HP8920综测仪故障维修一例


HP8920一台,生产年代1999年(该型号的最新批次),射频功能正常,解调声音正常,调制正常。这个仪器平常用得极少,基本是新的,类似故障一般来说是器件的自然失效。

故障现象:

调制分析仪、音频分析仪不工作。具体情况是,通常无法DECODE,调制计数器无显示。示波器功能不正常,仅在少数模式可以显示波形。

由于在调试某机时,最近几天需要用HP8920做信令解码(否则也察觉不到这个故障),所以必须加以维修。

基本诊断:

音频分析仪故障。

到安捷伦网站下载全套电路图,然后是判断具体故障点的流程:

HP8920的音频分析仪设计得非常复杂,首先是一个7个通道的选通器,由他决定到底把哪个信号送进音频分析仪。该选通器可以选择诸如调制信号、解调信号、外接音频信号、MIC信号等,以便对其中一种进行分析。示波器的ADC要利用该分析仪的模拟通道。

(1)在操作界面上打开扬声器。扬声器的信号来自于选通器,而没有经过后续的滤波等环节。

送调频信号,解调,声音正常。

从AF HIGH端口送1KHz正弦信号,扬声器可以发出对应的声音,且音量大小适当。

据此,判断选通器正常。且,扬声器驱动和功放正常。

(2)在操作界面上将音频增益设置为AUTO(自动),音频端口阻抗设定为600欧(下同)。

从AF端口送1KHz正弦信号,给予幅度从0.1V到10V的调节,观察第一程控放大器(增益设定栏目的最上面一行显示)的增益变动。

该放大器增益会根据AF信号的幅度发生变化,变动范围覆盖0-20-40dB。

已知幅度范围检波器位于第一程控放大器后方。

据此,判断第一程控放大器正常,音频幅度范围检波器正常。

(3)将音频增益设置为手动(HOLD),滤波器功能开至最宽。

从AF端口送1KHz正弦信号,给予幅度从1V到10V的调节。观察计数器。

当增益设定为40dB时,计数器偶尔可测到正确结果。设定为20dB时,开大幅度,偶尔也可测得正常结果。设为0dB时,无显示。

据此,判断计数器前故障。

(4)使用示波器功能,在音频分析功能界面,选择示波器的信号来源。可以选定4种来源,可测通道上4个位置的波形。

来源为AF INPUT时,示波器显示正常。

其余来源均不正常。来源FILTER的测量点其实是在去加重电路中,紧邻低通滤波器。

据此,判断低通滤波器前故障。结合计数器功能偶尔正常的事实,判断计数器正常。

故障点一定在高通和低通滤波器之中。

高低通之间没有可以利用的测试点(除非拆开机器直接测量)。故难以判断到底哪一级出了问题。但这并不妨碍进一步缩小范围。

(5)设置高低通滤波器的截止频率,观察滤波器的选通器是否正常。

送20Hz、100Hz信号,开音频增益为40dB,切换高通滤波器的截止频率(50、300Hz),观察计数器。发现切换滤波器频率对计数器是否工作有一定影响,但截止特性不好。

送1KHz、4KHz、15KHz信号,音频增益为40dB,切换低通滤波器截止频率(300、3k、15k),观察计数器。发现切换滤波器频率对计数器是否工作有显著影响,截止特性很好。

据此,判断运放U14、U23、U24正常,选通器DG508AD正常。

U12、U13、U11、U10A是否正常存疑。由于自动增益正常,故U10B肯定正常,而U10AB是一个芯片(74HC139),坏一半的可能性略小。故推定U10A正常。

高通滤波器截止特性不好,可能是其后的运放U13的阻抗不正常导致。高通滤波器虽不良,但切换时仍有变化,说明U11(DG444DY)正常的可能性大。

根据以上现象,对故障的可能性进行排序:

最可能:U13(TL072BCD)

次可能:U12(TL072BCD)

有一点点可能:U11(DG444DY)

当然,也可能是这些芯片的电源、偏置等的问题,但这些问题必须要拆开机壳,并且焊接测试线才能确定。故维修时首先换芯片,如果不好,再外围排查。也不能完全保证后级没有别的故障。

拆开HP8920的机壳

2

买回 TL072

1

找到音频分析板的位置

3

取下音频分析仪的两块板子

4

 

更换U13

5

更换后故障依旧,但略有好转(计数器可测得频率的时候变多了)

继续更换次可能的部件。把U12一换,除了DECODE的数据功能之外,其余功能完全正常。

6

看来其他的“故障”是因为U12故障,导致程序自动切换增益所依赖的检波参数不正确所导致。增益控制的hold功能,并不完全可靠,在超出范围时,校准和增益设定值不对应,不知道这是BUG还是故意这样做的。

 

PK正负峰值检波的结果非常准确,居然和信号源的显示只相差千分之几,说明第二程控放大器肯定是好的。另外示波器功能除NOTCH接入点故障之外,其余是好的,说明音频输出选通器也是好的。

现在可以推断第三程控放大器部分(也包括前面的带阻滤波部分)还有故障,导致这部分信号最终无法进入ADC,从而无法进行数据解码。最可能的故障点是U8,但这个芯片(LF412CD)我这里没有。

放下电路图,仔细观看实际的电路,突然发现U8虽然在电路图上是LF412CD,但PCB板上实际装的是TL072。更换U8后恢复正常。

至此,HP8920完全修复。结论:U12、U8烧毁。

需要注意,NOTCH FILITER的陷波频率是1KHz。因此,调试该滤波器时不能用1KHz的信号。

HP8920的信纳比表并非通过FFT计算来求取信纳比的,并且带阻滤波器的频率不可调,因此只能在1KHz频率测量信纳比。

(文/刘虎)