一台fluke 5440B/AF的艰苦维修历程

thy888

      FLUKE 5440B是FLUKE公司在80年代中期推出的一款高性能直流标准源，采用了自校正的先进技术架构，在5440B的手册中叫做INCAL，基本原理就是把可能影响到输出指标的因素，尽可能的溯源到内部的基准上，这个基准按当时的技术已经可以做到非常高的指标。为了完成自校正，设计有A/D转换等复杂的辅助电路，在软件的配合下，对各个关键测试点进行测试，监控环境温度的变化，器件的老化和温漂数据。同时测试认为不变的基准数据，这些数据都与基准数据比，也可与历史数据或者原厂数据进行比对，重新计算修正因子，这样把所有的变化因素都可以修正，如0点漂移，温度带来的温度系数，比例放大的电阻比例都有内建自动桥路可以修正。所以，INCAL技术可以使老仪器免校正而焕发青春，一点不夸张。我仔细测量过3台5440B，均优15到20年没有外校正了，充分热身后，先不运行INCAL，直接测量10V基本量程输出，发现有20到30PPM的误差。运行INCAL后，奇迹出现，误差都在1PPM内，惊叹当年的内部基准稳定程度。测量其他量程的输出，也都还可以满足说明书的指标。其中一台观察过一年多，INCAL后基本量程10V的漂移在3uV.现代仪器已经广泛地使用这个技术架构，后来设计生产的的5700/20A,5500/20A等都无一例外，只不过功能多些，器件小型化，集成化高，体积小。但是经典的用料没有了，也难达到5440B的指标了。在万用表中3458A也把这个技术发挥到了极致，使得较为普通器件而可以做出高指标来。
      闲话多了点，与主题不太搭边了。接修的这台5440B，是坛友从国外进来的115V机，原机主贸然通过220V电，从而造成损坏。雷击和过压的机器，同行一般都不接修，这类仪器故障点多，费工费时，较之使用出故障的难度大许多，效益往往不够开员工工资，除非高价值仪器。耐不住坛友的一片诚心，加之手中并不太忙，所以决定花2天工夫进行维修，无果就放弃。经过了解，这台机已经有过维修，我后来打开看焊接的手法和习惯，可以判断至少有2-3位师傅动过手了。
    机器前天收到，包装还算结实，看品相不好，上下盖螺钉缺失多，且张冠李戴，也难怪，FLUKE和HP的仪器，都是英制螺钉，非专业做这行的遗失后难配齐。这些螺钉我小有收藏， 完美配齐

thy888

将机身前后左右都竖放一次，仔细听里面无异响。通电开机，风机运作，变压器嗡嗡闷响，貌似负载重。立即断电，输入保险原设计1A，现在是5A的，换1A立即烧。开盖检查，发现主变压器组件的PCB上居然烧了一个洞，实在匪夷所思，保险丝五花八门，还有数个铜丝代替做的保险。原设计均为保险电阻，保险换保险是基本原则，铜丝极有可能搞报废仪器。
   将所有保险按照原理图和BOM表一一替换，并拔出A12 ,13整流滤波板，A10稳压板，通电开机，主变压器嗡嗡响消失，风机平稳运作，主变压器基本判断完好。这个主变压器组件与侧板有4个螺钉固定，这台机一个没有，千山万水，长途跋涉居然没有出现意外，万幸。运输途中，主变压器PCB和母板上的对应插槽极易折断，因为主变压器实在太重了。找到合适的英制螺钉复原。

  在拔出A12,13整流滤波板时，发现这个组件板上家插反了，心里立刻凉了半截，电源部分误接对仪器是致命伤啊。

正确装位

错误装位

A12,13组件板下，母版PCB有2条走线高温翘曲，其中一条断，表面阻焊层碳化，仔细清理干净，接好PCB线，用704固定翘曲的走线，难看一点，管用喔
FLUKE等大公司的产品，有完善的防呆设计，这个母版上的插槽本来有定位销，与PCB的插槽一一对应，才可以插到位，但是卡子不在了。

PCB上的定位卡槽

   
插上滤波板A12 13，测量TP1-19的各路电压，居然正常，神奇的是滤波板上无一器件坏。然后插上稳压版A10，测量各路电压也基本正常。断电，插上其他所有板卡，测量稳压板电压正常。见证奇迹时刻到了，显示正常了，按键可以正常输入。
看来负载重，就是滤波板反插所致。

gongsaiwei

唐老哥的文章，难得一见！

baof

占楼观望

xplore

20年1ppm ？  比4910还牛了？  

hepingmail

老唐开课了。

thy888

按键正常，并无继电器动作，前面板付显示提示与前面板通讯失败。5440B前面板有独立的CPU系统，负责处理键盘信息和显示，并于后部的主控CPU通讯。由3M的一条20P排线电缆连接。考虑到显示正常，按键正常，只是不能与后部主控CPU交换信息，故先检查线缆通断，这个线缆罕见有断线的，除非暴力插拔。经过检测发现，右起第4条开路不通，用尖针刺破线皮发现线体正常，在端部压接部位无接触，小心撬开压盖，处理好，然后用AB胶粘牢压盖。
   这条线应该是强力拉伸所致，原因是线缆装配位置不对。5440B的这条线设计位置是在母版底部屏蔽罩外，因为数据线不能与模拟板罩在一起，看线缆是放在屏蔽罩与母版间了，线缆压痕清晰。由于线缆下面红色的线垫高，屏蔽板固定后强力将线缆后拉。

线缆正常通讯后，按OP键继电器仍然不动作，开机自检付显示屏显示NV-RAM检测失败。这个情况有2种，一是校正常数丢失，二是不能读写NV-RAM的校正常数。自身器件电路问题。所以必须判断，但是按键不执行操作指令，与这个无关。拔下NV-RAM，这个是一片特殊的IC，与手册的BOM表不一样，手册中是HN48016P。这个IC型号查不到资料，取下读写都无反应，判断失效。用测试完好HN48016P替换，故障现象一样。可以理解，没有校正数据嘛。所以当务之急是修复按键的指令动作部分，然后进行校正操作，看是否可以写入校正常数，判断A15板是否有其他故障。本来我手中有5440B，可以方便替换，但是软件版本不同，替换无效。机器都显示异常。
  好在模拟板部分是一样的，减少了大量的测试分析工作。通过替换A10板，也就是内逻辑电源稳压板后，继电器工作正常了，可以按指令动作，输出电压10V，误差在9.95V,但是瞬间就消失。显示与内逻辑无响应。经过替换板卡，确认A8板也有问题，就是DAC的控制部分。故障缩小到A8 ，10 ,15三个板卡。
    首先解决A10板造成的继电器不响应指令的问题，按常规思路，A10是稳压部分，检测给继电器供电的电压，稳定一点不差。为什么不动作呢，电源部分按理是不影响的，仔细分析5440B的稳压电路，可以发现这个板子有逻辑部分，也就是监控各路电压的逻辑GPFS和应答逻辑GPOP信号。GPFS信号容易观察，A10板上的红色LED开机亮一下就灭，为正常。
测试发现GPOP异常，看A10板中的C32居然被上家修理的取了，没有装，估计认为是个小的滤波退偶电容，可有可无。用2个贴片电容代替，继电器可以动作了

thy888

按键指令响应正常，断电开机老是显示43号错误提示，按手册分析应该检测A3,5,6,7,8 ,14.实际这些板子都正常。
我估计FLUKE的设计人员都晕了，这个故障还是在A10板上。故障发生的特点是，冷机出现，热机不出现，经过一些特殊的方法，故障元件锁定在 电容C31和C33上，耗费6小时。无论从哪方面看这个电容都不应该出故障，低电压，低频工作的。实际测试见图片，大跌眼镜。
不到1u。应该100u。
换一个早期的固态电容
至此A10板问题全部解决。误判的IC用插座复原了
电解电容失效有个特点，怕冷。90年代中期修黄河电源打嗝彩电，开始出故障是气温突变冷，开机打嗝，一会儿就正常了，天气暖和就开机正常。当然严重了，热天开机也要打嗝，就是一个电源部分电容问题。三洋M11机型的电视，180V视放供电滤波也有这个现象，冷机画面发白惨淡，热了正常。这些都工作在高频部分，容易理解
    接下来修A8板，A8板是DAC的数字控制部分，负责读取D/A数据，生成2路PWM信号。还有A/D部分，做自校正的数据切换开关电路等。输出10V，可以保持1秒钟左右，用3458A可以正常观察到5.5位都是稳定的，根据这个基本判断2路PWM信号正常。A/D部分负责监控输出是否响应主控的数据，现在付屏显示没有响应主控数据，因此重点检查A/D部分，看A/D的基准2.5V稳定正常，多功能CD4051开关有信号切换到A/D输入，a/d是一片7109，用示波器观察7109的数据输出位，我任何波形，判断7109坏，换新的7109后，A8故障排除。
   现在集中精力修A15板，A15板估计都知道坏了，修得面目全非，把几乎所有数字IC的供电脚都从电路板焊下，不知道是什么大法，估计也不咋的 。
排阻也破坏了，用了一堆贴片电阻搭焊，这个还不错，应急修理。
  这个记忆板上有6片ROM,3片RAM，一片NVROM，现在提示后者有故障，前面讲了，不一定就是NVROM有问题，要进行读写操作。因为校正常数丢失也是这个提示。因此首先将5440B进入校正模式，校正10V，其他步骤跳过，果然付屏显示写入失败 。因为新换的NVROM是测试可以读写的，在A15板子不能读写，重点检查外围电路。首先检查29V供电，正常。接下来看地址和数据是否有，因为不涉及到具体数字，可以用示波器简单看A0-A12

NVROM 的数据和地址码都不是与其他的ROM RAM直接连接的，组件有缓冲，通过选通脉冲CP进行读写操作。不操作状态U29应该没有数据传递，实际测试确实如此。按压前面板的RESET键，用示波器可以捕捉到CP脉冲，测量U29的23脚对应的A8无数据，但是在U26的对应端口有数据，所以判断U26不能正常传递数据，一片74LS374，用插座换一片拆机件。在U29的23脚可以测量到RESET的读写数据。


开机仍然提示NVROM测试失败，重新进入校正模式，对5440B进行一次写入校正后，开机自检全过。
   维修工作就是一个分析过程，也是一个学习提高的，动不动就换元件是陋习，要有把握地动烙铁，否则板子真面目全非。不要任何图纸和资料的不是高手，但是在日常中，经常听到大家评价某个维修大师，什么资料图纸都不要，任何电器一把烙铁搞定，那已经是神仙了。

zjinkui

看高手授课

bjzgc

大师级的

lymex

国内能修复此等5440B，也就楼主一人了。

人说艺高人胆大，还真有很多半瓶醋但胆子更大的。

英制螺丝不多见，特点是牙粗，我也有一点，部分是拆机752A得到，部分来自dz98

suny-hyb

UFO级别的技术

yjm2000

维修高手

王珏

楼主厉害！确实大师！

thy888

这个机后来还处理个棘手的问题，就是跳数3-7PPM，无规律的，是我最怕的，可能数天不得进展，这个过程就不在细述了，特殊的办法加高精度的表和源来诊断。

和谐

楼主辛苦了。受教了，谢谢！

mcmwy

把所有的数字逻辑焊下来，拿编程器测试一遍。坏的就都筛出啦！工程巨大啊 ，就像我开始折腾的时候那个小日的表一样一堆逻辑没示波器，编程器倒是有。
唐老师最后的话好啊

futurehero

学习了，受教了，山外高人

gdcj

高手啊！！！

大胡子

难得一见

xyqmgb

楼主高人啊

留下给我

感谢 教 授

冰川

高手！对这个表的原理理解的这么细致。
有图纸就事办工倍了。

lmserver

80年代的机器，太古老了，连门电路也坏了。

2yjc

维修工作就是一个分析过程，也是一个学习提高的机会，高手的磨练过程 动不动就换元件是陋习，要有把握地动烙铁，否则板子真面目全非（瞎子治成连聋代瘸）。不要任何图纸和资料的不是高手，但是在日常中，经常听到大家评价某个维修大师，什么资料图纸都不要，任何电器一把烙铁搞定，那已经是神仙了。那是修电子管年代 用一把烙铁 一把螺丝刀 一个万用表 就够了  现在的电子科技突飞猛进的发展 对维修要求的也越来越高
支持楼主观点   学习了

轩尼诗

老唐厉害。

zhkbx

高人啊，佩服得五体投地。

xplore

不怕坏机， 就怕坏机有修  ， 捡垃圾要牢记

strive

这种帖子才是真正的有营养啊~~~
看了，学习！
向唐老师致敬！！！

iking921

排末位学习。