夜深人静,发一个关于HP3455A万用表维修的贴子。

595 09-03-07 02:01


原作者:llycom

申明:本人不是专业人士,文中的概念和术语可能有不少错误,如有可能请尽量通知本人,读者由于本人错误而引起的损失概不负责!不久前,从坛上收来一台故障的HP3455A数字万用表,此表可出6位半显示,是HP的3456A之前的最高级万用表。写出以下文字是为了满足卖家说要让它能重新获得生命的愿望,不然它可能被拆件了。如果文中的图或文字引起读者的不快或误解请原谅,谢谢!

坛上ID一路听过朋友包装很专业。当时此表在坛上出现时,故障现象是不能开机,但按键灯亮,LED没有任何显示,因此很多人觉得此表应该为很小的故障,比如接触不良什么的。根据后来的修理过程来看,很多人判断失误了。

本人手里倒是有几台HP的仪器,所以对HP机器的特点还是有点了解吧,HP是仪器领域的世界头号牛公司,它在很多领域是世界领先的,不仅生产高档仪器,甚至还自已制造高档电阻、MCU、IC和场效应管等元件,这在仪器公司里是比较少见的。因此,HP的机器不仅是性能高档和专业的代名词,也是维修很难,基本没有代用关键元件的产品。很多高档HP仪器仅仅是坏了一个零件,因为找不到替换元件而不能自行维修,必须要找HP公司换整个电路,当然价格基本可以够买半个仪器了,个人认为这也是HP技术垄断的一种方法。这次维修3455A更加深刻体会到了HP的这个特点。

其实,本人在买这个HP3455A之前就考虑过可能找不到合适零件时,可能要拆零件了,好在原机主出的价很实在,就是拆件也合算了。因为此机器的电压其和电阻基准里有不少高级元件。能修好全凭运气好而已,同时也是最关键的是,得到了本坛著名的3609大侠的无私奉献,在此,本人表示对3609最崇高的敬意!

闲话少说,机器到手后,第一步就是到AGILENT网站下载此机的手册和维修指南,但不幸的是,此机太古老了,HP的手册电路部分基本不能看到任何字母和电路图。这也是本次维修过程过长的主要原因。第二步就是开盖按手册上文字部分检测电路了,首先是电源检测,结果是电源检测点全部合格,但故障依旧。

此机器主要可分为八大部分:数字逻辑板、模拟主板、交流板、AD板、电阻板、基准电压电阻板、显示面板、主CPU与ROM板。

根据说明书,先对数字显示面板进行检测,去掉主CPU板上的一根测试线,机器进入测试状态,发现板上一位LED数字管缺画,两个LED指示灯坏。LED是HP公司自已的产品,市场没有类似产品,想要更换只有拆机。好在3609近日又帮忙找到一个,再一次感谢!LED灯倒是很好解决,更换,解决。

第二步,根据3455A的工作原理,由模拟板上的CPU把测量相关的数据通过光电耦合,发送给逻辑主CPU处理后由LED数码管显示。此机不显示,可能的原因有两个,一是模拟板上的CPU损坏,没有通讯,自然就不会有数字显示,第二:主逻辑板电路损坏。所以第一步就是要看两个主板有没有通讯。主CPU可以进入测试状态,说明其ROM和程序和主CPU是正常的。所以下面检查模拟板的CPU的工作情况和光耦是否正常。

先检查主CPU,第一步,用示波器检查时钟电路和晶振,工作正常。第二步,发现在某些情况下,面板上的按钮按下时,LED指示灯有反应,而有反应时,光耦电路就会有通讯,检测有通讯时,主CPU和模拟板CPU信号,发现信号一致,因此,模拟板的CPU工作是正常的。但即使有通讯时,LED数码管也是不显示的。这就比较奇怪了,因为根据此机器逻辑电路及其显示电路工作原理,如果CPU和ROM能工作,并且显示电路正常的情况下,LED应该会显示数字的,即使是乱码也应该有所反应。因此,有可能显示的RAM损坏,但又因为机器会偶尔进入工作状态,所以RAM又应该没有全部损坏,没有RAM的计算机系统是不会工作的,因为没有内存了。此机有两个很古老的1K容量的RAM因此,判断此机的RAM坏了一半,后来有了3609提供的零件后,这个猜想被证实了。此RAM 为8位地址的1KIC,估计已停产20年以上了,根本买不到了,如果没有它,此机就只能被拆件。

换上RAM后,机器LED立刻有了显示,但是乱码,其它故障依旧。

经过仔细分析此机的工作原理,因为它有AUTOCAL功能,此功能简单来说,就是在测量过程中,不断的把基准的电压值接入电路,修正电路的变化参数,从而保证测量的准确性,也就是每次测量如果开了AUTOCAL功能,立刻就可以把测量精度接近到基准的精度。这在当时应该算是一个很高档的功能了,大大简化了电压测量前级的设计电路。但正是这个功能,导致了此机器的非常难以修理!

 

从其原理图中可以看出,AUTOCAL功能的实现是用很多的电子开关来实现的,而这些开关都是通过CPU用时序电路控制场效应管来实现的,此机的开关场效应管有很多。

 

不同电压档位时,开关的状态是不一样的,因此,此机一共有13个不同的开关组,即13个测量档位,而为了保证AUTOCAL的正常工作,机器在开机时,要对这13个开关档位进行测试,正常后才能进入开机默认工作状态,如果有不正常,则可能不开机而乱码,也有可能是某些档位工作不正常。此机在设计时,有一个TEST按钮,就是为了防止某些档位开关管损坏而设置时,LED会显示失效的档位数字,然后在手册中列出所有档位可能的故障位置,而本次机器故障确是当时设计者没有注意到的一种情况,所以手册中没的提及,导致了维修的困难。

在此机器中有一个高精度的电压和电阻基准,输出电压为很准确的10V,所有AUTOCAL的程序都要和基准电压进行对比,如果基准损坏,则机器不工作。所以在修理模拟板时,第一步要测量基准电压。

在测量基准电压时,输出只有2.6V,明显工作不正常。因此,根据此电压,开始是怀疑是不是电压基准坏了?拆下基准板,因为它的供电是29.3V和-15V的电压,手头没有电源可以提供这样的电压,所以无法离线测试其好坏。要测试就要把板子插在机器上,而机器的供电电压是正常的,但输出不对,因此有可能电压基准损坏,也有可能板上的负载太重,拉低了输出电压。为了解决这个虽然简单但不太好确认的故障现象,只好在没有电路图的情况下,根据板子元件的走线,基本上是对每个可能的元件进行检查,如二极管,三极管,电阻和场效应管,这个工作量是非常大的。查了几天也没有结果,最好只好采用把元件取下,或者把电路板上有疑问的引线暂时割断的方法进行。终于在割断某处电路引线时,其基准电压恢复为了10V,到此可以认为基准是好的,模拟板上有地方出现了负载过重,但又不是短路的问题。此时,已经过去了2个星期。

查明此情况后,怀疑是某个开关发生了错误动作,或什么元件损坏而导致基准被拉低了。因此对板上的元件进行了测试,发现了AC板上几个二极管和一个电容损坏。更换后,故障依旧。

在分析了模拟板CPU对AUTOCAL的控制模式之后,对其解码和开关控制电路进行了测试,发现开关控制电路根本没有控制信号,但CPU的解码电路输出信号是有的,因此怀疑是不是ROM的程序坏了,或者是译码等IC部分损坏呢?同时对电压比较器等器件的测试也不正常,所以对部分IC进行了更换,但故障依旧.

为了彻底了解MCU和IC之间的控制逻辑是否发生了问题,用上了逻辑分析仪对其进行协议分析。

 

分析后发现,其逻辑是正常的,那就说明是程序运行时不正常,可能是AUTOCAL程序碰到问题后,不能正常进入测量而“死机”了。因此接下来对很一个AUTOCAL进行了电路分析,可是困难的是只有相关的原理图,而没有电路图,因此分析十分困难,如下图是10V的AUTOCAL电路原理。

后在更换一个负责决定测量电压符号的74LS174IC后,电压符号也正常了(以前一直是错的),机器可以进入10V档,但不能进行自动其它量程的切换。并且按下TEST后发现所有的档都是错误码,所以怀疑公共电路有问题。在检测了N多公共电路后,基本上所有的电路测试电压都不正常。HP机器上用了很多只标了自已编号的双场管,即没有型号也没有参数。所以无法得知其脚位的定义和特性,更别说是选择如何代换了。而且在线测试场效应管是比较困难的,有时必须焊下来才能知道其好坏,这个工作进行得很慢。后来请教了LYMEX老大,本人在测量了一组场效应管的电压值后,请他分析一下后提出了场管G极正偏后的可能情况,为本人测试提了醒,在分析相关电路后,在线测量了一个双场管的电压后,发现其不正常,还好有3609提供的3455A配件板,换上相同的正常零件后,3455A终于工作正常了,但测量精度不够。就是下图的元件坏了。

此元件在电路中是前级放大作用,是所有AUTOCAL的前部电路,但由于没有电路图,而且故障的原理图中都没有提及它。这是一个HP公司自已定制或自已生产的元件,根本查不到它的参数。这是一个双场管,曾经也怀疑过它的问题,但把它焊下来后,故障依旧(因为无法完成AUTOCAL,所以说AUTOCAL引起了维修困难,在不进入TEST状下就死机,没有提示,不太容易想到故障的原因啊,HP的手册上居然也不说),并且测量电阻好象也正常,所以就放过了它。但是在加电测量后发现,它变成了一个二极管,即不短路,也不断路,所以当时没有发现。在LYMEX的指点下,本人才想到了是它的问题!在此感谢老大的帮助!

安装位置在模拟电压板电压基准的前部:

 

根据其手册的校准要求,对电压基准、电阻基准等元件和电路进行了调整后,3455A的测量基本达到了其指标要求。

测量10V电压:

测量信号发生器100KHZ交流电压:

开机特性:发现打开AUTOCAL后其电压还算稳定,但波动比较大,达4PPM左右。比3456A要差不少。

关闭AUTOCAL的电压变化:发现其不用AUTOCAL后,电压波动明显减少,但因为电路设计原因,电压变化非常大,所以这机器对AUTOCAL依赖性比较大,但AUTOCAL带来的干扰也比较大。

全文完,谢谢观看!


原回复:

  • 夜深人静,发一个关于HP3455A万用表维修的贴子。 llycom 2009年3月7日 2:01:51
    • 牛人的沙发竟然给我坐上了 轩尼诗 2009年3月7日 2:15:11
      • 谢谢,俺不是牛人,这里牛人太多。本人只是睡觉有点迟,呵呵。 llycom 2009年3月7日 2:19:10
    • 牛! zysun 2009年3月7日 2:33:09
      • 牛! 佳美 2009年3月9日 14:23:15
    • 厉害。 weose 2009年3月7日 2:50:37
    • 牛!! cjlxt 2009年3月7日 2:55:01
    • 牛人+牛设备 哈哈猫驴 2009年3月7日 2:56:32
    • 牛B红红! 咦,三鹿拎狗这牛崽上哪儿弄的3455A的备件板? Harbour 2009年3月7日 2:56:46
      • 三鹿氢氨的判了,三鹿拎狗这牛崽上还能躲哪儿去? 轩尼诗 2009年3月7日 3:35:33
        • . Harbour 2009年3月7日 10:27:55
    • 人才 儒生 2009年3月7日 3:32:45
    • 超级技术帖!强顶!! 卖身养二胆 2009年3月7日 3:52:55
    • 强人! 单极磁铁 2009年3月7日 6:48:52
    • 仪器党.高,精,尖! 78621 2009年3月7日 6:51:31
    • 高人 壹佰法拉 2009年3月7日 7:28:34
    • HP3455A万用表维修==记号 saillee 2009年3月7日 7:57:39
    • 像福尔摩斯推理!!!!!!!!然后外壳专家搭桥手术~~ 晶体管大庆 2009年3月7日 8:02:25
    • 强人! 西安雨桐 2009年3月7日 8:03:15
    • 感谢您修好它!但其中曲折与艰辛让我钦佩!仔细看了您的文章解了我心中不少疑惑,此机我曾试图修理过,所以您的维修过程我很有感触,也学了不少!感谢您修好它,并与大家分享! 一路听过 2009年3月7日 8:46:37
      • 谢谢您的割爱,不然也没有机会学习了.其实越难修理的机器,学习到的东西越多.本人只是对数字电路稍熟悉一点,对模拟电路只是半瓶水而已,还要认真向高手学习.此机器的模拟电路还没完全搞明白,感谢大家的厚爱,已有仪器是不少,样子有点唬人而已,呵呵. llycom 2009年3月7日 9:14:20
        • 我也捣鼓了近一星期,只知道两CPU之间无通讯!真的很佩服您!此机难修程度超出想象!其实机子值多少钱无所谓,修好后的成就感胜过一切!您的耐性和技术让人羡慕! 一路听过 2009年3月7日 9:28:16
          • 其实两CPU之间是有通讯的,甚至有时还能在面板上进行功能切换.但没有LED显示的问题,要对数字电路信号和协议分析才能找到原因. llycom 2009年3月7日 9:48:18
    • 你太强大了!不顶有罪 boris5741 2009年3月7日 8:52:29
    • 俺太崇拜你了,高手 清风轻过 2009年3月7日 8:55:21
    • 老大何方神圣?有空当登门拜访乃平生之幸事 boris5741 2009年3月7日 8:55:48
    • 学习贴,帮 太阳雨季 2009年3月7日 9:00:47
    • 电路基础扎实加图纸资料。维修这类东东的2大要数。还有有个好心情。天时地利人和全了。赞! 江湖大佬 2009年3月7日 9:02:04
      • 广坛第一修机器大佬也来顶贴,感谢鼓励!以后还要向您学习修理收音机,呵呵. llycom 2009年3月7日 9:19:25
        • 天外有天,山外有山。俺只不过喜欢张扬罢了。您这手艺也绝非短时间能得的。 江湖大佬 2009年3月8日 0:38:45
    • 牛啊!泡坛这些年,最牛的帖子! 网迷 2009年3月7日 9:03:10
    • 高,实在是高。 广东伊达 2009年3月7日 9:04:29
    • 只能站在远远的地方看看。 鸿运自然来 2009年3月7日 9:09:17
    • ywzj21 2009年3月7日 9:10:57
    • 满头大汗进来围观高手。 约拿 2009年3月7日 9:35:24
    • 高人! 6c2c 2009年3月7日 9:37:33
    • 这机的价值就在于折腾,操练人的思维和耐心。 电子管迷 2009年3月7日 9:41:19
      • 以后有此机的尸体价格合适我还会收一台,此机用料巨猛。收藏适宜! 一路听过 2009年3月7日 9:44:51
    • 高高高高高 foneyan 2009年3月7日 9:42:06
    • 爱睡觉的咖啡 2009年3月7日 9:49:33
    • 佩服得五体投地!! 绝对整烂 2009年3月7日 9:53:19
    • 公私兼顾 短波 2009年3月7日 9:54:22
    • 好深好深,实在是高可我看不明。 wuwe 2009年3月7日 10:47:30
    • gb5808 2009年3月7日 10:54:59
    • 牛人牛贴 Doyle 2009年3月7日 10:57:24
    • 光那堆示波器,逻辑分析仪,万用表,就吓退一大伙人 mapleft 2009年3月7日 11:11:28
    • 强!佩服!!! 声声入耳 2009年3月7日 11:22:25
    • 确实牛,,学习了, wfp1 2009年3月7日 11:23:11
    • 决心、信心、耐心再加技术和设备 lymex 2009年3月7日 11:30:43
    • 高手高手 eric_qiu 2009年3月7日 11:31:42
    • 学习了! jkbty-zy 2009年3月7日 11:37:43
    • hiyans 2009年3月7日 11:39:46
    • 不是专业人士?还要多么专业? 矿石1号 2009年3月7日 11:45:15
    • 排队来表示一下钦佩。 从窗口看世界 2009年3月7日 11:57:56
    • 佩服得五体投地! 芮丢 2009年3月7日 12:00:15
    • 寂寞守听者 2009年3月7日 13:16:24
    • 又是高精尖!东西都很好,很强大。 无名氏 2009年3月7日 14:03:58
    • 强人啊,看了以后不敢买坏表了,赌不起。 ydy28506 2009年3月7日 14:20:59
    • chenang39 2009年3月7日 14:33:08
    • 高手!!!!!!!!!!!!!!!!! bg2rn 2009年3月7日 14:37:49
      • 确实牛.学习了 imagine 2009年3月7日 19:17:20
    • 真佩服llycom, 让这么一台3455A活过来了! caoshanhui 2009年3月7日 19:40:53
    • 锲而不舍,佩服! thy888 2009年3月7日 19:45:04
    • 牛年之牛人 zgq 2009年3月7日 22:02:38
    • 敬!! dyna3330 2009年3月7日 22:46:16
    • 高手,佩服。 爱好一点 2009年3月7日 22:52:16
    • 仪器跟手艺一样的丰足。 aeondudu 2009年3月7日 22:52:19
    • cnsq 2009年3月7日 23:05:51
    • 我有一台3456A要处理。 机器 2009年3月7日 23:26:29
      • 啥情况?会不会是天上掉下个林MM? yjm2000 2009年3月8日 0:09:10
    • 记号,仪表专家! 胆机 2009年3月7日 23:36:38
    • Enigma 2009年3月7日 23:45:48
    • 高手! :) autopccopy 2009年3月7日 23:49:27
    • 这方面我是白痴,膜拜一下 甲骨文 2009年3月7日 23:50:27
    • 恭喜lly彻底修复 absolut 2009年3月8日 0:17:08
    • 真是高手啊,佩服! hwx 2009年3月8日 0:43:48
    • 牛人+牛设备 redtony 2009年3月8日 0:51:59
    • HP3455A万用表维修,广坛深似海,高人一浪推一浪,领教! txbmix 2009年3月8日 1:57:40
    • 夜深人静,发一个关于HP3455A万用表维修的贴子。 SNOPY 2009年3月8日 8:47:32
    • 又想少花钱又想买高给电压表的。看看这遍文章、不要做梦了、对倒倒HP是不小的打击!!!.知难而退吧! hncschen 2009年3月8日 8:56:34
    • 猛人. 半岛 2009年3月9日 13:35:25
    • 牛人牛贴···修万用表··留名· 淘气 2009年3月9日 14:34:14
    • 我靠 太牛了 zhouming 2009年3月9日 15:43:00
    • 这个水平不是一天两天的时间能锻炼出来的,敢问大虾在什么不能工作,有那么多的高档仪器! 我爱收音机 2009年3月9日 17:37:35
    • 牛啊,可以做神八的测量工程师了! 班长ygd 2009年3月9日 18:34:10
    • 精! 叽哩咕噜 2009年3月9日 19:36:10
    • 技术确实不错,而且这样的精神值得我们学习,修这东西不是短时间的积累能做到的。 ybhbhs 2009年3月10日 8:52:03
    • 高手!! h572 2009年3月10日 9:54:55
    • 佩服得五体投地,六指抓nai 我是狂人 2009年3月10日 16:35:51
    • 佩服! gj18163 2009年3月10日 17:31:10
    • llycom什么时候转型当维修专家了?.....士别三日,当刮目相看.厉害呀! 小鬼头 2009年3月17日 9:50:20
    • 没有金刚钻,别揽瓷器货,同样没有精通的技术,也别HP的修仪器 寒月 2009年3月19日 23:47:51
    • 这样的帖子看着舒服,佩服楼主 电子信息 2009年3月20日 1:33:33
    • 修好后的成就感胜过一切! njmqm2002 2009年3月20日 9:27:52
    • 对我来说就是天书 yebochuan 2009年3月20日 9:28:49
    • 厉害,逻辑分析仪都用上了!LZ的仪器可真是齐全哪~ Henryyam 2009年3月20日 10:23:25
    • 您行医也得是个好大夫,顶! rickliu 2009年3月20日 11:03:06
    • 那个专用顶贴哪去了!佩服!!!! sy311 2009年3月20日 11:12:59
    • NB 我家的东西够你修的了. wipeinfo 2009年3月20日 12:39:12

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