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[工仪]拆解松下National VP-5610示波器(80年代日本变态电子工业的产物) [复制链接]

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只看楼主 倒序阅读 我要置顶 楼主  发表于: 2015-01-30
— 本帖被 發騷友 设置为精华,作者+3000M币+5专家(2015-01-31) —
这个示波器是LZ于2013年初入手的,入手之时有一路输入的部分档位不正常。但此示波器很小,几乎是我在模拟示波器中见过最小的体积。另外当时正好缺一台示波器用。所以出于好奇还是买来了,死马当活马医一把。
示波器带宽100M,几乎纯电子操作,带自动档位和类似游标的波形部分高亮显示功能,但没有记忆和直读。不太明白日本人当时设计这台机器的目的所在。我猜可能电子化的目的只是缩小机器的体积吧。机械开关的示波器的确很难做小,还保证性能。不过即便如此,这台机器还是有不少亮点和可圈可点之处。


这些拆机图拍摄于两年前,不过编辑一次帖子不容易,所以当时没有发帖。这几天刚好看到论坛申请示波器试用的活动,一狠心就整理了下,发出来给大家见识见识吧~


全貌




前面板,可见主要的功能都由按钮控制,面板上大的一个旋钮是旋转编码器,可以改变时基和档位等。由电位器控制的只有聚焦、显示器亮度、触发电平和波形平移。




侧面板,主要有第三路信号输入端口和控制旋钮、Z轴输入、标准信号输出、刻度亮度旋钮和字符控制旋钮。
可以看出机器还能扩展GPIB通讯接口,但这台并没有安装。




背面,固定资产标签写着61.03,应该是日本昭和纪年法,换算过来就是公元1986年。时至今日,机器也差不多有30岁了。




示波器大小,比较的手机是HTC G1,第一台安卓机。拍照当年还在用着,但现在已经光荣退役啦。




小吧?在100M的模拟示波器中几乎找不出更小的机型了,这也是我看中它的最主要地方。




先拆掉旋钮




分离面板






面板反面,电路很工整,由两层PCB组成。

亮点来了,两层PCB实为一体,是两块刚性电路板和一整片柔性FPC结合而成的。这种刚柔相济的电路板制作工艺即使在现在成本也非常高,使用场合很少,没想到居然出现在这台示波器中。除了奇葩还是奇葩。不得不感叹日本人的制造工艺。



两块板子的连接处


分离面板和电路,展现板子漂亮的布局





每一个按钮都带一个LED指示灯,由透明键帽传递到面板上,和Tek早年的模数混合示波器类似。


旋转编码器,松下自产,当时还做的很大


面板



不得不再次感叹日本人做事细致,一根螺柱要同时配平垫片和弹性垫片。


拆解完成,也顺带清洗了一下


顺便看下CRT示波管,也是松下自家产,亮度聚焦都很好。


下面拆机身


分离后盖后可以把整个主机从外壳中抽出


四方向的视图~





先看主机上方
示波管上方空间绑了几圈管状物,是延迟线,用来同步信号


主要的板子,这是CPU板


字符板,控制信息显示


无刷散热风扇,不知道为啥这么多根线



还有散热风扇的控制板



高压注意下面应该是产生加速电压的变压器



电源固定在机器的屁股上,为单独模块,可以直接拆下



电源内部





MOS开关管



两颗运放,场管输入,高带宽


整流桥


电源与主机的接口



TDK产变压器

SHARP光耦


下面看主体部分这是背面,和电源相连。右边是示波管和连接示波管的电线

示波管驱动电路板



[未完待续,吃完饭回来~]
[继续]




这个估计是扫描用的功率管,用铝块散热



这个上面写着250欧,不知道是不是功率电阻



也是三极管,看着有点锈迹,怀疑是当洋垃圾进国门的时候进过一点点水==不过不是很严重啦





下面看两块数字板,CPU板和字符板。。两块板子用排线连接,边上还有个空槽,怀疑就是扩展GP-IB接口用的


拆下CPU板



CPU是8085, 8位CMOS处理器,和8080兼容,在早期用的很多。这颗U是OKI生产的兼容产品,也是产自日本



SRAM内存芯片


记忆电池


EPROM,存储着固件程序


CPU板反面,是直角走线,比较喜欢的清爽风格~


飞了几个电阻,都用绝缘套套好


下面这块是字符板,用来产生字符,叠加在示波器显示的波形上
两颗大的芯片一块是内存,相当于显存。另一块陶瓷的是存储字模的ROM


其他芯片以逻辑芯片为主


反面,可见后期修改割掉的连接





PCB上的插头都是真实的镀金件,多年如新。有意思的是增加高度用的是玻璃珠子穿在针脚上



MOS器件,维修需接地,防止击穿



下面这个是藏在底板上的DAC芯片



下面拆下的是侧面板,主要就是些电位器,所以没有进一步拆解啦




下面是重点,也就是模拟主板,藏在机器的底部
翻过机架,便可见黑压压的元件和五颜六色的电线


局部放大


满眼都是可调电阻和电容,想必这台机器出厂前的校准工作一定不简单


某电感,采用的是江湖失传多年的蜂房式绕法。主要好处是分布电容小。


电子控制的示波器,档位切换通常采用电子开关或者继电器。早期电子开关带宽不够价格贵,普通继电器体积大,所以这台机器里用的都是干簧继电器,也就是下图里的金属长方体。每个继电器里有一根干簧管和绕在干簧管上的线圈,控制干簧管通断。


为了缩减体积,主板上的很多电路都是竖着安装的模块,用黑胶封装保证可靠性。这种模块坏了很难修,不过通常也不容易坏。看模块上的形状,估计内部已经使用上了贴片元件和芯片。
整个主板上没有太多芯片和外围元件,几乎全是黑压压的黑胶模块。这么独特的制造工艺又是这台机器的一大亮(qi)点(pa)之处。


有的模块还用贴片隔开,用来屏蔽。



不多的外围电路,主要是一些逻辑芯片。可见的品牌主要有松下、东芝、日立、NEC,但见不到一个欧美品牌比如TI。可见日本人当年对自己电子技术的自信,甚至是自负程度!


电路有的部分用剌封防止潮气进入,确保可靠



下面是示波器信号输入端的屏蔽盒,看似平淡,上面开了几个孔,露出微调电容


信号从屏蔽盒中经这两个阻容直接飞到主板上



拆掉屏蔽盒盖,才发现内部原来大有乾坤。盒子中也有根据档位切换衰减倍率的电路,但控制切换的元件干脆直接用了干簧管!


这里找到了1号通道不正常的原因。下图有一颗干簧管估计在洋垃圾运输过程中震坏了。万幸,不是别处出了问题,不然就难修啦


控制干簧管通断的其实是电路板下层另一块板子上的电磁铁。这种结构也是这辈子第一次见,不得不佩服日本人的想法



最后来张拆得七零八落的示波器。后来LZ在淘宝买了合适长度的干簧管,替换了原先碎裂的干簧管,从此机器运行正常,陪伴我过了两年~






总结一下,此机器的设计的特(qi)别(pa)之处:
1  面板采用了成本很高的柔性电路和刚性电路混合工艺
2  模块化设计
3  大量黑胶模块,垂直安装,缩小整机体积
4  干簧管和线圈配合的档位切换
5  我最佩服的一点。这台机器用的芯片几乎全部出自日本自家的电子产业。如CPU是OKI,光耦是SHARP,存储芯片是NEC,还有诸如日立、松下等。只有很少芯片使用了国外的产品。这种自负,没有日本强大的电子产业,是根本无法建立起来的。反观国内电子产业,即使到目前,使用的核心芯片基本都来自进口。一些外围的简单芯片,就算用了自家产品,也很容易出现问题(比如以前用过国产的74HC595,就遇到过莫名其妙的现象,换TI的就好了)

如今的示波器结构已经大大简化,性能也有了质的飞跃。虽然这台古老的机器已经过时,但可以学习之处还是很多。最重要的还是设计理念,还有日本人做产品的态度。

最后想说,这样的非主流机器,买来收藏还是不错,但怕麻烦的话,二手示波器还是买tek之类的主流产品好。因为维修资料丰富,出了问题也很容易解决。如果我这机器出了更麻烦的问题,那也就是抓瞎了,没有很强的能力是很难修好的。

谢谢大家观看,也希望我的帖子能给大家开开眼界,长点知识~
[The End]

PS貌似大家对软硬结合的板子比较有兴趣,研究了一下,其实柔性电路板和玻纤板都是双层,所以这货并不是把单层板贴上柔性电路那么简单。除此之外外,还要处理过孔。所以不得不说工艺确实非常先进。。
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