拆解四十年前的逻辑分析仪HP1607A
前言
相信每个调试过数字电路的人都接触过逻辑分析仪。时间到了2020年，如今的逻辑分析仪早已经不是什么高大上的玩意。你可以花几十块买到USB逻辑分析仪，也可以很轻易找到带有数字输入的示波器。如果是调试FPGA，你更是可以使用开发工具里的逻辑分析软核，直接将逻辑分析仪放进芯片内。然而在上世纪70年代，调试数字电路的主要工具，依然是传统的示波器。随着CPU和数字电路技术的发展，示波器看逻辑的局限性也越来越明显。工程师们迫切需要一种可以直观观察数字电路状态的工具。
HP作为电测界的老大，自然不会放弃这个商机，在1973年开发出了世界上首台逻辑分析仪HP5000A。这台初代机只有32个LED，用于显示两路数字信号在16个时钟周期上的状态。同时，它带有的延迟触发功能使得捕捉特定逻辑事件变得相对容易。
不过，这个功能简单的机器自然局限也很多。在随后的2年内，惠普又推出了用于HP182示波器机箱的逻辑分析插件1601L，并最终在1975年设计完成本文的主角—HP1600A和HP1607A。
HP1600A和HP1607A可以单独使用，也可以组合在一起使用。单独使用时，HP1600A/HP1607A各自都可以接受16路的数字信号，唯一的区别就是HP1600A自带CRT显示屏，可以独立使用，但HP1607A需要通过X/Y/Z三个信号，外接矢量示波器，才能实现显示。当1600与1607组合时，你就获得了一个32路输入的逻辑分析仪，是不是很优秀呢?
当1600/1607工作时，数据会以0/1的图形化方式表现在显示屏上。用户还可以切换数据是4个一组显示还是3个一组显示，以便以16进制或(当时非常流行的)8进制进行分析。机器可以通过面板上的一排钮子开关设置数据触发条件，同时还有使用一排拨轮开关控制的延迟触发系统。通过延迟触发系统，可以设置缓存在触发条件之后多少周期锁存，从而观察特定事件前后的逻辑状态。由于当年的内存非常珍贵，采用延迟触发系统可以在方便观察逻辑状态的前提下，最大程度减少逻辑分析仪中内存的使用。
1600由于是本系列中的完整版型号，还包含了一个非常有特点的功能：实时状态机跳转显示。在此模式下，CRT上以不同位置的亮点表示特定的状态机状态(如0000 1010等)，以连接两点的线表示状态之间的跳转。可惜本次收到的两台HP1600A都是故障机，还没有时间打理，这个功能就等到以后修好机器再体验吧。
购买记录
这一堆宝贝(破烂)购买自2019年10月。我很幸运买到了两台1600A，一台1607A，一台10254A(串并转换器，用于配合主机进行串行数据分析)和配套的一些探头。不幸的是，机器的保存状态非常糟糕，受潮严重。三台机器到的时候都不能正常工作。
拆解与维修
(不知道怎么回事就倒过来了)
拆掉外壳，主板在机器底部
机器顶部的小板子，上面有提供矢量图形输出的X/Y/Z信号产生电路
PCB受潮严重，阻焊老化产生了很多微小的凸起
数字信号输入部分电路
线缆都已发霉
连接器
大卸八块
拆下的主板
主板反面
小板子
小板子反面
面板
机框
电源
所有电子部分拆除，等待清洗
老规矩，水洗大法伺候
洗过的电路板，干净了很多，但受潮导致的阻焊老化已经无法恢复了
主板，可以看到用的器件并不是很多
反面，飞线实在是不太HP，不过毕竟是早期设备，电路板只有两层，这么些飞线也能理解
输入部分连接器，阻抗匹配网络
这四颗来自AMD的芯片就是数据缓存了。早期的1600系列用的是Intel的3101，也就是牙膏厂的第一个产品—64bit SRAM。这台机器已经是1980年后生产，芯片也改成了AMD的pin2pin替换型号。四颗芯片组成256bit的缓存，可以存储16组16bit的数据。
来自TI的74150数据选择器
看似是时钟或者延迟电路
板对板连接器，倒是看上去很新
小板子
这部分是用于在显示屏上描绘0与1的电路。描绘1很简单，只要在Y轴上输出一个斜坡信号即可。但描绘0，则是通过一个正弦振荡器，与让振荡器连接的90°移相器，分别产生sin和cos信号，输出到X和Y轴上实现的。
输出放大器
各种颜色的开关
HP传统的装x做法，用小铜条钢印序列号，再焊在PCB上
面板
面板反面，这线乱得也不太HP啊
触发延迟拨轮开关
来自美国加州
这些指示灯就直接用线焊在引脚上
钮子开关
开关表面已经严重氧化，难以想象这台设备之前的存放环境。不得不用钢笔橡皮翻新
翻新前后对比(这是另外一台1600上的)
效果非常显著呢
最后把板子都装回去
由于机器不通电，检查了一下电源部分。发现电源到主板的连接器都被插错了，电源保险丝也报废。估计机器之前被人拆过
换上保险丝，测量各路电压正常
装回电源模组
指示灯能亮了，赶紧接上示波器看看！
在Y-T模式下，示波器上下两根线分别是1607的Y和X扫描输出，似乎看不出什么
切换到X-Y模式，似乎有图像了。不过54645这个辣鸡示波器在X-Y模式下的采样率太低，而且不支持Z轴。赶紧再找个模拟示波器来看看
翻出我最喜欢的模拟示波器之一，松下VP-5610
不接Z轴，显示效果(全0)
放大，可以看到机器绘制0的轨迹，实在是太有意思
接上Z轴，不该看到的部分没有了
显示1和0的效果
机器正常工作时，如果触发点在显示的16组数据范围内，则触发点的数据会被高亮显示，非常贴心。0和1的图形化数据显示，也比波形图人性化的多，非常方便阅读。
此外，因为测量的数据往往没有16位，机器还设置了遮罩功能。通过面板上的COLUMN BLANKING旋钮，可以把右侧不需要显示的数据通道隐藏。
最后来两张面板照片。彩色的开关按钮和闪烁的指示灯，实在是太retro，太浪漫。
由于1600还未修好，且探头也有一些问题，故没能实际测量些数字电路。机器更进一步的演示就等我以后有空修好1600再说吧~