishment/overhaul.  Some collectors feel that
  671. 40-60 year old capacitors are "survivors," that wholesale replacement is
  672. unwarranted.  Also, there are two schools of thought on replacing
  673. components with others that are very dissimilar-looking, even in areas
  674. that are not normally visible when a radio is installed in its cabinet.
  675. A few restorers go so far as to melt the wax out of old capacitors,
  676. remove the foil-paper "innards," install a new capacitor, and refill the
  677. body with wax.  Other restorers feel just as strongly that consistent
  678. appearance is more important, and that 100% replacement with no attempt
  679. to disguise the appearance of new components is to be preferred.  Alfred
  680. Ghirardi, in "Radio Physics Course," has a lengthy discussion of
  681. failure modes of these capacitors, and states an expected service life
  682. of 10,000 operating hours.  
  683.     Whether to do a wholesale replacement or not is a decision
  684. you'll have to make yourself, and whether to use modern radial-lead
  685. components or to try to find lookalike replacements or disguise the new
  686. ones, also has no uniform consensus.  Your radio may not give you much
  687. choice about wholesale replacement.  If you find more than one or two
  688. bad ones, or if the set has mysterious ills, parasitics, or poor
  689. performance, or is intermittent, 100% replacement is indicated.  If the
  690. item you are repairing is "blue collar" or "high tech," 100% replacement
  691. with obviously new good-quality components seems to be preferable.  By
  692. "blue collar," I refer to test equipment and items such as Hammond
  693. organs and studio equipment that worked for a living.  By "high tech," I
  694. mean good communications receivers and genuine high-fidelity equipment.
  695. Many of these items used higher quality components originally.  
  696.     One item that has complete consensus is quality of workmanship.
  697. You will want to learn how to remove component leads completely, clean
  698. up old terminals, and make neat new solder joints.  
  699.  
  700. Q.  I found an RCA model 630 ten inch TV set at a flea market.  The
  701. power cord is shot, and when I pulled the chassis out, I found the wires
  702. to the switch appeared to have had the insulation burned off.  I found
  703. that the 5U4 plates were melted together.  I put in a new 5U4 and
  704. plugged the set in, but it doesn't do anything---no picture, no sound.
  705. What should I do now?
  706.  
  707. A.  First of all, a TV set draws substantially more power than a
  708. radio.  Do yourself a favor and install a fuse in the primary power
  709. wiring to the switch.  Use a slow-blow fuse rated at about 150-200% of
  710. the set's power consumption.  For a set drawing 250 watts, a 4 amp
  711. should give reasonable protection.  
  712.     On a 630, there is a black box mounted on the left rear of the
  713. set, with some power resistors inside.  Open the box and check the
  714. resistors.  These are back-bias resistors, in the B- circuit.  If they
  715. are open, check all the filter caps.  Replace the resistors, if
  716. necessary.
  717.     Bringing up an old TV takes some care, and the order in which
  718. you check things out is important.  As with all old electronics, assume
  719. that it has several things wrong with it.  Check that the CRT heater is
  720. continuous (ohmmeter)---you should be able to see it glow when you turn
  721. the set on.  The first thing to fix is the power supply.  Once you have 
  722. good B+, and all the tubes are lit up, do you have a raster?  If not, 
  723. check the horizontal oscillator and amplifier.  Note that the horizontal 
  724. amplifier has very high voltages in it, and that some faults may cause 
  725. these high voltages to appear where they shouldn't be.  Don't go probing 
  726. around in the horizontal circuit with the set turned on.  Horizontal
  727. amplifiers on magnetic deflection sets ran with voltage and current
  728. levels appropriate for a transmitter, and several postwar sets continued
  729. to use the 807 beam tetrode as a horizontal amplifier tube, rather than
  730. one of the purpose-built tubes.  Shut the set off, connect your probes, 
  731. then turn the set on, take your readings, then shut the set back off again.
  732. Don't touch anything in the set without first assuring that it is shut
  733. off, then touch an insulated probe connected through a 1K resistor to
  734. ground to all of the terminals in the circuit to assure that there isn't
  735. a high voltage charge somewhere.  If the horizontal circuits are OK, the
  736. 1B3 high voltage rectifier filament will glow.  Make sure that the high
  737. voltage cable isn't shorted somewhere, and that there isn't a lot of
  738. dust or crud to bleed off the high voltage---problems here are usually
  739. pretty obvious in the dark, where you can see corona discharges, arcing,
  740. and other leakage problems.  Unless you have equipment of measuring
  741. 10KV, you can't measure the high voltage directly, but if the 1B3
  742. filament is lighting, and the flyback plate winding to the 1B3 is not
  743. open, you probably have high voltage.  If you have high voltage, and the
  744. tube does not show any light (this may be a spot or a line, rather than
  745. a raster), check the CRT grid-cathode bias voltage---once again, keeping
  746. hands completely away from the CRT socket unless the set is turned off
  747. and you've grounded terminals through 1K.  The brightness control should
  748. be able to swing the voltage back and forth from about -20 to -60 volts.
  749. Check grid 2 voltage---should be around 250.  
  750.     If you have a horizontal line on the CRT, you are not getting
  751. vertical deflection.  Check that the oscillator is oscillating, that the
  752. output stage is operating.
  753.     Once you have a raster, then you can start debugging any
  754. problems in the video and audio circuits.  Prewar and early postwar TV
  755. sets trapped the audio right behind the tuner and used separate IF
  756. strips for video and audio.  Later sets use "intercarrier" IF's, with
  757. one IF strip and a sound trap at the end of the IF chain.  In either
  758. case, "raster, no picture, no sound" means that the problem is between
  759. the tuner and the sound trap.  "Picture, no sound," or "sound, no
  760. picture" means the problem is after the sound trap.  Don't fuss with the
  761. tweaks on the IF strip (strips) unless you have the proper equipment and
  762. instructions for doing an alignment.  Unlike most radios, these are
  763. stagger-tuned, and you don't just "tweak them up" for best performance.
  764. The video comes from a conventional AM detector and a "high fidelity"
  765. voltage amplifier, connected to the CRT cathode.  Note that the bandpass
  766. of the video amplifier is very wide, and the term "video amplifier" has
  767. become a generic term from a wideband untuned amplifier.  The audio is
  768. through a conventional ratio detector and single-ended audio amplifier
  769. to a (incredibly cheap setup for something that cost $400 in '46) small 
  770. speaker.   
  771.     One fairly standard complaint is loss of raster sync.  If the
  772. tubes are OK, this is generally the paper capacitor bugaboo at work.
  773. Loss of both horizontal and vertical means that the coupling out of the
  774. video amp has a problem.  Horizontal sync comes from differentiating the
  775. video signal, and vertical sync from integrating the double-speed
  776. interlace "trick" pulses that ride on the "pedestal" portion of the
  777. video signal (the vertical sync portion).  
  778.     These are some basic things about forties TV sets.  Note that
  779. the CRT's on early magnetic deflection sets had offset guns and "ion
  780. trap" magnets.  This was to prevent burning a spot in the center of the
  781. CRT.  Around 1948, the aluminized phosphor coating, which was impervious
  782. to ion burns, went into production, eliminating the need for offset
  783. guns.  If the ion trap is misadjusted, the electron beam won't be aimed
  784. at the phosphor screen properly, so the raster will be dim or
  785. nonexistent, or have "neck shadows" at the edges.  This, like the IF
  786. tweaks, another "if it's working, don't fix it."  Electrostatic
  787. deflection sets that used tubes like the 7JP4, did not have ion burn
  788. problems, so are mounted with nothing on their necks.  These sets also
  789. did not require transmitter-like power for horizontal deflection, so did
  790. not have high voltage derived from the horizontal circuit.  Instead, a
  791. separate RF oscillator was used.  CRT circuits in electrostatic
  792. deflection sets are quite similar to oscilloscope CRT circuits.  
  793.     There are several books on servicing television sets that
  794. generally apply to forties sets, although they are generally oriented
  795. toward later sets.  Compared to later sets, most forties TV sets were
  796. powered through transformer supplies, did not have any tricks like B+
  797. boost.  
  798.  
  799. Q.  My radio plays, but the audio is distorted.  Announcers sound like
  800. mush-mouths, and music sounds as though gravel is rattling in the
  801. instruments.  I checked it with another speaker, and it sounds just as
  802. bad.
  803.  
  804. A.  The most common causes of distortion are in the power amplifier
  805. circuit.  
  806. (Note that in the following I am assuming class A or AB1 operation,
  807. where tubes do not draw grid current.  If the grids of your power
  808. amplifier tubes are driven by power tubes, such as a 6N7 or 6V6's, most
  809. of the following applies to operation at low output).  
  810.  
  811.     1.  Check that the coupling cap (or caps, in the case of
  812. push-pull) are not leaking DC from the preceding stage and pulling the
  813. output tube grid high.  Most circuits use a 180K to 500K grid leak to
  814. ground and a .05 or .1 microfarad coupling cap.  At low-moderate audio
  815. output, there should be no measureable DC voltage across the grid leak
  816. resistor.  Check the grid leaks themselves for proper value and good
  817. connections (typically to ground).  Wax paper coupling caps here are
  818. notorious for giving problems, and are candidates for replacement even
  819. if they appear to be good. The tube itself may be developing excess gas
  820. current in the grid circuit.  Disconnect the coupling cap, turn the set
  821. on, and make sure there is no voltage developed across the grid leak.  If
  822. there is, replace the tube.  Note that most tube testers won't disclose
  823. this problem.   With larger tubes (6V6, 6L6), replacement tubes made
  824. after the mid-70's often had poor gas current characteristics, and some
  825. designs were built with higher-value grid leak resistors than specified
  826. by the manufacturers on the assumption that replacements would "never be
  827. that bad."  Most beam tubes specify a maximum impedance in the grid
  828. circuit of 500K for cathode bias, 100K for fixed bias operation.  
  829.  
  830.     2.  Check the value of the cathode resistor.  Be careful here,
  831. because a resistor that has overheated may not only have changed value,
  832. but have charred the color bands so that they look like a very different
  833. value resistor.  If the circuit uses a cathode bypass capacitor (usually
  834. an electrolytic, 20 mfd. 25 volt typical), check that it isn't leaking
  835. current, and check that it has capacitance.   
  836.  
  837.     3.  Check grid bias with the set running.  Proper bias for
  838. various tubes can be estimated from tabular data in tube manuals, and
  839. ranges from around -7.5 volts for a small high-gain beam pentode like a
  840. 50L6 to around -60 volts for a large low-gain triode like a 2A3.  
  841.  
  842.     4.  On a push-pull output stage, check that both sides are
  843. operating.  An easy check is to jumper across the grid leak resistor
  844. with a clip lead, and see if things change.  If jumpering one input
  845. kills the audio, the other side is inoperative.  Prime things to suspect
  846. if one side is dead are the power tube on that side, open transformer
  847. plate winding (no B+ on that tube), open coupling cap, or problems in
  848. the voltage amplifier ahead of the output stage.  
  849.  
  850.     5.  If you haven't found the problem yet, check the quality of
  851. the audio coming out of the preamplifier stages.  
  852.  
  853.     6.  DC imbalance can cause problems in push-pull circuits.  Most
  854. old radios don't have any place to measure this.  You can wire 100 ohm
  855. resistors into the plate circuits, in series with the output
  856. transformer, and measure the quiescent DC voltage across them.  For most
  857. old radios, a 20% imbalance is tolerable.   Keep in mind that the
  858. voltage developed across a cathode resistor is total cathode current,
  859. both screen and plate, and that a common cathode resistor in a push-pull
  860. circuit is looking at the effects of two tubes simultaneously.   
  861.  
  862. Q.  I've got an "All American Five" 50L6 radio that has new filter caps,
  863. but the hum that comes out of the speaker is really out of sight.  I can
  864. hear it in the next room when the volume is so low I can't really hear
  865. the station it's tuned to.  I know these sets hum, but should it be that
  866. bad?  All the tubes test good on a mutual conductance tube tester.  
  867.     A.  No---you've probably got a very common tube fault that a
  868. tube tester doesn't detect, heater-cathode leakage, probably in the
  869. 50L6.  In these sets, the low end of the 50L6 heater is about 38 VAC 
  870. above ground, and the high end, up at 88 volts.  What you are getting is
  871. AC on the cathode, and the only real solution is a 50L6 that doesn't
  872. have heater-cathode leakage.  12SQ7's can also have this problem,
  873. although they are always wired at the ground end of the heater string.
  874. The only real diagnostic is to scope the cathodes of both tubes.  
  875.     One item that aggravates this situation is that many "All
  876. American Five" sets had no bypass capacitor across the power amplifier
  877. cathode bias resistor.   Hanging a 50 mfd. 50 volt cap here often will
  878. improve set performance and reduce hum, although it won't solve a
  879. serious case of leakage.  
  880.     Before trying to diagnose hum problems, particularly in a series
  881. string set, try turning the plug to the wall socket around the other
  882. way, to reverse the polarity of the chassis.  Many of the older 300 ma.
  883. series string sets were very sensitive to primary power polarity, and
  884. would have very loud hum if the power plug were connected the wrong
  885. way.
  886.  
  887. Q.  What sort of tools and test equipment do I need.  
  888.  
  889. A.  A 20,000 ohms/volt multimeter is indispensible. They are relatively
  890. inexpensive, and modern multimeters have protection circuits in them.
  891. You can trouble-shoot and fix almost anything discussed in this
  892. newsgroup with a multimeter and some knowledge of circuit theory.  Many
  893. prefer an analog meter with a needle over digital.  You can watch the
  894. needle move and see what's happening.   
  895.  
  896. While not "test equipment," tools for unsoldering and soldering
  897. components and wire are also mandatory.  Soldering is discussed in
  898. another FAQ question.
  899.  
  900. Other small hand tools include screwdrivers, allen wrenches (for knobs
  901. with setscrews), nut drivers, and small diagonal cutters and
  902. needle-nosed pliers.  There is only one kind of tool, a good quality
  903. tool.  Buy the best.  They'll last forever, and do their jobs well.
  904. Don't buy cheap knucklebusters.  They are hard to use, will make
  905. scratches, bend, and break, and scar up the work.  Buy the best---many
  906. of the good tool manufactures have sold the same tools for over fifty
  907. years, and many of us use tools that old today.  
  908.  
  909. Beyond the basics are the following:
  910.  
  911. a.  Oscilloscope.  This has become the primary instrument for use in
  912. electronics work of all sorts.  While they were not commonly used for
  913. radio repair in the 1930's and '40's.  There are a great variety of
  914. scopes, ranging from the old relaxation oscillator sweep type used in
  915. the thirties (and sold by Heath as late as the 70's) to the very latest
  916. solid state scopes with triggered delaying sweep and multiple trace
  917. vertical inputs.  Almost any scope that works is fine for working on old
  918. radios and vacuum tube amplifiers.  While you can get old vacuum tube
  919. scopes for very low prices, keep in mind that you may find yourself
  920. trouble-shooting and fixing it.  
  921.  
  922. b.  RF signal generator.  Once again, these come in many sizes and
  923. shapes.  These are used for aligning tuned circuits (RF and IF
  924. amplifiers).  For an AM-shortwave radio, you need 100 kc. to around
  925. 15-20 mc, with AM modulation capability, and for FM, you should have
  926. 88-108 capability as well.  A sweep signal generator (i.e., able to
  927. swing the frequency back-and-forth over a small range electronically,
  928. with a voltage output to drive an oscilloscope horizontal amplifier) and
  929. a suitable scope are very nice to have but not mandatory.  
  930.  
  931. c.  Tube tester.  The value of tube testers as a primary diagnostic tool
  932. tends to be overrated, but a good mutual conductance tester (Hickock
  933. made several) can be of value if it is used appropriately.  Cheap "tube
  934. checkers" will test filaments (an ohmmeter will do as well) and whether
  935. the tube conducts or not, and may detect hard short circuits (these do
  936. happen).  A Tektronix 570 curve tracer (a specialty oscilloscope that
  937. gives graphic displays of tube characteristics) is the ultimate in test
  938. devices.  However, the ultimate "tube tester" is the equipment in which
  939. the tube is used.  The function of tube testers, more than anything
  940. else, was to sell replacement vacuum tubes.  And many really nasty
  941. tube-related problems will only show up in the socket in the equipment
  942. where they are supposed to function properly.  
  943.  
  944. If you have a good scope, multimeter, and signal generator, and know how
  945. to use them, you have all the tools you need for radio work.  Here are
  946. some other items, some of which were popular as radio shop tools, and
  947. some of which aren't primarily test equipment.   
  948.  
  949. d.  Signal analyzer, signal tracer.  These were very popular in radio 
  950. shops.  They are an AF amplifier, small speaker, and a diode detector 
  951. that can be switched in and out of the probe circuit---in essence, a
  952. small radio without any tuned circuits.  If signal is getting into the
  953. antenna, you can probe each stage and hear it, and quickly locate a
  954. "dead" or "distorted" stage.  
  955.  
  956. e.  Condenser tester.  Also "radio shop" stuff from the 1930-50 era.  
  957. An inexpensive L-R-C bridge with an electronic oscillator.  Used
  958. properly, it can be a handy tool.  I use the term "condensor" because
  959. it was the standard term for a "capacitor" in the US until the late
  960. 1950's.  
  961.  
  962. f.  VTVM (stands for "Vacuum Tube Voltmeter").  The virtue of these is
  963. the high input impedance (generally megohms) and their ability to
  964. measure resistances into the megohms range.  Largely supplanted by
  965. oscilloscopes, which draw a picture of the signal, but of value today
  966. for their ability to measure high resistance.  
  967.  
  968. g.  Grid dip meter.  This is a small oscillator that comes with a set of
  969. plug-in oscillator coils that can be poked into tuned circuits.  They
  970. rely on the fact that a resonant circuit near the oscillator coil will
  971. cause the grid current of the oscillator tube to drop, hence "grid-dip."
  972. A very simple and handy little device, though generally used with things
  973. like transmitters that have to be tuned before power is applied.  Since
  974. they oscillate, they are also a fine "poor man's signal generator."  
  975.  
  976. There were several specialty houses in the US in the 1930-50 era that
  977. built very good measurement equipment.  I'll mention them by name:
  978.  
  979. Boonton Radio, built Q-meters and R-X bridges.  These measure the
  980. inductance and other characteristics of RF coils and tuned circuits.  
  981. Generally used to support coil design efforts.  The British Marconi
  982. Q-meters are excellent as well.  
  983.  
  984. Measurements Corp.  Built very nice signal generators, much higher
  985. quality than those from repair equipment manufacturers like Hickock.  
  986.  
  987. General Radio (Cambridge, Mass.).  This company moved to the suburbs in
  988. the late 1950's and is now known as Genrad.  Their 650 impedance bridge
  989. was the general use DC/400 cps L-R-C bridge.  It used a small battery
  990. and a 400 cps "hummer" (a small vibrator) to generate AC for measuring
  991. impedance of things like audio transformers.  Over the years, General
  992. Radio built a broad line of devices, primarily for engineering use, only
  993. some of which are applicable to radio electronics.  
  994.  
  995. Guildline of Canada.  I mention them because they built some of the very
  996. best calibration standards.  Their potentiometers and other products are
  997. not only "not test equipment" but can easily be damaged if used for
  998. testing things.  The proper use of such equipment is calibration of
  999. working equipment, and the appropriate place for it is a calibration
  1000. shop.  
  1001.  
  1002. While I mention equipment common in the US, I am familiar with products
  1003. of Marconi in England, who built engineering support products similar to
  1004. the Boonton, Measurements, and General Radio products.  I believe that
  1005. Telefunken, Phillips, and Thompson-CSF (spelling?---French company) also
  1006. built and sold similar equipment.  The US stuff often shows up at things
  1007. like ham swapfests, and is bought and sold by several companies, notably
  1008. Tucker, of Dallas, Texas.  
  1009.  
  1010. Q.  My radio is supposed to have 295 volts on the screen of the 6L6
  1011. amplifiers.  I read 303.5 on my digital voltmeter.  Is something wrong?
  1012.  
  1013. A.  Yes, both your expectation that the screens are supposed to read 295
  1014. volts, not 295 +/- 20%, and that your DVM is precise just because it
  1015. gives you a lot of digits.  When was that DVM last calibrated (or was it
  1016. ever calibrated) against a known standard of some sort?  
  1017.  
  1018. Most shop test equipment is wildly inaccurate to begin with, and has had
  1019. enough use and abuse (and time) since last checked that you can't trust
  1020. the readings at all.  At best, they will tell you "around 300 volts" or
  1021. "around 455 Khz" unless you have some way to check against standards.
  1022. Don't trust anything to be telling you other than "approximately" unless
  1023. you have had it checked against standards recently, know what accuracies
  1024. you can expect, and things that can affect accuracy.  Most major cities
  1025. have services which have standards against which to check test
  1026. equipment, and if you have something like a GR 650 bridge that is
  1027. working properly, it may be worth the tariff to have it's calibration
  1028. checked by one of these shops.  
  1029.  
  1030. When selecting test equipment, keep in mind that that nice old Tek scope
  1031. may have 35 or 30 tubes and 50 adjustments, and pose much more of a
  1032. maintenance problem than any radio.  
  1033.  
  1034. Q.  I don't trust the calibration of my instruments?  What can I use to
  1035. check them?
  1036.  
  1037. A.  There is a good frequency standard available for free: WWV, which
  1038. broadcasts on 5, 10, and 15 Mhz.  If you have a signal generator with a
  1039. crystal calibration oscillator, you can tune in WWV on a shortwave
  1040. receiver, tweak the crystal tank circuit, and have a fairly good
  1041. reference to WWV for other frequencies----though it's a long stretch
  1042. from 5Mhz to 455 Khz.  Fresh dry batteries generally are fairly close to
  1043. their nominal voltages, and an automobile battery that is fully charged
  1044. is a first cut "standard" 12.6 volts.  Accurate voltages above that are
  1045. hard to find in the basement workshop.    Ohmmeters tend to be wildly
  1046. inaccurate, but you can measure a bunch of resistors of different values
  1047. to get "somewhere near."  
  1048. (Faq editor note:  other countries have frequency-standard time
  1049. stations; if someone familiar with them could E-mail me the information,
  1050. I will include it here).
  1051.  
  1052. The rule of thumb is that two-figure accuracy is readily achievable, and
  1053. more than what is needed for service work.  However, if you are using
  1054. flea-market test equipment, it may have been discarded or surplussed
  1055. because it could not be calibrated, or may not have been checked and
  1056. calibrated for thirty or forty years.  
  1057.  
  1058. Q.  I tried to use a Tek scope to trouble-shoot my AC-DC set, but when I
  1059. connected the probe ground, I got sparks and burned out the wire.
  1060. What's wrong?
  1061.  
  1062. A.  US AC-DC sets typically have one side of the line connected directly
  1063. to chassis ground.  Some European sets may also have a direct connection
  1064. between one side of the supply mains and the chassis.  Virtually all US
  1065. test equipment built over the last 40 years uses a three-prong plug with
  1066. a direct connection between the ground prong and the test equipment
  1067. chassis.  What happened here is that the radio was plugged in with the
  1068. high side of the line connected to its ground, and you connected the
  1069. ground strap across the line voltage.  While in US power distribution
  1070. systems, the "neutral" wire is connected to earth ground at the
  1071. distribution panel, grounding the line neutral at the radio may cause
  1072. currents to circulate in the neutral-ground circuits (ground loop).  
  1073.  
  1074. The best way to avoid a shock hazard with an AC-DC set is to use an
  1075. isolation transformer.  It is possible, but not recommended, to "float"
  1076. the test equipment ground by using a two-prong "cheater," but this may
  1077. cause other problems.  Plugging the set in so that the grounded side is
  1078. neutral may also work, particularly if you use a .01 mfd or larger cap
  1079. in the ground circuit to the scope.  However, with any method other than
  1080. an isolation transformer, the scope and the radio may have some voltage
  1081. between them, posing a shock hazard as well as problems making
  1082. measurements.  
  1083.  
  1084. AC-only sets were often connected with a .02 mfd cap from each side of
  1085. the AC line to the chassis to provide an AC reference ground between the
  1086. chassis and the AC line.  If either of these capacitors is shorted, the
  1087. chassis is directly connected to one side of the line.  Find these caps
  1088. and check them before doing any trouble-shooting.  
  1089.  
  1090. Q.  I want to fix my old radio myself, and have never used a soldering
  1091. iron before.  What do I need to do?  
  1092.  
  1093. A.  Soldering equipment for radio work is discussed in section 8 of the
  1094. FAQ.  
  1095.  
  1096. Q.  Replacing all those capacitors is a lot of work.  Somebody told me
  1097. that I could just clip the leads and solder new caps to the old leads.
  1098. That sounds a lot easier.  Should I do that?
  1099.  
  1100. A.  Going back to Frye's "Mac's Service Shop," a column that appeared in
  1101. the old "Radio News" in the 1940's, a proper repair is to make the radio
  1102. "like new," using the methods that were used to build it originally.
  1103. The Yiddish term, "schlock," was invented for folks who do things like
  1104. clip out old parts and solder new ones to the leads.  Yes, removing
  1105. solder from terminals and prying the ends of tightly-wrapped leads open
  1106. so that you can remove an old part is hard work, and it will take a
  1107. while to learn to do it with any ease.  Take those old components
  1108. completely out, clean off the terminals, and install the new components
  1109. neatly.  In many cases, particularly if you are replacing wax paper
  1110. capacitors with axial-lead mylars, you will find the old leads bent
  1111. around quite tightly to connect one end of the capacitor to the nearest
  1112. ground that could be reached.  The new capacitors are much smaller, and
  1113. may install much more neatly, particularly if an appropriate ground
  1114. point is nearby for bypass caps.  
  1115.  
  1116. If you take pride in good workmanship, you'll end up with a set that
  1117. works well, isn't a fire hazard, and doesn't have mysterious squawks and
  1118. squeals.  Sloppy workmanship is a red flag to anyone who looks at the
  1119. radio---it says that there is probably extra trouble installed by
  1120. whoever did the poor work.  And, most of the time, investigation shows
  1121. miswires, wrong-value components, and a host of other problems.  
  1122.  
  1123. Q. I have an early 1930's radio and want to replace the wax paper
  1124. capacitors, but want to keep the chassis looking original.  Where can I
  1125. get look-alike wax paper caps?
  1126.  
  1127. A.  The manufacturers who made these discontinued them years ago.  You
  1128. will probably find repairs from the 1946-70 era in old radios using
  1129. paper capacitors molded in plastic, and even these are difficult to find
  1130. nowadays.  While recent axial lead caps with mylar and other plastic
  1131. dielectrics work well, as long as the voltage rating is adequate.  
  1132. Generally, 400 volt caps will work, but 600 or 630 volt caps are safe
  1133. in any set with an 80 or 5Z3 rectifier.  However, they don't look
  1134. anything like the old axial lead capacitors.  
  1135.  
  1136. It is possible to melt the wax out of old capacitors, salvage the
  1137. cardboard sleeves, and install new axial lead caps inside.  While
  1138. axial-lead caps are somewhat hard to find, and tend to be expensive,
  1139. they are still made, and are usually small enough to fit in the old
  1140. cardboard sleeve.  
  1141.  
  1142. Dan Schoo, who does this type of restoration regularly, kindly wrote up
  1143. a procedure for salvaging the old sleeves and putting new caps inside,
  1144. and made it available for inclusion in the faq.  Here it is:
  1145.  
  1146. Rebuilding Wax Filled Paper Capacitors
  1147. by Daniel Schoo
  1148. From: schoo@fnal.gov  (Dans Cockatoo Ranch)
  1149.  
  1150. A paper capacitor is a type of capacitor that was used
  1151. extensively in radios from the thirties through the fifties. They
  1152. are made of wax impregnated kraft paper and two thin metal foils
  1153. cut into long narrow strips. The foils were placed one on each
  1154. side of the kraft paper and rolled up along the long dimension
  1155. into a rod shaped assembly. The foils were skewed such that they
  1156. extended a little past the paper at the ends of the rod, one on
  1157. each end. This provided an electrical connection point to each
  1158. foil over it's entire length. The voltage rating of the capacitor
  1159. was controlled by the thickness of the paper. Thicker paper could
  1160. hold off a higher voltage. The capacity was controlled by the
  1161. surface area of the foils. Longer wider foil wraps would have
  1162. higher capacity. This is why higher voltage and/or higher
  1163. capacitance values would require a larger size for the capacitor.
  1164. The lead wires were attached to the foils extending out from the
  1165. ends of the rod. The entire assembly was then slipped into a
  1166. cardboard sleeve and the sleeve was filled with wax. Later types
  1167. were molded into plastic shells and had paper labels attached or
  1168. were printed with colored bands or text to indicate the values.
  1169. The black band around one end of the sleeve and the words
  1170. 'outside foil' indicate the lead that is attached to the foil
  1171. strip wound on the outside of the kraft paper. This is important
  1172. in some applications and tells the assembler which lead to use
  1173. during construction. Paper capacitors were used for higher
  1174. voltages at medium to small capacities. The voltage ranges are
  1175. usually from 100 to 600 volts and from .0001 to 1 microfarad in
  1176. capacity. They typically fail by becoming leaky and allowing DC
  1177. current to pass.
  1178.  
  1179. The purpose of rebuilding an old type paper capacitor is for
  1180. appearance only. When restoring an old radio to operable
  1181. condition, some owners desire to keep the appearance of the
  1182. components under the chassis as close to original as possible.
  1183. When certain components fail such as capacitors, it is not
  1184. possible or even desirable to replace them with original types.
  1185. To keep the original appearance, the old component is taken apart
  1186. and a new one is hidden inside the old shell.
  1187.  
  1188. After you have determined that a capacitor is bad, or if you just
  1189. want to replace one because you have a basic dislike for them,
  1190. remove it from the radio. Begin by melting out the wax potting.
  1191. Wear eye protection and use a heat gun, blow drier or small torch
  1192. with a hot air attachment like a Master Ultratorch. Do not use a
  1193. torch or other open flame on the capacitor as this will apply too
  1194. much heat in a small area and probably cause it to burn. Not much
  1195. heat is required to melt the wax but it has to be steady and even
  1196. to heat up the entire body of the capacitor. Hold the capacitor
  1197. sleeve with a long nose pliers and heat it slowly until all the
  1198. wax has dripped out. Discard the old wax. Some paper capacitors
  1199. have cardboard end disks. For these, the ends of the sleeve are
  1200. rolled inward to retain the disks. Unroll the end crimps and
  1201. smooth them out. Remove the end disks with a small screwdriver.
  1202. After the end disks are out continue to heat the capacitor until
  1203. the rest of the wax is out. After most of the wax has run out,
  1204. hold the capacitor with an insulated pad, grab a lead with a
  1205. pliers and pull the insides out. If the wires come off, push the
  1206. insides out with a small screwdriver. If the insides are stuck in
  1207. the cardboard sleeve, it may be necessary to drill them out. Pull
  1208. out the wire leads and drill a small pilot hole down through the
  1209. center of the capacitor. Drill another larger hole about half the
  1210. diameter of the sleeve. You should be able to dig out the rest of
  1211. the insides with a small screwdriver. Be careful not to puncture
  1212. the sleeve.
  1213.  
  1214. Once the sleeve is cleaned out you can install the new modern
  1215. capacitor. The most difficult part of this is to find a suitable
  1216. capacitor that will fit into the paper shell. You can substitute
  1217. a new capacitor with an equal or higher voltage rating than the
  1218. old one but try to get as close as possible to the original
  1219. capacity. Fortunately many of the modern capacitors are much more
  1220. compact than the old paper ones. Modern capacitors use plastic
  1221. films like polycarbonate, polypropylene, polystyrene, and
  1222. polyester which is also known as Mylar. The most common is Mylar
  1223. and is suitable for many replacement applications. These do not
  1224. degrade with time like paper does and should give years of good
  1225. service. The popular Sprague "Orange Drop" is a Mylar capacitor.
  1226. These are not suitable for use in this application because they
  1227. are designed for printed circuit mounting and the leads are
  1228. radial. This means that they extend out the side of the capacitor
  1229. at a right angle. You must use an axial lead capacitor with the
  1230. leads extending out in line with the capacitor body.
  1231.  
  1232. Slide the new capacitor inside the old sleeve and center it. If
  1233. there is a lot of space around the new capacitor such that it is
  1234. loose you can wrap a few turns of plastic tape around it to build
  1235. it up. Slit the tape down to about a quarter of an inch wide and
  1236. wrap it in a band around the middle of the capacitor until it
  1237. fits snugly in the sleeve. After the new capacitor is centered in
  1238. the sleeve you can fill the ends with wax. You can get beeswax at
  1239. any well stocked hardware store. It comes in small tan blocks
  1240. about three inches square and one inch thick. Cut off a small
  1241. chunk and place it in a small metal can. Prepare the can by
  1242. bending a pour spout into the top edge and make sure it is clean
  1243. and dry. Wear proper eye and skin protection when heating the wax
  1244. just in case it spatters. Heat up the wax slowly with a heat gun,
  1245. a hair dryer or small torch. Remove the heat when all of the wax
  1246. has melted and be careful not to overheat it. If it begins to
  1247. smoke remove the heat immediately. Support the capacitor in a
  1248. vice or tape it to the edge of a table top. When the wax has
  1249. melted thoroughly, pour it slowly into the end of the sleeve just
  1250. up to the edge. If the capacitor had end caps leave enough room
  1251. to reinstall them. When the wax has cooled sufficiently, flip
  1252. over the capacitor and fill the other end. Allow the capacitor to
  1253. cool completely before installing it in the radio.
  1254.  
  1255.                                            V
  1256. Daniel Schoo                             (o o)
  1257. Electronics Design Engineer             (  V  )
  1258. Fermilab, Batavia, Illinois, USA   .......m.m......Dan's Cockatoo Ranch
  1259.                                           vvv
  1260.