I 简介

Tektronix 764是广泛应用于广播监视和录音行业的一种数字音频监视器,用于监视数字音频流的电平,X-Y矢量图,数据流规范,附加信息等(如AES/EBU和S/PDIF或视频流中的音轨)。部分参数如下:

  • 数字输入端子 XLR/BNC
  • 音频输入通道 2(每个通道2声道)
  • 其他输入通道 外基准时钟,时间码
  • 最大采样率 48Khz(实际锁定范围至52KHz)
  • 最大位深度 24bit
  • 监听 耳机(标配)/选装模拟平衡输出

Tek 764在1995年首次推向市场,直到约2009年停止销售,最终在2012年停止技术支持。本次拆解的764大约生产于2002年。


764正在启动。引导程序已经完成FLASH校验,准备转向系统加载

系统启动的画面

Session监视界面,用于统计一段时间内的重要状态,如:最大电平,削波,静音,数据错误,采样率,位深度,直流偏移等

通道监视界面
通道监视界面左侧是电平表,目前是双声道模式,显示数字输入通道1所传输的左右声道电平,以及两声道的求和电平(L+R)/2以及求差电平(L-R)/2,这两种主要在广播系统中常用。
右侧是X-Y矢量示波器,用于观察两个声道的幅度和相位关系,(其实这里是SoundStage显示,也就是把一般的X-Y李莎育图旋转了45度,使得同相信号剧中,而左右声道倾斜。这样视觉和听感的联系更加直接。在矢量图上,左侧的L标记和它所对应的斜线代表左声道分量,如果只有左声道信号,则图形只在这条线上延伸,延伸的长度与信号幅度相关联,右侧的R标记和它所对应的斜线 同理,只表示右声道分量。当输入一个单声道(L=R)音频时,图形则完全集中在中间同相的标记线上延伸。而输入一个立体声信号时,则如同照片里那样,是一个展开的图形,通过该图形可快速判断左右声道的分量以及可能发生的削波和直流偏移等问题。
在X-Y矢量示波器下面显示的从-1…+1的刻度条是“相关计”指示器,该指示器用于直观的提供两声道的相关性显示。例如两声道具有相同的频率成分,但相位相反的时候,指针指向-1,而两声道具有相同的频率成分且相位也相同时(单声道),指针指向+1.当两声道信号完全不存在相关性(频率和相位不同),指针在中间的0位。

通道状态监视界面。此界面显示数字音频流的相关参数

其他界面显示音频流上的附加信息之类的内容


设置界面,提供显示及仪器相关参数的设定



II 拆解

764的整体外形是一个长条形的仪器,主要设计用于机柜安装,也可以选配台式使用的外壳

原使用单位的资产标签

后面板,这台764具有一个数字视频选件,可以在270Mbit SDI串行数字视频信号中分离出音轨进行监听,现在基本没什么价值了。另外就是平衡和非平衡数字音频输入,参考输入,时间码输入等。764还提供了VGA视频输出,内容与本机显示器相同,并且是彩色的(本机装的是黑白CRT显示器)。

拆去外壳的样子

电源板一侧。注意这里的电源板是经过我维修后才拍的照片,有添加和改变部分零件,原始状态没拍

底部的CPU和DSP板

从顶部看进去,输入通道板,CRT驱动板,SDI视频板

这个方向可以看到CRT驱动板

另一边是SDI视频板

另一侧,AES板。集成了数字音频,时间码,参考的输入转换以及模拟监听输出电路部分

拆下前面板,前面板是塑料的,内部做了金属化处理提高屏蔽性能

前面板和耳机插座,这里还有一个电源开关,已经坏了并且暂时找不到备件,被我拆了

拆下前面板的PCB

全部拆散以后的前面板

前面板PCB正面

音量和亮度调整电位器的型号

主选择旋钮电位器的型号(是的,Tek惯用的一种特殊的双电刷电位器,而不是旋转编码器,两个独立的相对安装的电刷覆盖完整的360度电角度)

前面板PCB的背面,该机全部数字化控制,因此即便是监听音量也不是电位器直接衰减模拟信号的,而是通过ADC采样电位器值然后由CPU调整音频输出部分的衰减芯片

单色CRT显示屏,已经可见明显的烧伤痕迹,说明这台机器曾经至少运行了数万小时了

随后来到机子的后面,拆下整个后面板组件。这里主要是数字输入板,以及风扇,电源插座,VGA/RS232板

另一个角度看后面板组件,数字输入相关的三块板子通过一根排线连在一起

拆掉后面板框架

为了能单独分开这三块小板,还需要拆掉XLR插座的外壳以及BNC的固定螺丝

XLR的外壳是从内部锁紧的,拆除的方法是找一个宽度3mm左右的平口螺丝刀,从XLR插座中间那个非电气插孔中插到底逆时针旋转一下,把“锁舌”结构打开,图片上可以看到插口后面的锁舌已经在开启位置了,这个时候就可以拔出金属外壳部分

平衡数字音频输入板正面

平衡数字音频输入板背面

不平衡数字音频输入板

参考/时间码输入板

散热风扇

VGA/RS232接口板

CPU/DSP板

局部#1

局部#2 NVSRAM和FLASH ROM

局部#3,MC68340处理器

局部#4 ADG311C,TEK自家定制的芯片。应该是个显示控制器,相当于一个比较简易的显卡

局部#5 与AES板相连的连接器

局部#6 三个DSP56K,用于对音频分析和处理仪表图形显示

局部#7 背面的一些走线和器件

电源板。还是再次说明:这是经过我维修和修改后的照片,不是仪器的原始状态

原边侧相关器件

AC输入电路。那个变压器只是为了给电源开关供电的,也就是该电源通电后一直处于待机状态(停振)。变压器提供一个小功率直流电到前面板电源开关上,开关接通以后打开变压器旁边的光耦,于是主电源起振,开始工作。

原边侧的器件

副边侧的器件

另一个方向

AES板,音频输入的取样转换,数字滤波,时间码取样,模拟监听输出电路

局部#1.贴纸下面是ATF2500 PLD。旁边还有DF1700U数字滤波器以及CS8412数字音频接收器

局部#2 时间码接收器和一些逻辑电路

局部#3.最右侧是模拟监听输出

局部#4 模拟监听部分供电的稳压器和PCB上的警告,表明暴露的散热铜箔与电源轨有连接

局部#5 模拟监听部分,AD1851 DAC,每一颗负责一个声道。旁边还有CS3310 PGA芯片控制输出电平(音量调节)。耳机输出用的NE5532放大

局部#6 监听输出电路背面可见的地层分割

局部#7 PLD部分的背面

SDI视频板,这里主要是一个FPGA还有同轴SDI接口的相关电路

拆出CRT显示屏稍作擦拭清洁。CRT侧面贴的制造商标签

CRT另一侧贴的TEK部件号

抽出CRT管以后可以看到CRT驱动板的大部分,因这块板不是很好拆解,就不拆下来拍照了



III 维修

本机是从网上作为废品购买的,卖家说通电不开机。收到以后首先拆开做检查,发现电源保险丝丢失,电源部分已被卖家轻度维修过(补焊了部分器件,无更换痕迹)。作为保险起见,首先测量了开关管,发现开关管已经D-S击穿,因此预示该电源已经存在严重损坏。

在维修过程中抄出了这个电源的大部分电路,为方便后续描述,这里先附上电路图。


以上为抄出的电路图,包含了原边大部分电路和副边反馈电路。由于许多器件的位号被盖在器件底下看不清,因此也就没写。

首先简单描述下这个电源,该电源是结构标准的的反激式电源,使用UC3844开关控制器。输出+5V +15V -15V +12V几路电压。+15V与-15V直接来自输出变压器整流,无稳压。其中+15V提供副边电压基准的偏置电压,电源以+5V输出作电压反馈。+12V通过一个简单的分立稳压电路产生自+15V。另外在+5V电路上有一个稳压管和可控硅组成的CROWBAR保护电路,具体动作阈值未作分析。

前提信息说完了,继续来说维修。首先检查到的第一个问题是开关管Q5的D-S击穿,先更换该开关管。为保险起见,顺便检查了G极相关电路,结果也表明G其实也被击穿了,但是随后开路了。G极击穿引起了保护二极管CR11击穿以及U4 3844损坏,均作更换。初步检查无短路器件后,先给UC3844相关电路加12V直流电,看了一下有正确的PWM输出,因此预示开关电路已经能初步工作了。这时候又给母线提供了DC 96V电压进行测试,开关电源开始工作,各路电压准确,随后装到仪器内测试。发现该电源带载能力差,而且有强烈的啸叫声(但仪器开机了)。

进一步检查各部分波形,在看到UC3844 PWM输出时发现PWM波形变得非常诡异,有极大的负脉冲且不稳定。这个时候看了一下3844的电源波形,发现电源波形尖峰达27V,具有强烈的震荡现象。随后发现是原边辅助电源的整流二极管CR5出现软击穿,用其他(只找到了BYV26C)快恢复二极管替代后,PWM波形恢复正常,电源在95V DC输入电压下初步开始正常工作。

对于电源带载不良的问题,在试机过程中发现副边的滤波电容温度甚至比整流管散热片都要热,电容达到60多度,判断这些电容已经接近失效了,因此全部换新。换新以后电容几乎没有温升。这一小包是换下来的电容。

随后,为确保安全起见,采用逐渐提高输入电压的过程来验证电源的可靠性。以下测试皆在AC 110V电源输入下进行。

首先来说第一个问题,这是电源在AC 110V输入时的VDS波形,振铃非常高,达372Vpp。该电源使用的是800V耐压的MOS管,因此推测AC 220V时也能承受相应的振铃电压,但已接近器件极限值,比较危险。

这两张图是换电容过程中拍摄的,原边和副边的layout,可以看到该电源在布局上还是十分随意的,因此开关波形不好和布局是脱不了干系的。这部分无从改善。另一方面讲,更重要的是电源的RCD吸收电路(CR6,C23,R38,R60)全部空着没装。反激电源不装RCD吸收,振铃如此之高,只能说设计电源的人比较心大了(或者说,该电源虽然标称是宽电压的,但可能设计验证阶段只针对110V进行)。


为降低振铃电压,我补上了一个RCD吸收电路,其中CR5 =BYV26C,C23=10nF 2kV,R38和R60每个都是由两个33K电阻并联成的

这是补上RCD吸收后的VDS电压,振铃已降至318Vpp,勉强合格。

随后是第二个问题,这是电源在上电起振时的VDS波形,可以看到VDS经历了一段电压很高的阶段,达420Vpp。这样高的尖峰,在220V输入时极有可能击穿开关管,因此也需要解决这个问题。

继续看测试波形,这是原边CS(检流电阻)在电源起振过程中的波形。可以看到开始的时候电流数倍于正常工作电流,这是因为电源启动时副边电容电压为0,电源启动产生了较大的充电电流,当副边电压稳定后电源降至正常工作电流。在电容充电阶段,变压器伏秒积不平衡,电压被反射回原边造成高尖峰电压。由于这个电源未设计软启动电路,比较简单的办法就是加个软启动电路试试。

这里所用的软启动电路是UC3844手册中列出的一种典型电路,数值为:C =10uf 50V MLCC 1210封装
R1 未装,R2=4.7k并100k,晶体管是2SA1015(分档Y hFE =120…240)。

软启动电路直接搭焊在3844旁边。

加软启动电路后的VDS启动波形,此时可见VDS电压逐渐上升的,最大为352Vpk,相较之前也安全了许多。
最后,上AC220V测试,该电源工作稳定,修复结束。由于我的示波器探头耐压不够,因此没有再测试AC 220V的工作波形了。



IV 后记

前面提到过,该机的VGA输出是彩色的。这就是外接显示器的效果,对我个人而言,这远不如单色CRT显示器好看。

该机有屏幕保护功能,最短1个小时未操作面板开始显示这些诡异的屏保图形。图形有点类似分形算法,是从中心不断向外绘制的,每隔一分钟左右换一个。

另一种屏保图形

在外接显示器上看到的屏保图形,屏保也是彩色的

~完,感谢阅读~


本文为BI4LBK原创,版权归作者所有。

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