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Bauanleitung IV-12 VFD-Uhr Jenny
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Bauanleitung IV-12 VFD-Uhr Jenny Herzlichen Glückwunsch zum Erwerb Ihrer IV-12 VFD-Uhr. Um von vorne herein Erfolg beim Zusammenbau der Uhr zu garantieren ist es erforderlich, einige Grundregeln zu beachten:
Bitte nehmen Sie sich Zeit. Einen Bausatz in Hektik zusammenzulöten, erzeugt letztendlich nur Frust – und die Fehlersuche dauert hinterher dreimal so lange.
Ihr Arbeitsplatz sollte sauber und aufgeräumt sein. Ebenfalls Grundvorrausetzung ist eine helle Ausleuchtung, vorzugsweise mit Tageslicht.
Entsprechendes Elektronikerwerkzeug wie Seidenschneider, Spitzzange und Pinzette sollte sich in Griffnähe befinden,
ebenso ein T8 Torx- oder SW2 Imbus-Schraubendreher für den Zusammenbau. Nur eine temperaturgeregelte Elektronik-Lötstation mit max. 1 mm breiter Spitze
samt entsprechendem (bleifreien) Lötzinn verwenden. Billig-Lötkolben für 10 € haben bei diesem Aufbau nichts verloren!
Für den Funktionstest benötigen Sie ein Multimeter mit einem Messbereich von mind. 50V.
Eine Lupe für das Lesen der Bauteilebedruckungen ist oftmals ganz hilfreich. Bitte halten Sie sich beim Bestücken an die in dieser Anleitung vorgegebene
Reihenfolge. Diese ist erprobt und vermindert auch das Fehlerrisiko.
Zusammen mit dieser Bauanleitung erhalten Sie weiter hilfreiche Dokumente:
Die vollständige Stückliste. Das komplette Schaltbild der Uhr. Einen sehr hilfreichen farbigen Ausdruck der Bestückung im Querformat. Diesen legen
Sie sich am besten gleich parat. Hier sind die Bauteilepositionen sämtlicher Widerstände, der Kondensatoren und der meisten Halbleiter in Farbe ausgedruckt. Bestücken Sie z.B. die vielen 590 Ohm Widerstände, so sehen Sie zuerst unten in der Tabelle nach. Die Widerstände sind in Grün dargestellt. Nun brauchen Sie im Bild oben nur nach der Lage der grünen Widerstände zu suchen und können diese gleich an der richtigen Position auf der Leiterplatte einsetzen ohne z.B. erst lange nach dem „verflixten R20“ suchen zu müssen. Ein nicht zu unterschätzender Vorteil beim Bestücken, vor allem auch von der Zeit her!
Eine ausgedruckte Bedienungsanleitung für Ihre VFD-Uhr. Diese bewahren Sie bitte immer griffbereit bei der Uhr auf.
Sicherheitshinweise: Beim Aufbau, Inbetriebnahme oder bei Messungen und Reparaturen ist besondere Vorsicht walten zu lassen. Die in der Uhr erzeugte Hochspannung kann gefährlich sein. Der Aufbau der Schaltung geschieht auf eigene Gefahr. Die Funktionstüchtigkeit kann nicht garantiert werden, ebenso wenig die Eignung für bestimmte Einsatzzwecke. Der Anwender hat diese Eignung selbst zu überprüfen und zu verantworten. Für Schäden, die während oder als Folge des Aufbaus oder Betriebs entstehen, kann keine Haftung übernommen werden, insbesondere für Schäden, die aus mangelnder Fachkenntnis heraus entstehen. Die Uhr darf nur im geschlossenen, berührungssicheren Gehäuse betrieben werden. Derjenige, der einen Bausatz fertig gestellt oder eine Baugruppe durch Erweiterung bzw. Gehäuseeinbau betriebsbereit macht, gilt nach VDE 0869 als Hersteller und ist verpflichtet, bei der Weitergabe des Geräts alle Begleitpapiere mitzuliefern und auch seinen Namen nebst Anschrift anzugeben. Geräte, die aus Bausätzen selbst zusammengestellt werden, sind sicherheitstechnisch wie ein industrielles Produkt zu betrachten. So, und nun, nach diesen notwendigen Worten legen wir los: Mein Dame, mein Herr, „befeuern“ Sie jetzt Ihren Lötkolben…
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Bitte beginnen Sie zuerst mit den niedrigen Bauteilen, d.h. alle Widerstände und danach die Dioden. Bitte bestücken Sie jetzt noch nicht R6 und D8, sie wären im Weg, wenn Sie später die Elkos bestücken.
Bitte achten Sie bei den beiden Widerstandsarrays auf den weißen Punkt; die Arrays sind sozusagen „gepolt“ und könnten versehentlich falsch herum eingesetzt werden.
Ebenso beachten Sie bitte, dass Diode D8 (die noch nicht bestückt wird) eine UF4003 ist, die sich nur durch ihre elektrischen Daten von den vorhandenen 1N5819 unterscheidet, nicht aber durch ihre Gehäusegröße.
Jetzt bestücken Sie die beiden MC34063A und die TD62783AP sowie den 4511. Alle genannten IC’s werden ohne Fassungen direkt eingelötet. Die beiden MC34063A verlöten Sie bitte zu einer besseren Wärmeabfuhr auf die Leiterplatte auch noch auf der Oberseite. Ebenso bestücken Sie jetzt die beiden IC-Fassungen für die PIC-Prozessoren IC5 und IC6.
Die PICs setzen Sie bitte jetzt noch nicht ein, ebenso bestücken Sie noch nicht die RGB-LED’s; die Alarm-LED LED9 können Sie schon einlöten, ebenso den Quarz Q1. Als nächstes bestücken Sie bitte alle Keramikkondensatoren. C21 und C26 werden bei den TD62783AP bestückt und haben eine höhere Spannung von 100V. Ein Kondenstor 100nF 50V bleibt übrig – bitte aufheben, diesen brauchen wir später. Danach löten Sie den Spannungs-regler 78L05 und die vier Transistoren BC337 ein. Da die Transistoren schon vorgeschnitten sind, halten Sie so nicht mehr in der Leiterplatte. Löten Sie daher die Transistoren einfach von oben an einem Pin fest und nach dem Umdrehen der Leiterplatte die restlichen Pins. Beginnen Sie jetzt mit den höheren Bauteilen, wie die Elektrolytkondensatoren, den Summer, R2, die DC-Buchse sowie der Spulen. Die vier Drucktaster noch nicht einlöten. Die SMD-Elkos lassen sich am einfachsten verlöten, wenn zuerst ein Pad verzinnt und das Bauteil auf diesem
festgelötet wird. Somit lässt sich durch erneutes Erwärmen der Kondensator noch korrekt ausrichten. Danach verlöten Sie das verbleibende Pad in konventioneller Weise. Achten Sie bei den Spulen auf den Einbau mit dem im Bild gezeigten „Wicklungssinn“; dadurch wird ein „Singen“ im Betrieb minimiert. Wenn Sie wollen, können Sie die äußere Wicklung auch noch mit etwas klarem Nagellack zusätzlich fixieren. Beim Einbau des MOSFET achten Sie unbedingt auf die korrekte Ausrichtung (siehe linkes Bild). Nun ist es auch Zeit, R6 und D8 einzulöten.
Hinweis: Bei Ihrer Leiterplatte können die sechs RGB-LED’s bereits selektiert, geprüft und bestückt sein. Für das nun folgende Bestücken der sechs RGB-LED’s gehen Sie bitte so vor (bitte noch nicht die zwei Dezimalpunkt-LED’s einlöten): Stecken Sie zuerst einmal alle sechs LED’s polrichtig in die Bohrungen und biegen auf der Leiterseite jeweils die beiden äußeren Beinchen der LED’s leicht ab, damit sie nicht mehr herausfallen können. Danach verlöten Sie jeweils nur einen äußeren Pin jeder LED. Seien Sie hier besonders behutsam, die Lötaugen liegen sehr dicht beieinander. Nehmen Sie nicht zuviel Lötzinn und löten Sie so kurz wie möglich. Die LED’s sind sehr empfindlich. Nach dem Verlöten schneiden Sie jetzt alle Drähte auf etwa 1 mm ab. Überprüfen Sie, ob alle LED’s sauber auf der Platine sitzen. Ansonsten erwärmen Sie das Lötauge erneut und richten die LED’s korrekt aus. Danach können Sie alle restlichen Pins vorsichtig mit sehr wenig Lötzinn verlöten.
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Nun müssen Sie noch ein paar Lötjumper setzen; es sind dies X1-X2 und X7-X8 (zuständig für die Heizspannung zu den Röhren) sowie X9-X10 für die Anodenspannung zu den Treibern.
Jetzt wird es Zeit für einen ersten Funktionstest. Bitte kontrollieren Sie Ihre Bestückung, ob sie so wie auf dem Bild aussieht. Bitte schauen Sie sich außerdem nochmals alle Lötstellen auf der Unterseite an – gibt es unbeabsichtigte Lötbrücken oder kalte Lötstellen?
Danach schließen Sie das Netzteil an und stecken es ein. Wird irgendetwas „verdächtig“ warm? Wenn ja, sofort ausstecken und noch einmal die Bestückung und auch alle Lötaugen auf der Unterseite kontrollieren. Die Schaltung nimmt in diesem Stadium im Leerlauf nur rund 1,5W auf. Wenn alles o.k. ist, nehmen Sie Ihr Multimeter: Schwarze Mess-Spitze auf Punkt GND (zwischen den beiden ersten Röhren), dieser ist auch die Referenz für die folgenden Messungen. Spannung an TP1: 5,7V. Dies ist die 5V-Versorgung für die beiden PIC-Prozessoren sowie den 4511 Decoder. Liegt Ihr Messwert außerhalb von 5,5V bis 6,0V so kontrollieren Sie alle Bauteile rund um IC1, besonders ob D5 nicht falsch herum eingelötet wurde. IC1 darf nicht warm werden; ansonsten haben Sie einen Kurzschluss in dieser Spannungsversorgung. Spannung an TP2: 2,5V. Dies ist die Heizspannung * für die Röhren. Messen Sie weniger als 2,4V oder mehr als 2,7V so sehen Sie nach den Bauteilen und den Lötstellen rund um IC3 nach. Ist z.B. die Diode D7 der richtige Typ und auch richtig herum eingelötet? Sind C12 und C13 nicht vertauscht worden? * Die Röhren haben eigentlich nur 1,5V Heizspannung. Mehr zu diesem Trick am Ende der Bauanleitung. Spannung an TP3: 43V. Dies ist die Anoden- und Gitterspannung für die Röhren. Sind hier Abweichungen von mehr als 2V zu messen, dann sind die Bauteile rund um IC4 zu kontrollieren, vor allem ob der MOSFET hinter IC4 richtig herum eingelötet wurde. Tipp: Sie können durch Auflöten der Brücke X9-X10 die Spannungsversorgung komplett von den Treibern abklemmen, um eine eventuelle Fehlersuche zu vereinfachen. Dies ist auch dann hilfreich, wenn z.B. R4 heiß wird. Überprüfen Sie in diesem Fall zuerst, ob C21 und C26 auch die notwendigen 100nF 100V-Typen sind. Suchen Sie auch nach Lötbrücken zwischen den Pins von IC7 und IC9.
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Bitte machen Sie nicht weiter, bevor alle Spannungen in Ordnung sind. Haben Sie diesen ersten Test erfolgreich abgeschlossen, so trennen wir die Schaltung wieder von der Spannungsversorgung. Als nächstes werden wir die RGB-LED’s überprüfen. Dazu setzen wir IC5 in seine Fassung ein und legen noch einmal Spannung an. Der PIC muss jetzt mit der ersten Farbsequenz (beginnend mit rot lila blau cyan grün gelb) starten und alle Farben durchlaufen. Leuchten alle LED’s gleich oder geht irgendeine Farbe „nicht an“ bzw. alle LED’s auf einmal aus oder wird eine Farbe nicht dargestellt? Ist dies der Fall, so haben Sie wahrscheinlich eine Lötbrücke zwischen den einzelnen LED-Lötaugen. Bitte mit der Lupe nochmals kontrollieren. Falls hier ein Fehler vorliegt, müssen Sie ihn jetzt finden. Machen Sie bitte solange nicht weiter! Haben Sie auch diesen Test erfolgreich abgeschlossen, so bestücken wir die beiden „Dezimalpunkt-LED’s“: Fädeln Sie die LED’s hierzu durch die 2 x 20 bzw. 4 x 10 mm Distanzen. Achten Sie darauf, dass sich die Beine der LED’s nicht kreuzen oder berühren. Bestückung und Verlöten erfolgt in gleicher Weise wie bei den LED’s für die Röhrensockel. Achten Sie bei diesen LED’s besonders auf eine gerade und senkrechte Ausrichtung in allen Richtungen. Folgend setzen wir noch die vier Drucktaster und den Uhren-PIC-Prozessor IC6 ein. Jetzt machen wir einen abschließenden „Rundblick“ über den Tisch. Sind noch irgendwelche Bauteile übrig geblieben außer dem einen 100nF Kondensator, den wir nachher benötigen? Machen wie nun noch einen abschließenden Funktionstest: Bitte wieder Betriebsspannung anlegen. Die Dezimalpunkt-LED’s müssen nun im Sekundenrhythmus in VFD-Farbe aufblinken; ebenso läuft die erste Sequenz des RGB-Controllers ab. Drücken Sie einmal auf Taste „Alarm“. Die LED dahinter muss nun rot aufleuchten. Ist auch dieser Test erfolgreich abgeschlossen, bestücken wir die einzelnen Röhrensockel:
Dazu streifen wir erst einmal die beigelegten Baumwollhandschuhe über und setzen auf die Leiterplatte die Plexiglasplatte mit den ausgeformten Röhrensockeln auf. Vorher die Schutzfolie von den beiden Seiten vorsichtig abziehen. Keine Bange, diese Platte passt bündig auf die Leiterplatte. Wenn es klemmt, drücken Sie nicht mit Gewalt, sondern suchen nach dem Bauteil, das nicht 100%ig gerade sitzt. Sitzt die Plexiglasplatte auf der Platine auf, so bauen wir uns im Folgenden eine Hilfskonstruktion: Nehmen Sie dazu 4
Distanzen M3 x 12 und 4 Schrauben M3 x 12 zu Hand und befestigen diese wir im Bild gezeigt (bitte nur locker von Hand anziehen). Dadurch erreicht man, dass die Sockelplatte bündig auf der Leiterplatte aufsitzt. Als nächstes brauchen wir noch einen Abstandshalter zum Tisch, da die Röhrensockelstifte sehr weit durch die Leiterplatte ragen. Dazu nehmen wir den oberen 6mm dicken Plexiglas-abstandshalter, ziehen die Schutzfolie aber noch nicht ab und stellen die Leiterplatte samt Sockelhalter einfach oben darauf ab.
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Nun setzen wir 10 Sockelpins je Röhre ein. Die Sockel sind etwa 1mm höher als die Plexiglasplatte. Event. muss man bei dem einen oder anderen ein bisschen drücken. Keine Bange, falls Sie einmal einen Sockelpin „zerstören“. Es ist genügend Ersatz vorhanden. Haben Sie alle Pins bestückt, so benötigen wir noch ein wenig Klebeband (z.B. Malerkrepp) um die Sockel vor dem Herausfallen zu schützen, wenn wir dann die Leiterplatte umdrehen.
Beginnen Sie mit dem Verlöten der Sockel. Bitte „heizen“ Sie nicht zu lange, damit das Plexiglas nicht zu stark innerhalb der Sockelbohrungen anschmilzt. Danach kürzen Sie noch die Sockelstifte. Hierbei genügt es, wenn Sie den dünnen Teil abschneiden – aber bitte diesen vollständig. Nun müssen wir noch eine weitere Lötbrücke setzen: X11-X12. Diese „aktiviert“ den SuperCap Kondensator. Zum
Schluss wird der verbleibende 100nF 50V Kondensator C30 eingelötet, und zwar parallel zu R19 von der Lötseite aus (siehe Bild); er fand bei der Erstellung der Leiterplatte leider keine Berücksichtigung mehr. Bitte achten Sie darauf, dass sie keinen Kurzschluss zum benachbarten Lötauge des Schalters erzeugen. Jetzt beginnen wir mit dem endgültigen Gehäusezusammenbau: Dazu nehmen wir die 4 Distanzen samt Schrauben wieder ab. Jetzt entfernen wir die Schutzfolie vom schwarzen Plexiglas des Bodens sowie des schwarzen Leiterplatten-Abstandshalters. Wir stecken eine Schraube M3 x 12 durch das mittlere Loch hindurch, fixieren diese mit einem Finger und setzen auf diese Konstruktion von Boden und Abstandshalter die Leiterplatte samt Röhrensockel auf. Mit einer Distanz fixieren wir das Ganze. Bestücken Sie jetzt in gleicher Weise die vier weiteren Schrauben und Distanzen an den Seiten. Zum Ende setzen wir nach dem Entfernen aller Schutzfolien noch den oberen Abstandshalter sowie die Deckplatte auf und fixieren das Ganze mit den verbleibenden 5 Schrauben M3 x 6. Kleben Sie noch die verbleibenden vier Kunststofffüße auf die Unterseite auf. Nach dem vorsichtigen (!) Einsetzen aller sechs Röhren können Sie sich an ab sofort an Ihrem selbst geschaffenen Werk erfreuen. Viel Spaß und viel Freude damit. * Die IV-12 Röhren brauchen ein leicht negatives Gitter (ca. -0,7V) gegenüber der Kathode (Heizung) um die Röhre vollständig dunkelzusteuern. Aus diesem Grund wird mit den Dioden D17+D18 das Gleichspannungs-Potenzial der Heizung um ca. 1V gegenüber Masse angehoben. Damit muss aber auch die Heizspannung (die gegen Masse gemessen wird) um diese 1V höher ausfallen. Daher werden 2,5V durch den Step-Down-Wandler IC3 erzeugt. Wird die Röhre nun dunkelgesteuert, d.h. der entsprechende Treiber aus IC7 ist hochohmig, so „sieht“ die Röhre am Gitteranschluss ca. -1V (durch die 100kOhm des Arrays, welches an Masse angebunden ist) gegenüber der Kathode. Stand dieser Anleitung: 21.09.2010 • Änderungen, die dem technischen Fortschritt dienen, vorbehalten.
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Stückliste / part list Inhalt
Content Bauteile Description
Code Ref.
Stück Pieces
Multifuse PFRA 065 R2 1 DC-Buchse / DC Jack / 5,5 x 2,1mm BU1 1 Quarz / Crystal / 4.000MHz Q1 1 Piezo-Summer / Sounder SND1 1
1 Div.
Spule / Inductor / 22µH L1…L3 3 56R R1, R4, R6, R19, R25 5 590R R7, R10…R12, R23, R24 6 2k2 R3, R5, R9, R18, R20…R22 7 4k3 R17 1 10k R13…15 3 20k R8 1
2 Widerstände Resistors
9-Pin Array 8 x 100k RN1, RN2 2 27pF 50V Keramik C24, C25 2 220pF 50V Keramik C13, C17 2
100nF 50V Keramik C1…C5, C7, C12, C14, C18…C20, C22, C27, C29, C30 15
100nF 100V Keramik C21, C26 2 10µF 50V C23, C28 2 100µF 63V SMD „K-G“ C16 1 330µF 35V SMD „K-G“ C8, C9, C15 3
3 Kondensatoren Capacitors
1F 5V5 Goldcap C6 1 LED 5mm rot Flachkopf / Red Flat Hat LED9 1 LED 5mm RGB LED1…LED8 8 1N5819 D1…D4, D6, D7, D17, D18 8 1N4148 D5, D9…D11, D13…D15, D19 8
4 Dioden Diodes
UF4003 D8 1 BC337-40 / TO92 T2…T5 4 78L05 / TO92 IC1 1 IRLU024N N-MOSFET / I²PAC T1 1 MC34063A / 8-Pin DIL IC3, IC4 2 4511 / 16-Pin DIL IC8 1 TD62783 / 18-Pin DIL IC7, IC9 2 PIC16F628 / 18-Pin DIL IC6 1 IC-Sockel / IC-Socket / 18 Pin DIL für / for IC6 1 PIC12F629 / 8-Pin DIL IC5 1
5 ESD-Bauteile ESD Parts
IC-Sockel / IC-Socket / 8 Pin DIL für / for IC5 1 Drucktaster / Push Buttons S1…S4 4 Distanz / Spacer M3 x 12 5 Schraube Stahl / Screw Steel / M3x12 5 Schraube Stahl / Screw Steel M3x6 5 Selbstklebefüße / Rubber Feeds
für Gehäusemontage for enclosure assembly
5
6 Mechanik Mechanics
Distanz / Spacer 4.2x10 oder / or 4.2x20 für / for LED7, LED8 4 o. 2 7 Röhrensockel-Stifte / Tube Socket Pins 60 ++ 8 Röhren in Schachteln / Tubes in boxes / IV-12 6 9 Leiterplatte / PCB 1 10 Gehäuse komplett / Complete Enclosure 1 Set 11 Baumwoll-Handschuhe / Cotton Gloves 1 P. 12 Biegelehre / Lead forming tool 1 13 Schaltnetzteil / Switching Power Supply 1 14 Gedruckte Bauanleitung / Printed Assembly Manual 1 15 Gedruckte Bedienungsanleitung / Printed Owners Manual 1
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4N
a
b
cde
f g
IC84511
a
b
cde
f g
IC84511
A7B1C2D6
VD
D16
VS
S8
LE5
LT3
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C20100nK
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X3X3D7
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1N5819
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L1
22µH
L1
22µH
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DC 8IS 7
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D61N5819
D61N5819
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C61FC61F
X8X8
X11X11
R222k2R222k2
C16100µC16100µ
a
b
c
d
e
f g
H3 IV-12
a
b
c
d
e
f g
H3 IV-12
G4
c 6
g 9
b 7Fl3
a 8
f 10e 1d 5Fl2
C7100nKC7100nK
D181N5819
D181N5819
C22
100nK
C22
100nK
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R13
10k
R13
10k
L3
22µH
L3
22µH
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R7
590R
R7
590R
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D171N5819
D171N5819
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A
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C8
330µ
C8
330µ
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X5X5
Q14.000MHz
Q14.000MHz
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C5100nKC5100nK
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C27100nKC27100nK
a
b
c
d
e
f g
H4 IV-12
a
b
c
d
e
f g
H4 IV-12
G4
c 6
g 9
b 7Fl3
a 8
f 10e 1d 5Fl2
X2X2
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SC1SE2TC3GND4
DC 8IS 7
VCC 6CI 5
C21100nK
C21100nK
X1X1
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D13
1N41
48D
131N
4148
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R11590RR11590R
C2527pKC2527pK
a
b
c
d
e
f g
H5 IV-12
a
b
c
d
e
f g
H5 IV-12
G4
c 6
g 9
b 7Fl3
a 8
f 10e 1d 5Fl2
X7X7
C2810µC2810µ
R32k2R32k2
D2
1N5819
D2
1N5819
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R202k2R202k2
D4
1N5819
D4
1N5819