2e reparatie osciloscoop Tektronix type 2465BDM (Toestel of techniek)

door loek , Exloo (Drenthe), 28-10-2017, 12:26 (2532 dagen geleden)

Hallo forum lezers,

Voor de reparatie van een HP netwerkanalyzer was ik metingen aan het doen met de Tektronix scoop type 2465BDM.

En toen was er in eens geen beeld meer op de scoop te krijgen. Jullie zullen dit ook al eens hebben meegemaakt. De meeste hobbyisten gebruiken vaak meetapparatuur die vroeger erg duur was en ja het is eigenlijk “oude zooi” die wel eens defect raakt.

Nu was ik bij de reparatie van de netwerkanalyzer op een punt aangekomen dat er onderdelen besteld moesten worden. Dus was er (onverwacht) tijd om deze scoop te gaan repareren.

Een tijd geleden is al een verslag over reparatie aan deze scoop op dit forum geweest, maar toen ging het over het preventief vervangen van een geheugen-IC. In dat IC was een batterij ingebouwd welke al 14 jaar over tijd was.

Het is mijn beste oscilloscoop en er zitten veel mogelijkheden op zoals zeer nauwkeurig frequentie meten. Volgens vele was dit de laatste en de beste analoge oscilloscoop die Tektronix gemaakt heeft.

De weergave van de ingangen (totaal 4 kanalen) gaat inderdaad via analoge circuits. Maar daar is dan ook alles mee gezegd. Alle overige functies/metingen worden uitgevoerd via een microprocessor.

Het begint bij het inschakelen er worden dan ongeveer 30 testen uitgevoerd en bij een eventuele fout wordt dit met een tekst regel op het scherm weergegeven.

In dit geval was er geen beeld meer, maar daar is ook in voorzien. Tijdens het opstarten gaan er verschillende leds op het front aan. Deze leds geven in normaal bedrijf aan of een functie is ingeschakeld bijvoorbeeld Horizontaal MAG *10.

In een tabel kan aan de hand van de brandende Leds bepaald worden wat de foutcode is. In dit geval zou het trigger niveau te laag zijn.

Na de foutmelding kan je de scoop door laten gaan door het indrukken van een speciale toets.
Stel dat de fout niet al te ernstig is dan zou je er gewoon mee kunnen werken.

In dit geval lijkt de melding van een te laag trigger niveau niet zo erg belangrijk. Bij verder laten gaan met doorstarten ,door indrukken van de speciale toets, zie je wel dat de scoop actief wordt omdat nu alle functie veranderingen worden overgenomen. Dus bijvoorbeeld bij het in/ uitschakelen van een kanaal of bepalen op welk kanaal triggeren gaat de juiste led branden. Maar er komt geen beeld.

In zo’n geval denk je toch al snel aan een probleem in de hoogspanning van de scoop. Je kan makkelijk bij de hoogspanninggenerator komen.

Alle spanningen waren aanwezig. Ook de gloeispanning voor de beeldbuis en deze komt van de hoogspanningtrafo. Maar de laatste spanning van 14 KV kon niet gemeten worden omdat deze als draad uit een unit komt (rood op foto) en verdwijnt in de afscherming van de beeldbuis. Ook voelde je, met je hand tegen de beeldbuis, niets van statische elektriciteit. Zou er dan toch geen hoogspanning zijn?

Door de bias instelling , van het beeldbuis rooster, via een potmeter geheel te verstellen/ontregelen zet je de buis eigenlijk helemaal open. En ja toen zag ik boven en onder in het beeld tekst verschijnen. Niet netjes en met veel terug slag, maar dit was wel het bewijs dat er ook hoogspanning was.

Wat opviel was dat er geen lijnen van de tijdbasis zichtbaar waren en dus ook geen ingangssignalen.
Het maakte ook niet uit in welke stand je de positie potmeters instelde je zag gewoon niets veranderen.

Het tijdbasis circuit en ook verticale ingangcircuits worden voor wat betreft de positie bestuurd via de microprocessor. Hiervoor worden door de fabrikant speciaal ontwikkelde hybride IC gebruikt. Op de foto zijn dat de geribbelde aluminium blokken.

De ingangen voor de positie op deze hybride IC’s veranderde niet bij het draaien aan de betreffende potmeter. Dus daar zou het probleem moeten zitten.

Al de bedieningsorganen van deze scoop worden door de microprocessor ingelezen. Voor de schakelaars is dat niet zo lastig immers deze zijn een “1” of “0”. Voor de potentiometers zoals positie kanaal verticaal/horizontaal moet dus de analoge waarde eerst omgezet worden in een digitale waarde. Je zou dit kunnen doen met een Analoog naar Digitaal conversie (A/D-IC).

Bij deze scoop is gekozen voor een andere methode:
De bedieningspotmeter hebben op beide uiteinde een spanning van 0 tot + 5,0 V .
De loper van de potmeter geeft dus, afhankelijk van de stand, een spanning af van 0 tot 5V.

Alle potmeter uitgangen worden met een elektronische schakelaar stuk voor stuk doorgeschakeld naar een comperator (spanningvergelijker).

Op de andere poot van de comperator wordt de uitgang van een Digitaal naar Analoog converter gezet.

De microprocessor gaat op de digitale ingang van de D/A converter net zo lang de data aanpassen tot dat de comperator aangeeft dat de twee spanningen gelijk zijn. Deze digitale waarde wordt bewaard in RAM.
De analoge waarde die uit de D/A converter komt wordt via een elektronische schakelaar op een sample and hold schakeling gezet. De uitgang van deze schakeling gaat naar het IC waar de spanning voor bedoeld is. Zo’n “sample and hold” schakeling is eigenlijk niets anders als een OpAmp met zeer hoge ingangsweerstand waarbij op één ingang een condensator naar aarde is verbonden.

De condensator zorgt er voor dat de aangeboden spanning blijft staan als de electronische schakelaar de volgende stap aan het maken is. De microprocessor houd bij welke potmeter voor het laatst verdraaid is en zal bij een volgende cyclus deze als eerste meten.

De totale cyclus voor afvragen van alle potmeters duurt ongeveer 3mS. De tegenkoppeling van de OpAmp bepaalt hoeveel het aangeboden signaal wordt versterkt/verzwakt wordt.

Op onderstaande foto zie je dus het totaal plaatje in blokschema. Als voorbeeld is genomen de potmeter voor de horizontale positie welke in dit geval in het midden staat.

Dus de uitlezing van de potmeters is kort samengevat:
1e
Inlezen digitale waarde door verhogen/verlagen digitaal getal aan D/A ingangen
2e
Detectie comperator geeft aan dat waarde digitaal en analoog van potmeter gelijk zijn
3e
Analoge waarde van D/A in analoog geheugen plaatsen (sample and hold)

4e
Analoge waarde op ingang “sample and hold” versterken/verzwakken en aanbieden aan betreffende schakeling.

Zoals je nu wel begrijpt kan er in dit proces van alles mis gaan waardoor bijvoorbeeld de helderheid van de beeldbuis op zwart blijft staan. Of dat de positie vertikaal of horizontaal een totaal ongedefinieerde waarde heeft en de lijn dus buiten beeld valt.

Na vele metingen bleek dat dit in deze scoop het geval was. Er was eigenlijk geen enkele sturing naar de hybride IC juist. Ook een aantal referentie spanningen klopte niet. Het is best lastig meten in een apparaat dat vol zit met SMD componenten. Ook ben je ( nog meer) terughoudend om iets even los te halen.

Uiteindelijk bleek dat de D/A converter een totaal verkeerde spanning af gaf. De oorzaak was één defect SMD weerstand van 10K in de schakeling rondom dit IC.

Na vervangen werkte alles weer normaal geen foutmeldingen meer goed instelbaar kortom klus geklaard.

Zo zie je maar dat het lijkt of er geen hoogspanning was en dat uiteindelijk een simpele fout in een D/A schakeling zat.

Waarom wordt deze A/D omzetting zo uitgevoerd?
Je zou denken dat het signaal uit de potmeter al analoog was en dat de tussenstap niet nodig is.
Maar door dat er nu ook een digitale waarde is kan deze gebruikt worden bijvoorbeeld bij het opstarten van de scoop.
Dus stel dat je na het uitzetten van de scoop de potmeters verdraaid, dan zal bij het aanzetten de MP toch de waarde die bij het uitzetten digitaal aanwezig was plaatsen op de D/A uitgang.
Er is dan dus een verschil tussen de analoge waarde die op de potmeter staat en de waarde op de ingang van de “sample and hold” schakeling.
Draai je daarna aan deze potmeter dan zal de MP deze waarde weer aan elkaar gelijk gaan maken.
Kort samen gevat: De scoop start altijd op zoals hij was uitgezet.

Een andere mogelijkheid door de aanwezigheid van een digitale waarde is dat er door digitaal te rekenen meetwaarde bepaald kunnen worden. Op het onderstaande plaatje zie je twee verticale cursor lijnen deze worden met twee potmeters ingesteld.

De afstand tussen deze twee lijnen is de tijd en daarmee kan je dan bijvoorbeeld de periode tijd mee weergeven. De waarde die in de tekst verschijnt is dus het resultaat van digitaal rekenen met de twee potmeter waarden.

Verder is het zo dat bij het ijken van deze scoop alle correcties zijn opgeslagen als digitalen waarden. Dus wordt bijvoorbeeld een standaard frequentie van 1MHz aangeboden. Op het scherm ga je dan door indrukken van correctie toetsen het beeld passend maken voor deze frequentie. De correctie wordt daarna digitaal opgeslagen en wordt bij uitlezen steeds verrekend. En in het voorbeeld van de verticale cursor lijnen wordt die correctie dan ook gebruikt.

Ik hoop dat jullie het een interessant verhaal gevonden hebben.

Met vriendelijke groet,

Loek