Counter-計頻器-當機-維修Part1

今天同事提著一台計頻器53131A Counter 來找我，說壞了要送修，於是就請廠商報價，沒想到那維修價格基本上已經可以買一台新的儀器了! 倒底是要修還是要買? 這真是太為難我了，為了省錢，所以…當然就拆了它，死馬當活馬醫。

Counter 異常症狀

把電源接上後，風扇會先運轉，按下power鍵之後，計頻器會在幾秒鐘內有一連串的面板燈號顯示測試，接著理當在螢幕上就要出現頻率數字了。但實際上卻停在下面這個畫面，動也不動，螢幕上只亮了三個燈號。

我也不知道裡面發生了甚麼事情，於是就先拆了，希望只是電容爆漿或焊點鬆脫等小問題。下圖是拆開後的樣子，主要有三塊板子，操作面板、主機板、電源供應器。

檢查電源供應器

根據經驗我先檢查電容，電路板電容最多的就屬power supply，所以先看看是否有電容凸起，但是看來看去，電容都是平的，基本上沒有爆漿的徵兆，我先暫時推估電容沒問題。接著就來檢查電壓，它上面的電壓有好幾組，基本上每個都偏高。

3.3V – now 3.5V
5V – now 5.54V
-12V – now -11.2V
12V – now 13V
9V – 量不到，只有0.1V左右
9VG – 量不到，只有0.1V左右
GND – 接地

機器能開機的話，理論上就表示電路板還能吃這樣的電壓，所以就先把電源擺著，繼續往主機板看去。

至於9V與9VG我事後測量，發現它是獨立的一組電路，它自己的GND沒有跟任何電路有接觸，所以9VG就是9V的GND，這兩點的電壓是很準的9.01V，推測是要拿來回授給一次側用的，我沒有再追下去。

檢查主機板

第一眼看到這塊主機板，會看到一顆Xilinx的FPGA，以及一顆Motorola 68K系列的CPU，還有滿滿的邏輯閘，是的! 就是一堆Multiplexer/buffer單體湊出來的電路，搞不好還有NAND/NOR等邏輯閘，我沒有一一檢查。以現在PC主機板的架構回頭來看的話，會覺得這真的是一個很古老的東西，雖然古老但它的好處是IC的接腳都很粗，要測量的話很方便。我推測FPGA是拿來測量頻率的主角，而68K是拿來使用做儀器操做的系統。

只是問題來了，我該測哪裡? 就算要量電壓，總是要知道零件位置吧! 沒有電路圖還真的無計可施，只能猜了。我先來看看主機板的電源是否都有接進來，通常電源零件都是又粗又大，而且又容易發熱，可以列為嫌疑人，看來看去只有下圖這三個電晶體最顯眼，應該是整流或開關之類的功能。

用電表測量電晶體各別的三個腳位，果然發現它們確實擔任電流開關的角色，只是三個電晶體都有作用，所以我還真不知還有哪裡可能會故障。放眼望去全是數位邏輯線路，如果有供電的話，應該是都可以動啊。

向外求援

為了找資料，於是搜尋了Youtube看看是否有人遇到跟我一樣的問題，結果發現資料很少。雖然如此，但我發現一件事情，為何有位老兄的影片中有秀出Counter的線路圖? 它又不是維修中心，難道有外流版的線路圖? 於是我就查了一下google，竟然給我找到了，Agilent universal counter component level information。早知道有線路圖，之前就不用花那麼多時間東試西試，於是我開始研究它的線路圖。

如下圖，我看到一件有趣的事情，這台Counter裡面的clock竟然是輪流使用的，因為它用了74138做切換，一次只有一個單元能使用clock，下圖的SCLK是clock input，UCCSCLK是給FPGA的clock。

看來有8個單元需要clock，雖然說一個個測量是很容易，但這樣似乎很沒效率，應該有更簡便的方式吧。

記得手機都有工程模式，這種貴森森的儀器應該也有吧! 有了剛才的經驗，再來問一下谷哥大神，我發現有一種手冊稱為53131A Counter Assembly Level Service Guide，裡面有各種自我故障排除的步驟，其中一個章節有寫道在送修之前可以先自我偵測一下，做初步的判斷。你看下圖，目錄裡面有Diagnosing the Faulty Assembly by Using the Self Test的章節，所以維修手冊還是要看，裡面可能有你需要的東西。

自我測試程序

我們來看看這個Self Test章節裡面有甚麼，截圖在下面。原來只要按住Recall鍵，再打開電源，就能進入Self Test模式，這跟打電動的絕招很像嘛!

趕快來試試，選到TEST:ALL?項目，按下Enter之後，馬上就停在下面這個畫面，喔~不會吧，這是說FPGA壞掉的意思嗎?

那如果是其他項目做Self Test會怎樣? 我選了CPU，也就是68K的測試，結果是PASS，表示儀器本身的系統是OK的，只有FPGA故障，所以沒辦法測頻率，唉~FPGA故障…有點難處理了。

採取行動

整理一下目前的狀況

這是一台維修費與新品相當的儀器
Power supply電壓偏高
主機板FPGA故障

這基本上就是打破免賠，修好賺到的概念。就先從FPGA來吧，Self Test顯示fail很有可能是FPGA的通訊埠的焊點鬆脫，導致CPU送來的Request沒有回應，所以理論上只要找到鬆脫的地方，重新焊過應該就會好了。若真的是FPGA壞掉，那就真的沒救了。

所以我就拿了烙鐵把FPGA相關的腳位與周邊IC的腳位都補焊了一次，結果…大失所望，重新上電之後，一樣卡在三個燈號上，所以維修主機板無解。

再來就是Power supply，我知道它電壓偏高，但我不確定主機板上的IC是否能耐得了這多出來的電壓。根據板子上的邏輯閘與Xilinx FPGA的datasheet，耐壓最高是5.5V，而電源供給的是5.54V，確實是已經頂到天花板了，而且還要再高一些些。但是Self Test程式跑得起來，表示主機板應該是也能跑起來才是啊。

反正現在也只剩下Power supply可以處理了，棘手的是電容看不出有問題，除非一顆顆拆下來量，根據Switching Power Supply的構造，剩下的可能性應該是二次側回授訊號有誤，造成一次側PWM的寬度不正確，導致電壓不正確。

影響回授訊號的原因很多，但我很明顯看到在二次側有一顆半固定可變電阻在我眼前，而且又這麼靠近光耦合器Photocoupler PC111，我當下已經有點懶得查了，一想到要追線路就頭大，不如直接拿螺絲起子給它轉下去，看看結果如何再說，就這麼辦吧!

於是就拿了電錶，一邊測量5V電壓，一邊旋轉可變電阻，它還真的慢慢地讓5.54V調整回5V。但我必須說，這樣的處理方式並不好，因為我並沒有找出病因，也許是電容、也許是穩壓的稽納二極體、也許是它的供電電晶體出了問題，但我真的不是很想找下去了，因為已經花了太多時間了。

維修結果

總之電壓調回來了都在10%以內，接著就是最緊張的時刻，上電測試。把電源按鈕按下，經過幾秒鐘的面板自我測試，面板上出現了跳動的數字，真是太感動了! 頻率出現了，雖然目前沒接訊號所以頻率亂跳，但起碼不會停住了。之後我拿10MHz的訊號來測試，扎扎實實的就是10.00000MHz，小數點後有幾個零我忘了，但確定是準的。

你們覺得這樣算是有修好嗎? 我認為沒有抓到病因，不能說100%修好，但它目前確實可以動，但是在一年之後我又遇到這個問題，那時我真的就把它修好了，各位有興趣知道真正的原因可以看這篇Counter-計頻器-當機/頻偏/不穩-維修Part2。但目前對於我同事來說，他們覺得太神奇了，竟然可以修好，現省10萬，而且非常高興。

假設你是維修人員，轉個VR就讓機器會動，你應該收多少錢? 雖然只是轉個VR，但可是經過層層關卡才到這裡，有經驗的人也許更快。剛才我的問題是陷阱題，事實上我不是只有轉VR，那只是眾多Action之一，在那之前有很多無效的Action與經驗判斷。

所以若我自己對外接案，我只會講我花很多時間修好了，不會強調”轉個VR就好了”，那只會讓外行人覺得你好low，這樣也要收這麼多錢。

你的專業值多少錢? 要怎麼做才能讓別人尊重自己的專業? 將來我們請水電師傅來家裡施工，我們又願意花多少錢請專業的人來處理? 我認為這個問題很值得思考。

Counter-計頻器-當機/頻偏/不穩-維修Part2
高頻儀器維修 DIY-衛星訊號復活記[上集]
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