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TEK485的维修_原创

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发表于 2016-2-18 23:11:11 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 Pairsum 于 2016-2-28 00:21 编辑

在38度论坛看到一台不开机的泰克485的机器,卖家说这台机器收自某油田,成色可以,里面很新净,只打开测了一下电源,测电源滤波电容电压有300V,有嗒嗒的声音,里面有个辉光管一直亮,其他地方没动。泰克485是七十年代的顶级机器,带宽350MHz,这机型据说当年花大钱还买不到,国内厂家望尘莫及,现在也就值个几百元,看论坛配件机两百就可以搞定。看卖家的描述,是电源负载的问题,先手咸鱼收了。修好负载机器应该都正常吧,但愿如此吧,(事实证明年代久远的机器元件老化有各种各样的毛病)。
从论坛的跟帖看,根据现象判断这机器的高压包短路的可能性极大。搜了下资料确实485机器高压包是个通病,泰克是不是太自信了,居然3KV的阳极高压和各路低压取自同一变压器磁芯。这个变压器基本上找不到卖家,这种高低压同磁芯的变压器自己业余绕处理不好,成功率极低。  
收到机器拆开,机脚已被快递摔坏。看来仪器等上十斤的东西单单纸箱加简单泡沫包装还真不行,快递有可能360°从车上往下抛,想想卸货员也太不负责了。
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拆开外壳,检查切换开关打在230V,上电开机,无反应,只有DS1824氖泡一直亮。
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一、485开关电源的工作原理:
TEK485里程碑式地使用了开关电源,那时候开关电源技术还没有普及,不过泰克对这款机器的电源保护做了相当的完善。除了交流端的电源滤波板外,DS1801DS1802组成浪涌保护器,当选择110V模式误接入230V或者选择230V模式浪涌电压达到460V时,保护器闭合使保险丝熔断。S1802是一个自恢复温度保险丝,用于机器的过热保护。 RT1821RT1822是负温度系数的热敏电阻,泰克的设计使R1822R1823的取值刚好使C1822C1823放电差不多完的时候热敏电阻的热阻恢复到初始的最大值,这样下次开机由于热敏电阻的初始较大阻值不致于形成对电容C1822C1823的冲击大电流,从而保护了整流管、保险丝等一些元件。DS1824并无什么作用,仅指示整流后的直流在100V以上。这个电路在整流前加了共模和差模滤波,在整流后又加了一级共模和差模(看看一些充电器保险丝都用铜箔代替了)。
电源的启动过程是,从线路来的交流电经R1828R1829分压,正电压开始对电容C1829进行充电,同时经CR1842对电容C1835进行充电,经CR1843对电容C1848进行充电。当C1829的电压上升到32V时,双向触发二极管VR1831导通,C1829开始经Q1844be结放电同时Q1844导通,C1835经电感L1835放电,同时C1829CR1842Q1844放电。假设CR1832CR1833所在的绕组不对地短路,电容C1835一经充电,变压器T1831就感应出电压,Q1834导通,进一步给C1835充电,当充电电流下降,转为下管Q1844导通,形成自激振荡,L1835C1835LC串联谐振元件,振荡频率大约在25KHz描述有误,更正为:电源工作原理与节能灯的镇流器相似,为半桥式开关电源。当Q1900导通时,Q1834与Q1844处于关断状态,谐振回路中的电流通过CR1834或CR1843泄放;当Q1900由导通转为截止时,在T1831的次级产生的感应电压使Q1834与Q1844的其中一管导通,另一管截止,哪个管的导通由Q1900截止前谐振回路中的电流方向决定(以上只是个人观点,可能存在错误,请各位老师指正和分析。感谢回复此贴的专家高手,学到不少东西,真心地感谢电压调整由控制芯片U1910通过Q1900的开关频率作用于串联谐振回路,振荡频率在20-28KHz范围内调节。当然当电网电压过低或者负载超载,控制器输出让谐振电路停振。U191015脚为参考电压输入端,调节该电位器能调整各路输出电压值。12脚为单稳触发脉冲是输入,触发时刻由10.11脚检测到的信号决定。U1910内部有一个单稳态多谐振荡器(也可称为单稳态多谐触发器,或单稳态电路),10脚或11脚检测到T1848的过零信号时让单稳态多谐振荡器进入暂稳态,PIN9输出高电平使Q1900导通,Q1834Q1844均截止,LC谐振电流通过CR1834CR1844形成回路。暂稳态的持续时间由15脚调整端的电压决定,当输出电压变高则延长暂稳态的持续时间达到稳压的目的,15脚的电压始终保持在0VU1910还有过流检测功能,R1926是过流检测电阻,每安培电流大约0.7V的负压增量,可在TP1926上测得,过流同样能延长多谐振荡器的暂稳态持续时间,当超过30ms仍检测到过流,U1910PIN8输出高电平,Q1902导通,这样Q1900的集电极一直处于低电平,CR1832CR1833所在的绕组对地短路了,这样Q1834Q1844就不能形成自激振荡了,L1835C1835组成的谐振电路电流最终会变为0CR1829充电又使电路进入新一轮的启动,然后U1910工作,检测到过流,又禁能自激振荡,周而复始。
这电路还有空载和过压保护,由C1848VR1846Q1846Q1840组成。当拔掉电源的负载所有跳线或U1910稳压调节不起作用时,T1960的原边电压过高,对C1848充电电压超过VR1846的阀值(108V)时触发可控硅导通,Q1840导通,阻止自激振荡,进入新一轮的启动。
除此以为,一些辅助的保护,比如交流检测故障、支路电压漂移及CRT部分的过流等也会引起保护电路动作。
分析到这里应该对这台示波器的不开机现象能判断了,加电后300V正常,伴随着“嗒、嗒、嗒”的0.5秒间隔的声音,证明电路能启动,过压保护或过流保护了。先排除是否有负载短路造成过流,立马万用表欧姆档检测T1960后的各路电压,果然15V对地短路。TEK485电路板上大部分元件未打上标号,按照从大到小的原则,依次拔掉电源各板上的连接跳针,最终短路点在A13板上。对着元件的位置与维修手册上的标号,对15V各节点的电容短路测量,最终确定Z放大器的C1748钽电解电容对地短路。
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电源修好,能开机了,有扫描线了,但基线不可调,离示波管的中心线偏下一格,往CH1CH2接上信号源也无反应,调节各自的垂直位置旋钮均无反应,大致判断在垂直通道公共部分电路出了问题。

二、垂直通道检修过程:
将方波信号输入至CH1,测量U650PIN9PIN5的波形,幅度和垂直位置都可调,示波管却只显示一条线,说明故障在U660这一级上,包括U660U650之间的反馈网络。将485的档位打在最小电压档,示波管的基线仍一点都不变化,应重点怀疑U660相关电路而不是反馈网络。测量R684 33Ω电阻阻值偏移不大,U6603脚电流几uA,和图纸上标注的2.4mA相差太大,PIN2PIN8的电压达到59V,可以确定Q660的输出管并未开通。再示波器测量U660 PIN4PIN6PIN10PIN12均有方波,且幅度能使三极管的BE导通,可以确定U660已损坏,焊开与示波管的连接线,取下U660,用MF47 10KU66023,已经有很大的漏电流了。U660是泰克的专用器件,代号是155-0064-00,是一个宽带高压三极管差分放大器,无法采购到。幸好淘宝上有家被误认为压力传感器的闲置,顺便买了下来,不是白菜价啦
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 楼主| 发表于 2016-2-18 23:12:58 | 显示全部楼层
本帖最后由 Pairsum 于 2016-2-18 23:19 编辑

换上U660,波形上下能拉开,但是调节触发无法同步,同样CH2通道也无法同步,说明触发电路还有问题。这个示波器具有双触发功能,当选择B触发时,波形能同步,说明A触发有问题,A触发源选择EXT也无法同步,说明在触发源切换的后面触发信号放大、扫描闸门脉冲产生电路有问题。
三、触发通道检修过程:
触发源选择内触发,往CH1输入方波信号,示波器测量U73014脚和16脚,测得的波形能随485面板上电压档位旋钮的调节而变化,再测U7305脚和9脚波形也未发现异常,当测到U7385脚和9脚时,没有信号。以上测量时,用两根探头同时探测作差分测量。万用表检查U738各路直流电压,发现1416比图纸标示的4.13V低得多,R731R736公共端与+5V脱焊,这两个电阻搭棚焊接,估计是时间久了焊点开脱。焊上后能触发稳定显示波形了。
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但是CH21M欧姆的输入阻抗下的波形却有严重失真:
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同一信号同一同轴与CH1不一样,应该不是补偿不足的原因,虽然通过调节探头的补偿电容可以将就使用,但互换性相差太大了,决定对CH2检修下。
CH2小信号放大器波形失真的检修:
10KHz方波输入CH2通道后,示波器观测R31对地的波形无失真,Q56基极的方波也看不出失真,当检测Q56的集电极时,出现了信号失真。应重点怀疑Q56的偏置电阻,当然这个失真不一定由Q56这一级造成的,因为从Q62Q70出来信号经U48低通反馈到Q56的发射极,有可能Q56后面的电路或负反馈电路出现故障反馈到Q56的发射极电流信号失真导致在Q56集电极的电压失真。由于各管之间的耦合为直流耦合,出现故障时相互间的直流工作点都会受到牵连。
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红圈内的Q60起了耦合上级和驱动Q62Q70,还为后级电路提供了合适的直流偏置。将R53瞬态响应补偿调到底波形仍达不到理想效果。将示波器的输入切换到接地,阻抗切换到50Ω,测量Q56基极电压和图纸基本相符,Q60的基极电压为6.54V,图纸上标注是6.69V,对比CH16.72V。检查Q60的偏置条件,发现R60已由39Ω增大为45Ω。并连上一个300Ω的电阻,同时检查R63,最好使这两个电阻阻值相差不要太大,因为CR62Q62be结通过R62使Q60Q62的发射极保持相同的静态电位。切换回1MΩ输入,再细调R53使波形达到和CH1差不多:

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测试信号的幅度,发现幅度比标称值低20%,两个通道都一样,可能是换上去的U660造成的,元件时间久了很有可能放大倍数下降。决定按手册对垂直通道增益进行校准。具体操作步骤键维修手册第4748项。不过校准第47项须先校准第46项(MAIN VERTICAL BALANCE)。
本以为机器应该修好了,等待全面的校准,没想到当输入正弦信号去测试时,在0.1V档以上无法触发同步,档位越小越容易触发同步。三角波也不能触发同步,但是输入方波却没有问题,看来触发通道还有其他问题。维修过程中还出现几个钽电容短路,看来年代久远的老泰克经不起岁月的洗礼,爱出各种毛病。

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 楼主| 发表于 2016-2-18 23:13:13 | 显示全部楼层
本帖最后由 Pairsum 于 2016-2-19 09:40 编辑

五、正弦信号无法同步的检修:
触发同步扫描闸门信号产生于U730U738U740及相关电路,由U780控制。U780485机型上用过三个型号,目前故障机上使用的编号是TEK155-0049-02。万能的google还能搜到此芯片的Datasheet,这给维修分析电路提供了不少帮助。相关电路的工作流程是这样的:
信号经U740最后一级放大,但仔细看U740U738U730的接法不同,U740的内部差分管交叉连接,其他两个芯片都是6脚和8脚不用的。究其原因,在U740处增加了一个slope的切换开关,也就是我们在模拟机上常见的触发极性,即对应上升触发还是下降触发。
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U740的内部结构分析,为什么泰克通过交叉连接,在Q5Q8的基极给三极管不同的直流偏置能实现信号的极性反转?猜测当SLOPE开关处在“-”时,给Q5Q8正偏,这样Q6Q7截止,当处在“+”时,Q5Q8截止,Q6Q7R750正偏。从电路的偏置看,正偏的三极管应该对信号有截止失真的,不过对于整出脉冲没有关系,只要信号的某半周不失真就可以了。
CR751在这里的作用应该不是钳位信号的。实际上这个二极管区别于常见的二极管,是一个隧道二极管,根据量子力学的技术电子的隧道效应制成的,论技术原理无法用经典力学去分析,据说隧道二极管在1958年由日本人发明,泰克在七十年代就用上了该技术,TEK485还具有量子力学的技术!
隧道二极管的伏安特性曲线是一条类似于字母“N”的曲线,当正向电压开始增大时,电流也增大,增大到某个值时,电流随着电压的增大反而减少,出现了负阻效应,继续增大电压到某个值时电流又随着电压急剧增大。
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Up为峰点电压,Uv为峰谷电压,UpUv
隧道二极管通过外围的电阻偏置,选择不同的工作点具有不同的特性,作出的直流福在线与曲线相交,可以A点、B点、C点或交于AB两点或同时交于ABC三点。其中,工作点在B点是不稳定的,因为该点处于伏安特性曲线的负阻区,利用该特性也就是使直流负载线如上图绿线与曲线交于ABC三点,实现施密特触发器,可对信号予以整型。TEK485的波形整型也利用了这一原理,CR751周边的R753754R755R756R757CR751提供直流工作点,调节R755即调节直流负载线的位置。CR762CR772也是隧道二极管,CR762处在第二稳定点,这时CR772处于第一稳定点,当CR751的脉冲到来时,CR762的工作点由第二稳定点向高压处移动,通过R764使CR772由第一稳定点过渡到第二稳定点,此时由J762-J763来的延迟信号加到CR772上,使CR772由第二稳定点向高压处移动。当CR772的电压达到U7801脚门限,U780的第7脚点亮触发灯。CR772的高压信号经Q794驱动Q802Q804,形成扫描闸门脉冲差分信号。当一个扫描周期结束时,结束脉冲从Q816的基极输入,U78016脚收到结束脉冲,17脚输出高电平驱动Q768Q778使CR762CR772处于0电压(0.2V)状态,17脚输出高电平的持续时间由第8脚外接的RC电路决定。当17脚输出低电平也就是Q768Q778截止时,R765R775合适的偏置使得两个隧道二极管回到初始稳定态。
方波能触发正弦波不能触发应检查施密特触发器的相关电路,如果出故障信号将不能通过C761C762对隧道管进行有效的状态跃迁。检查 CR751及周边的几个偏置电阻,发现CR751已经开路,R756R757均已由160Ω增加到了185Ω以上。CR751没有配件,从B Trigger电路上拆了一个(485是双扫双触发示波器,有些场合很好用,为了修主触发,只能牺牲一个了,哪个朋友有这样的元件或者报废机可吱我一下呵,在此先谢谢了哈)。注意CR751CR762CR772是不同型号的。换上CR751和两个电阻,正弦波能触发同步了
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隧道二极管特写,泰克的编号是152-0177-02
隧道二极管组成的双稳态触发电路能对信号进行整形的实际波形验证:
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输入正弦信号,实际中的波形如上图所示。调节信号源的大小或者调节触发电位器,CH1-CH2的占空比在变化,但都是方波,说明确实被整形成方波了。当没有触发时,两极管两端的电压0.6V不到点,说明隧道管处于第二稳态。当切换SLOPE+-时,方波相位刚好相差180°。
再次还说明下,很多人以为模拟示波器是无死区时间的,其实模拟示波器是有死区的,引用鼎阳的一位业内人士说“模拟示波器其实是有大大的死区的,只是这个指标没有被说明过”。下面不妨贴张TEK485的扫描波形图让大家看下死区时间多少:
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周期为20us的信号,扫描时基打在10us档,A Trigger HOLD OFF旋钮打在NORMAL,扫描死区时间达到了15us!但是对比一些低端的数字机,还是很小的,例如TDS2022机器波形刷新率低至180wfm/s
时至春节,除了缺少一个隧道二极管B触发功能暂无法实现外机器各功能都已恢复,为了使40多年前的泰克老机恢复活力,征求各位谁有这样的二极管。最后,贴上几个波形测试图让各位一饱眼福(维修手册太大了,上传不了,可到维科下载,http://w140.com/tekwiki/wiki/485。也可站内消息):
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发表于 2016-2-18 23:48:19 | 显示全部楼层
佩服佩服理论实际面面据道
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发表于 2016-2-19 00:01:41 | 显示全部楼层
我公司有一台485.78年一手采购的
某天我用了半小时,突然挂了,吉祥物就这么挂了... 一直还没修
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发表于 2016-2-19 00:04:04 | 显示全部楼层
高手阿
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发表于 2016-2-19 00:38:34 38hot手机频道 | 显示全部楼层
本帖最后由 bg8up 于 2016-2-19 00:39 编辑

波形更新率和死区时间没有必然联系呀,楼主为啥觉得180wfms的波形更新率,这机器的死区时间就很糟糕呢
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发表于 2016-2-19 00:44:24 | 显示全部楼层
吱!

佩服高手
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发表于 2016-2-19 01:13:14 | 显示全部楼层
高手,不回帖不行!
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发表于 2016-2-19 03:26:43 | 显示全部楼层
非常極為詳細的維修過程以及確切真實不馬虎的電路原理解釋
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