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Reparatur eines Tektronix TDS644A
Eine Serie von digitalen Tektronix-Speicheroszilloskopen aus den frühen 90er-Jahren sind günstig gebraucht zu erwerben. Wie viele Geräte aus dieser Zeit leiden sie an auslaufenden Elektrolytkondensatoren. Einerseits verlieren diese ihre Kapazität, andererseits kann das auslaufende Elektrolyt auf der Leiterplatte große Schäden hinterlassen. Während gerade letztere Fehler früher sehr aufwendig zu finden waren, sind heutzutage Schaltpläne für das Oszilloskop verfügbar, die die Fehlersuche deutlich vereinfachen.
Fehlerbild
Typischerweise melden sich Oszilloskope, die von diesem Fehler betroffen sind mit einem oder mehreren „FAIL“-Meldungen beim Power-On Self-Test. Beim hier vorliegenden Modell waren „Acquisition“ und „Attn/Acq Interface“ fehlerhaft markiert, wie dem Bild der eBay-Auktion zu entnehmen ist.
Inspektion
Nachdem kurz verifiziert wurde, dass das Oszilloskop den Transport überlebt hat, wurde es entsprechend des Servicehandbuches (erhältlich bei [1]) demontiert. Das gesamte Oszilloskop befand sich in sehr gutem Zustand und wurde unverbastelt vorgefunden. Die Undichtigkeit aller Elkos war jedoch auf der Leiterplatte durch in Elektrolyt getränkten Staub schnell sichtbar. Auf der Leiterplatte waren kaum Schäden sichtbar, nur an wenigen Stellen sah man, dass das Elektrolyt ganze Arbeit geleistet hatte.
CPU Board, man beachte die dunklen Flecken
Reparatur
Die Reparatur gliedert sich in mehrere Schritte, die sorgfältig und in dieser Reihenfolge durchgeführt werden sollten.
Schritt 1: Entfernen aller Elkos, Reinigen der Lötstellen
Die Elkos von allen Leiterplatten (CPU-Board, Acquisition-Board, Frontpanel, RS232/Centronics-Interface) werden entfernt. Dies geschieht mechanisch, mit einer Spitzzange wird jeder Elko von oben gefasst und unter leichtem Druck hin- und hergedreht. Dabei brechen die Beine ab und der Elko kann entfernt werden.
Es werden insgesamt 57 Elkos mit 33 uF und 25 Elkos mit 10 uF Kapazität entfernt, die ersetzt werden müssen.
Jede Lötstelle wird hinterher mit dem Lötkolben erwärmt, der SMD-Pin entfernt und die Lötstelle unter Zugabe von viel frischem Lötzinn wieder lötbar gemacht. Die vorher matten und schwer erhitzbaren Lötstellen sollten danach wieder glänzen.
Schritt 2: Leiterplattenreinigung
Es ist wichtig, nicht nur die Elkos zu ersetzen, sondern auch alle Reste von Elektrolyt von der Leiterplatte zu entfernen. Zurückbleibendes Elektrolyt bleibt agressiv und zerstört eventuell in Zukunft die Leiterplatte weiter. Die Leiterplattenreinigung wurde in der Spülmaschine (50°, mit normalem Spülmaschinentab, ohne Klarspüler, mit Salz) durchgeführt. Alle Labels auf Schaltkreisen haben diesen Prozess überlebt, Abkleben war nicht nötig. Hinterher ist es wichtig, die Leiterplatte gut zu trocken. Eine Reinigung mit Isopropanol oder Wasser mit Spülmittel ist ebenso möglich und kann zu gleichen Ergebnissen führen.
Schritt 3: E-Test der Leiterplatte
Wer risikoreich lebt, kann diesen Schritt überspringen: Es sollte vor allem in den Regionen, die vor dem Reinigen als stark angegriffen identifiziert wurden geprüft werden, ob alle Leiterbahnen noch intakt sind, ob Schaltkreise beschädigt wurden oder Durchkontaktierungen defekt sind. Die Schaltpläne helfen hierbei enorm. Auch sollte geprüft werden, dass alle Elko-Pads noch niederohmige Verbindung zu ihren Versorgungsspannungsebenen und Masse haben. Eventuell gefundene Fehler sollten mit Drähten etc. repariert werden. Im vorliegenden Oszilloskop waren keine Auffälligkeiten vor dem Einsetzen der neuen Elkos zu finden.
Schritt 4: Einlöten der neuen Elkos
Die neuen Elkos sollten jetzt unter Beachtung der richtigen Kapazität und der richtigen Polarität eingelötet werden.
Schritt 5: Funktionstest
Es empfiehlt sich, vor dem vollständigen Zusammenbau einen Funktionstest durchzuführen. Falls der Selbsttest noch immer fehlschlägt, lohnt sich die Durchführung der SPC (Signal Path Compensation) im Menü in Verbindung mit einem anschließenden Neustart (Vorausgesetzt die SPC wird erfolgreich abgeschlossen). Falls der Fehler nicht behoben ist, geht es zurück zu Schritt 3.
Auflistung der nötigen Elkos
Front Panel PCB:
- 6 x 33 uF
RS-232 / Centronix Interface PCB:
- 1 x 33 uF
- 4 x 10 uF
CPU PCB:
- 18 x 33 uF
- 1 x 10 uF
Acquisition PCB:
- 32 x 33 uF
- 20 x 10 uF
Gesamt:
- 57 x 33 uF
- 25 x 10 uF