Mi è stato chiesto di provare a riparare un HP 34740A.
E’ una parte del sistema di misura HP 3470. Specificatamente è uno dei moduli display (l’altro modulo display è il modello HP 34750A).
Lo strumento completo è composto da un modulo display e un modulo funzionale, HP 34702 nel mio caso.
Il sintomo del guasto era molto facile da vedere: display spento eccetto che per il punto decimale e il segno negativo quando lo strumento era posizionato su misura DC.
Fortunatamente, grazie al sito ww.hparchive.com, il manuale è stato facile da trovare.
Inoltre i manuali HP sono molto completi. Di grande aiuto la presenza non solo degli schemi ma anche della spiegazione del principio di funzionamento. Inoltre ci sono le figure delle varie tempistiche e delle forme d’onda dei segnali più importanti e del modo in cui vengono generati. Viene anche riportato un elenco dei componenti potenzialmente guasti se uno dei segnali non corrisponde a quanto riportato nel manuale.
Mi sono chiesto se era possibile che il problema non fosse il modulo display ma il modulo HP 34702A. Non lo pensavo ed infatti un veloce controllo con un multimetro me lo ha confermato. Il modulo funzionava correttamente quindi il problema era nel modulo HP 34740A.
Osservando lo schematico la presenza di tre integrati mi ha scoraggiato: A2U1, A2U2 ed A1U9. Tutte e tre sono coinvolti nel funzionamento del display ed in particolare U1A9 è pesantemente coinvolto nel funzionamento di tutto il multimetro. Tutte e tre gli IC sono parti proprietarie di HP e nel caso uno di essi fosse guasto la possibilità di trovare un ricambio è prossima allo zero.
Teoricamente avrei potuto rimpiazzarne uno o più con uno SPLD e/o un microcontrollore, ma sarebbe diventato un progetto piuttosto grosso.
Decisi di iniziare con A1U9. Per prima cosa controllai l’alimentazione. Tutto rientrava nelle tolleranze, non solo su A1U9 ma anche sugli altri IC. Lo stesso per i voltaggi legati al display.
Tornai allora a A1U9 e con l’oscilloscopio verificai la presenza del clock sul pin 9. L’onda quadra era chiaramente presenta ma di frequenza sbagliata: 5MHz mentre il manuale mi diceva che avrebbe dovuto essere di 3MHz.
Perchè?
La risposta era nel manuale. Lo strumento veniva in due varianti: Option 060 e Option 050, ognuna ottimizzata rispettivamente per una tensione di linea a 60Hz e 50z. Ognuna della due versioni aveva il suo quarzo. Adesso dovevo ricordarmi che la frequenza di ogni segnale derivato dal clock principale non sarebbe stata quella scritta nel manuale.
Comunque ora che lo sapevo non avrei avuto problemi a calcolare le frequenze corrette.
Dato che il clock era ok, ho controllato il pin 10 di A1U9. C’era una quadra come m aspettavo, quindi A2U1 almeno parzialmente stava funzionando. Dopo il pin 10, ho controllato i pin 1,2,15 e 16. Non erano fissi nè a gnd nè a Vcc e mostravano delle transizioni. Queste 4 linee rappresentano dati in formato BCD da A1U9 a A2U2 che è il generatore di caratteri per lo schermo.
Visto che A1U9 pareva funzionare decisi di controllare A2U1, i pin da 1 a 9. I segnali erano quelli che mi aspettavo.
Era il momento di controllare A2U2. Non trovai attività sui pin 5,6,7,10,11,9,4,20,2,1. Non era quello che mi aspettavo e inizia a preoccuparmi.
Ho controllato il pin 18 e il segnale era quello atteso mentre i pin da 14 a 17 erano fissi in stato logico alto. La buona notizia era però che i pin da 14 a 17 erano dati in formato BCD e 1111 era il Display Blank Code. Poteva darsi che A2U2 non funzionasse ma il suo comportamento era al momento corretto.
Il multimetro e l’oscilloscopio mi avevano portato fino a questo punto ma adesso era il momento di usare un analizzatore logico. Tornai ad A1U9 e misi micrograbber su quasi ogni pin.
Una rapida acquisizione ed ero sicuro che questo integrato funzionava: le linee dei dati BCD avevano i dati giusti al momento giusto.
Anche A2U1 evidentemente funzionava.
A questo punto ero piuttosto convinto che o si era guastato U2A2 oppure il problema era qualche componente tra A1U9 e A2U2.
Decisi di iniziare da A2U2 e tornare verso A1U9, quindi altri micrograbber andarono sull’integrato A2U3 (SN7432N IC:TTL QUAD 2-INPT OR GATE).
Ed ecco il guasto.
Anche quando entrambi gli input collegati al loro output erano in stato logico basso l’output continuava ad essere alto.
Dissaldai A2U3. Anche senza di lui, i pin da 14 a 7 di A2U2 restavano a livello logico alto, ma questo me l’aspettavo.
Saldai qualche resistore e cercai di portare manualmente a livello logico basso le linee BCD. Il display ricominciò a funzionare e portando a livello logico basso le linee corrette potevo visualizzare qualsiasi numero da 1 a 9. Chiaramente tutte le cifre si accendevano con lo stesso numero salvo la prima cifra, che durante lo stato normale di operazione del multimetro poteva essere solo o spenta oppure 1.
Qual’era il problema di A2U3? Sembrava che le sue uscite non riuscissero ad assorbire sufficiente corrente, il che era strano.
Ad ogni modo sostituii A2U3 e il multimetrò tornò operativo. Lo lasciai acceso per 24 ore consecutive senza problemi per cui credo che tutto sia a posto.
Tuttavia rimpiango di non aver misurato quanta corrente gli output di A2U3 avrebbero dovuto assorbire per portare le linee BCD a livello logico basso. Sono ancora perplesso soprattutto perchè ho testato il SN7432N che ho sostituito su una breadboard e sembra funzionare. Credo che presto o tardi dovrò testare quanto corrente riesce ad assorbire.
E… questo è tutto.
A.Cicuta
P.S. Scrivere questo post mi ha preso più tempo che trovare e riparare il problema del multimetro, il che è piuttosto vergognoso.
