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[示波器]拆解+维修:岩崎IWATSU SS-7804模拟示波器 [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: 2015-12-19
— 本帖被 香瑶 设置为精华,作者+3000M币+5专家(2015-12-21) —
今天的主角:日本岩崎的IWATSU SS-7804
拆解+维修:岩崎IWATSU SS-7804模拟示波器
它便是第一台真正属于我的示波器,虽然是二手的模拟机,而且带宽也仅有40MHz。
其实早在自己小学五年级从姐姐的物理课本里第一次了解到示波器以后,我便梦想也有一台(然并卵,当时家里也不富裕,我也木有零花钱,所以真的只是梦想),虽然后来在爸爸上班的地方、高中物理实验室接触了示波器,但是我没法把他抱回家。。。
所以到了大学以后,我终于可以自由支配自己的生活费以后,我便毅然决定买一台。当我上某宝上一搜,天,原来这么贵(此处略去XX字)最后决定买下它,然后就过了两个月的苦逼生活。。。
(然而两年后)
因为最近考试扎堆,一个月木有时间没动示波器,结果一开机,发现它“生病”了。。。
调节通道纵向位置,触发电平,水平位置的电位器,全都有异常:调节纵向位置时,扫描线一直在抖动,触发电平的显示值也一直不稳定,特别是时基打到500ms/div以后,扫描点变成了一串点,像念珠一样
拆解+维修:岩崎IWATSU SS-7804模拟示波器
尝试校准,似乎没有什么用途,看来真的是坏掉了
买过已经两年了,卖家肯定不给保修了,自费修光运费就难以承受,没办法,看来只能硬头皮自己上手修了,于是就有了这个帖子:
(注:因为修的时候没有拍照,所以很多照片是后来还原的,见谅)
机器比较好拆,左右各3个螺丝,顶上两个螺丝,拧下来就可以把上盖掀掉

亮一下自己的“工作”环境(忽视电脑的桌面~)——几乎没有什么空余的空间
拆解+维修:岩崎IWATSU SS-7804模拟示波器
顶视图:
拆解+维修:岩崎IWATSU SS-7804模拟示波器
把机器反过来,四个角有四个螺丝,拆下即可:
拆解+维修:岩崎IWATSU SS-7804模拟示波器
上面的通道屏蔽版已经被拆掉啦。。。
开拆电路板!
首先是电源板:
拆解+维修:岩崎IWATSU SS-7804模拟示波器
这个电源板支持110V和220V两个电压区段,通过跳线切换倍压整流(110V)和常规整流(220V)
岩崎的很多示波器电源板都属于重灾区,因为设计不是很合理,因此很容易炸机爆开关管,后级电容也经常漏夜失效。但是看起来我的这张板子没有什么太大的问题,虽然开关部分修理过,但是主开关管没有被更换过,应该还是很不错的。
这个板子采用的还是比较经典的开关前级跟线性后级结合的方法,可以结合两者的优点。
虽然这个示波器的功率不是很大,一般60W左右,但是主开关管和变压器还是很厚实的。但是因为散热器设计缺陷,整个板子发热还是很严重的,可以看到PCB板的开关管,整流二极管部分的PCB已经稍有变色了,为了优化散热,我在主开关管的上面加了几个散热片来改善(貌似后期的这个型号已经进行了改进,发热较大的管子都用飞线引到了风扇正前方)
拆解+维修:岩崎IWATSU SS-7804模拟示波器
主开关管是IRF的IRFPC40,600V耐压,1.2欧的导通电阻
拆解+维修:岩崎IWATSU SS-7804模拟示波器
这个开关电源控制芯片是M91995AP
拆解+维修:岩崎IWATSU SS-7804模拟示波器
是三菱生产的。这个电源芯片在很多日本电源里用到,但是感觉稳定性不是很好,遇到很多这种方案的坏机了。。。
后级的线性稳压部分的功率管们:(一大堆三垦的管子,只不过被挡住了拍不到了。。。)
拆解+维修:岩崎IWATSU SS-7804模拟示波器
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只看该作者 1楼 发表于: 2015-12-19
好了,紧接着CPU板:

CPU板上有两个CPU,一个负责面板操作,一个负责屏幕字符显示。
一个是NEC的μPD78002A,另一个是有IWATSU标志的芯片,应该是FPGA一类的东西吧,配有一个RAM,内部应该是有一个频率计的,两个芯片之间是有通信的,单片机将要显示的字符传递给那个FPGA(姑且这样叫吧),FPGA进行字符合成,并且通过DAC转换为模拟信号送到字符放大板上
上面是一个三枚DAC,是ROHM的BA9221F,是并行的12位电流型DAC。
最上面是NJM082(也就是常说的TL082)和一个电压比较器。
紧接着是高压板:

这个板子是单面玻纤板,在高压部分有不少挖空,以防止PCB板受潮爬电。
这个板子的高压发生器并不是靠高压包,而是通过高压变压器产生2KV左右的高频交流电,经过倍压整流变成14KV的高压加到示波管上。
下面的管子就是开关管,整个电路依然是反激,RCC型,没有使用PWM控制芯片。
CRT板:

中间的就是示波器座子了,中间的洞洞是放示波管抽真空时拉出了尾巴的~

两个萌萌哒的金封管~
紧接着是放大板:
模拟机的一大特点就是需要一根延迟线,这个延时线非常粗大,内部灌封,以免影响分布参数。它和彩电里的超声延迟器是有差别的。这个延迟线是通过LC的相移特性实现的,一般延迟时间相对于超声延迟线还是较短的

整个框架前端由五个螺丝紧固,拧开以后就可以分离整个面板:

按键板拆下来:

上面的钢板超级厚实,电位器的固定螺丝就将钢板压在电位器上。

ALPS的电位器和编码器,用了几十年依然顺滑,不会接触不良,真是不得不服。。。
今天维修的主角便是按键板和CPU板。
因为背板是触发和各个通道的衰减和前级放大,经过判断,断定这部分没有什么问题,因为这个部分真的很复杂,板子也很大,因为不想影响板子的应力影响精度(鬼扯),所以就不拆下了。

[ 此帖被fhongkai在2015-12-22 09:07重新编辑 ]
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只看该作者 2楼 发表于: 2015-12-19
检测与维修:
桌面真心不够大,但是没办法啊:

经过检测,发现只有涉及到面板电位器的功能有问题,但是所有涉及旋转编码器的功能均正常,时基,衰减和频率测量均正常,虽然因为触发电平不稳,但是有一定几率可以正常触发,说明整个放大,触发,时基产生电路部分正常。
因为很幸运找到了SS7804的ServiceManual,因此可以看到这个机器的完整电路图,看起来似乎很好修了,其实并不然:
因为故障很不稳定,而且这个机器不是纯模拟的机器,因此并不是由电位器分压来获得触发电平,波形水平纵向位置的,而是通过DAC。
因此不好判断故障出在哪里:DAC挂?单片机与DAC通讯错误(因为这是并行DAC)?
因为整个触发等部分依然为模拟电路,因此有DAC:
这里便是CPU板上的DAC部分,通过电子开关分时复用产生4路模拟电压。

按键板上则是这样:

四个(五个,有一个NC)电位器经过分压后经过衰减进入模拟开关,输出为网络“VOL”
在之前那个图坐上角也有连接符”VOL”,而且整个电路图没有其他位置再次引用到此连接符了。这也就意味着,这个电路中根本不存在ADC。那么,触发电平的的示数是怎么显示出来的呢?这让我很苦恼。
同时经过用台表的超快速刷新方式测量DAC输出的各个模拟量,发现其每个通道的输出跟随电压是极其不稳定的,这意味着是CPU板或DAC的问题了。
问题已经锁定,但是DAC的问题么?我突然想到显示屏上的字符显示是完全正常的,而字符显示同样由两片BA9221F产生,因此,使用替换法测试,交换两个DAC,发现症状完全没有变化。同时测量DAC的12个并行数据引脚,均有波形,因此PCB无断线。
那么问题又出在哪里呢?
于是乎用另一台数字示波器测量一下连接符“VOL”的波形,如下图:

发现四个不等高的方波,正好对应四个电位器的电压值。
然后测试一下连接符“VOLCHK”的波形,(第一张电路图的右上角),发现是TTL电平的杂乱方波。
看到这里,真相大白:不用ADC芯片的ADC
这个电路非常精巧,面板上的四个电位器产生思路-4V~+4V的模拟量,通过模拟开关整合成到一根信号线上。单片机同时通过DAC和模拟开关分时复用产生四路模拟量。由电位器产生的四路模拟量和DAC产生的四路模拟量通过电压比较器进行比较,相对大小回传给单片机,单片机通过改变内部四路DAC寄存器值进行跟随,同时反推出模拟量的大小。
至于为什么不用ADC,原因推测下,应该是负电压ADC的过程比较难以处理和保证长期稳定性。
至此,经过分析,DAC,单片机,电压比较器都没有问题,运放经过替换也确定没问题,所以嫌疑锁定到那两个4051BF八选一模拟开关上。
假设各个电位器都调到分压为零的位置,理论上4051BF是不工作的,于是实际实验,发现在那个状态下波形位置和触发电平果然稳定了许多,看来问题应该就出现在4051BF上了。于是尝试更换了按键板上的4051BF,当时因为没有找到贴片4051BF,因此用DIP的强行焊线转为贴片形式。
换上,然并卵。
怎么回事,难道不是4051BF的问题?还是另一片有问题?
于是再次更换了CPU板上的4051BF,果然,故障完全排除了。

即使水平调到极限,波形也不会乱抖了。。。
看来是CPU板上的坏了嘛~冤枉了一个4051BF。于是把按键板上曾经拆下的4051BF又装了回去
结果故障重现。。。
天!竟然两个4051BF全挂!!!
最后还是寻寻觅觅,找到了两个TI的CD4051,替换掉东芝产的4051BF。因为东芝的4051BF是宽体的,因此两边露出的焊盘有点多。。。

拆下来的4051BF,东芝生产,另一个不知道跑哪去了

既然大问题解决了,小问题也顺便解决一下吧:示波管背光不亮了
背光板在开关和聚焦电位器板上:
这就是那个小板,上面有聚焦电位器,亮度电位器,水平矫正电位器等等,还有背光亮度电位器。

背光板:

之前导光板里是两个微型白炽灯,灯丝已经毫无疑问的烧断了。
查看电路图:

这是用C1815搭的近似的恒流电路,R7A,B,C是检流电阻,最大150mA
手上没有那种微型白炽灯了,而且那种灯寿命实在是短,因此要用LED改,因为是恒流电路,因此必须加电阻了,因此用一大堆电阻搭成了一个模拟白炽灯的电路,具体电路大家应该很好看出来。最后调整一下阻值,使最亮时(150mA时)三极管的压降尽可能小,以免烧坏C1815。

修理工作成功完成,逆向组装起来即可。
至此,整个拆机+维修宣告完成!





[ 此帖被fhongkai在2015-12-19 03:56重新编辑 ]
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只看该作者 3楼 发表于: 2015-12-19
稍稍总结一下啦
1)竟然两个芯片一起坏掉,这真是让我无语啊!!!但是连坏两个芯片说明很有可能芯片有批次会短命,想当时泰克的示波器大面积坏TL082,就是因为那一批次的TL082有质量问题,这次换下来的4051BF经测试静态工作是正常的,但是动态工作会有问题,应该就是因为老化等原因动态响应特性变劣,或者因为电源供电电压过大导致的漏电。
2)岩崎竟然提供完整的Service Manual,而且电路图近乎完全是手绘的,但是整个电路图非常整洁,所有的标注都非常工整清晰,截几张图看一下:



不得不说鬼子做事严谨的态度还是值得我们很多人学习的
3)结尾还是送下“福利”吧,同样来自岛国。。。

本想斜向上角度拍一张,想想还是算了,根本算不上福利吧,毕竟。。
[题外话]:虽然对鬼子没有什么好感(必然的嘛),但是对岛国的ACG还是比较喜欢的,这种东西还是可以区别对待的
(图中的那个手办是动漫幸运星里的柊かがみ(左)和柊つかさ )
(P.S.# WAVE社的PVC Figure,涂装一般,跟MF社的比差很多,但是毕竟是花了五百大洋找人代购的,所以应该也不会是景品的啦~ 其实我更喜欢Figma的初音版小镜镜,可惜当时木银子啊,现在倒是可以考虑收一个)

谢谢大家观看,喜欢的话希望投个M币支持下哦~
毕竟俺的M币还是负的,附件都没法下啊。。。

[ 此帖被fhongkai在2015-12-21 17:47重新编辑 ]
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离线upkon

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只看该作者 4楼 发表于: 2015-12-19
看来楼主是二次元穿越到数字坛的
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謝謝分享,学习探讨
离线8233753

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只看该作者 6楼 发表于: 2015-12-19
火钳刘明 我是买不起手办的穷孩子

最后的是Clannad的两姐妹吗  不对 制服不对

らき☆すた有动画化吗?
[ 此帖被8233753在2015-12-19 08:00重新编辑 ]
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baiwenlongba M币 +3 07年就出了的吧http://www.bilibili.com/bangumi/i/1293/ 2015-12-21
离线fhongkai

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回 8233753 的帖子
8233753:火钳刘明 我是买不起手办的穷孩子
最后的是Clannad的两姐妹吗  不对 制服不对
らき☆すた有动画化吗?
....... (2015-12-19 07:34) 回 8233753 的帖子

幸运星在07年就已经被京阿尼改编成电视动画了呀。
那个手办就是柊家姐妹的冬服Ver.
P.S.Clannad我也很喜欢啦(想当时看Clannad哭的稀里哗啦的。。。)
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baiwenlongba M币 +3 - 2015-12-21
8233753 M币 +3 - 2015-12-19
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楼主的技术不一般啊,现在干什么?
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萍聚:楼主的技术不一般啊,现在干什么? (2015-12-19 09:30) 回 萍聚 的帖子

大一买的示波器,两年坏了,所以说现在只是大三而已,还木有能力走向社会呢。。
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