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WuSiYu
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2月 16, 2018

Tektronix(泰克) 2221A 数字存储示波器拆机图

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Tektronix 2221A 是一款“双模式”的示波器,其既是一个数字存储示波器,也能像模拟示波器一样工作。

虽然在官方的宣传手册中,Tektronix 2220/2221/2221A/2230是一个系列,但实际上2221A在1991年才上市,而其他几款则是在1986年。2221A与2220/2221/2230的差异其实是较大的,其使用的是更先进的数字系统,有着100MS/s的采样率,而2220/2221/2230均为20MS/s,从前面板的布局上也能看出2221A和2220/2221/2230的显著差异,后者均没有示波管下方的几个功能按钮,也没有一些图形化的设置菜单按钮。

真正与2221A相似的,其实是Tektronix 2232这款在1990年推出的示波器,其前面板和内部构造与2221A极为相似,而事实上,2221A便确实是2232的一个“马甲”,两者唯一的区别在于2232是双时基,而2221A为单时基。

2221A的详细参数如下:(来自http://w140.com/tekwiki/wiki/2221

Analog bandwidth 100 MHz (80 MHz in 2 mV/Div range), 20 MHz limit switchable
Rise time (analog mode) 3.5 ns (4.4 ns in 2 mV/Div range)
Sampling rate 100 MS/s single channel, 50 MS/s in ALT or CHOP
Memory depth 4 K samples single channel, 2 K per channel in ALT or CHOP
Resolution 8 bits
Deflection 2 mV/Div to 5 V/Div, 1-2-5
Glitch capture > 100 ns
CRT 8 x 10 cm, P31 phosphor, 14 kV acceleration
Outputs analog X/Y plotter output, 500 mV/Div, pen lift relay contact
Power 90-250 V, 85 W, fan-cooled
Weight 8.2 kg (18 lb.)
Features
  • Reference waveform memory
  • Cursors and readout
  • Signal averaging
  • TV line and field trigger
  • Variable holdoff
  • GPIB or RS232 optional

拆开的方法:卸下四周的螺丝和后盖,然后像抽屉一样,把内部的东西向前推出来。

另外,如果遇到了开机后示波管无图像的问题,请尝试重新插拔后部的保险丝(旋转一个小角度解锁后可弹出,若老化卡死请将其抠出,并恢复其弹簧的活动空间,否则会接触不良),有奇效。

这个示波器内置了彩蛋,请见我录制的视频:https://www.bilibili.com/video/av19287327/

下面上图:

↑ 最上方的是“存储板”(板子上是这么写的),负责整个示波器的数字功能

↑ 这几个金封的芯片应该就是整个电路的核心了,左边的两个可插拔的模块应该是两路输入的ADC(很奇怪问什么它们的型号不太一样,一个是AD9002AJ,另一个是AD9002AE,发热似乎挺大的),右边的可能就是CPU一类的东西了后经查阅2232的服务手册,这个并不是CPU,CPU为下图中左下角两个EPROM芯片的上方,那个带芯片座的PLCC封装的芯片,型号为Intel 80C188,可以理解为嵌入式版的8088,是著名的8086的衍生版。而右侧这个金封的芯片,在Tek 2232 Service Manual中的原理图的描述为“Digital Acquisition”,译为数字采集,具体型号未标出,元件上的标注为VLSI ADG209B(VLSI Technology, Inc,其在ASIC领域领先,所以这块芯片可能是一个ASIC芯片),经查阅,此芯片为Tektronix定制的芯片。最右侧的一列双列直插芯片,则是“Acquisition Memory”,采集内存?

↑ 长长的示波管,而存储板的左下角的带贴纸的两个带有芯片座的芯片,是两个上边有“小窗口”的紫外线擦写的EPROM(并不是EEPROM,因为不能电擦写),其中存储的便是这台路由器的固件了(刷机?不存在的23333)

估计这彩蛋就是这么来的:泰克攻城狮:“固件一个芯片装不下,两个又还有空余,那我们就来加点彩蛋吧!”

EPROM芯片右侧的两个双列直插芯片,型号为UPD43256,是32768 x 8it的32KB内存。

上图中的CPU右上角,是唯一一个疑似带有散热片的芯片,其在原理图上的标注为U9208,未标注型号,所以推测也是Tektronix的定制芯片,描述为“Display Controller”,即显示控制器,输出连接到右侧的两个DAC芯片上,来控制屏幕上的两个偏转电极。

↑ 存储板右侧带有转轴和支撑杆,可以直接这样立住,以方便维修,下面是一块分量十足的钢板,简单粗暴的电磁屏蔽?

↑ 拿掉钢板后,露出了示波管的全貌

↑ 这里是前面板后侧的地方,这块钢板下是信号处理的一些电路,钢板上的标注应该是测试点位一类的东西吧

↑ 这就是供电部分了,它不仅要给存储板等部件提供直流电压,还要给示波管提供14kV的加速电压,由于整机85W的功率也不低了,所有其中有一个固定在后部的风扇来进行持续的主动散热。贴纸上贴有提示:“不要在通电状态下打开这个罩子,否则碰到一万多伏高压的您,会主动立即去世。”,在其他包含高电压的部件外也有这种罩子和提示,以保证维修人员的安全。

↑ 从缝隙可以看到一层一层的电路板和复杂的接线

↑ 这是存储板钢板下的CMOS电池,在那个Flash并不普及的年代,用于维持CMOS中示波器的设置等数据,和电脑主板的CMOS电池类似(虽然现在的主板电池主要的功能已经不再是维持数据了,而是维持RTC,现代的BIOS/UEFI一般都会把设置保存在SPI Flash里),这是一个BR 2/3A的3V不可充电锂电池,容量1200mAh,工作电流2.5mA,是一种寿命可达十年的CMOS专用电池,至今仍在一些PLC工控上使用,淘宝价格20左右。

↑ 经过查阅,存储板上为CMOS芯片进行“电源管理”的是MAX690芯片,其允许的输入电压最高有6V,所有这里采用了一节3.7V的18650可充电锂电池来替代,由于没有电焊机,这里采用具有一点弹力的绝缘胶带绷紧的方式来引出正负极并接入电路。

↑ 由于时间较长,屏幕下方橡胶按键的柔性电路板上的线路老化断裂,导致按键失灵。打磨掉断裂处附近的绝缘漆,并使用2B铅笔涂抹即可使其重新接上,修复电路板。需要注意的是,这层线路非常的薄,砂纸多磨几下就会把绝缘漆和金属线路层都磨掉,需要注意。

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3 Comments

  • WeiYuan

    好有年代感。EMMMMM

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    2018年4月6日 - 下午3:42 Reply
  • WeiYuan

    博主的博客是HEXO+MD 主题吗

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    2018年4月6日 - 下午3:44 Reply
    • WuSiYu

      是WordPress和魔改版Sility主题

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      2018年4月11日 - 下午6:24 Reply

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SiYu Wu 学生,Web开发者,智能硬件&IOT爱好者
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