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 EE_Archeology
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随便拆拆，欣赏下50年前的工艺
简介自古以来(误)，信号发生器一直是惠普的强项之一，毕竟这家公司的第一个产品便是著名的HP200A音频信号发生器。本文拆解的HP3310A推出于1969年，定位并不高端，但惠普在1969年6月的HPJ中将其比喻成”信号发生器中的瑞士军刀”。因为它在区区20*20*11cm的体积内，集成了正弦波，三角波，方波，斜坡和脉冲信号功能，并且频率范围覆盖了0.5mHz到5MHz整整10个数量级。在50年前，这无疑是无数电子工程师梦寐以求的万能工具。
 HP3310A原理框图 为了达到跨度如此巨大的频率范围，惠普的工程师也没有少费心思，在机器内使用了不少奇淫技巧。这台机器的基本原理，是首先使用积分电路产生一个三角波，再通过波形整形器等将其转换为正弦波。方波是直接通过积分信号极性得到，而斜坡信号则是通过改变积分时充放电的电流比例产生。
为了得到0.5mHz的超低频率信号，首先需要产生一个稳定的低频三角波。想产生如此低频的波形，要么增加积分电容容量，要么减小充电电流。显然，电容的容量是有限的，想获得如此低的电流也非常困难。于是，惠普的工程师先用一个不是那么精确的电流源给电容充电，同时采用测量三角波斜率的方式，根据斜率与目标的误差，产生另一个电流源，给电容放电，通过负反馈实现精确的斜率控制。就这样巧妙解决了低频下信号稳定性的问题。为了提高集成度，缩小仪器的体积，工程师还在机器里用上了不止一颗大名鼎鼎的uA741集成运放。这款发明于1967年的运放芯片，在当时也算是新鲜事物，直到今天仍未停产，堪称芯片界的活化石了。
话不多说，请看拆解。
拆解简单直接的面板，左边是一个巨大的频率调谐旋钮，调谐旋钮下方的黑色旋钮通过摩擦力与刻度盘连接，可用于频率精密调节 HP经典的蓝黑标
波形选择旋钮。这台机器面板上所有标识都是刻上后再上漆的，做工精良，毕竟得对得起500多刀的售价呢
频率选择旋钮，横跨10个数量级
可调的直流偏置
反面，只有一个电源输入，保险丝和电压选择开关
拆下四块盖板，不是很脏，稍微清洗下就好
清洗干净的盖板
这是脚撑，按下中间刻着HP LOGO的按钮就可左右滑动将其取下
拆旋钮清理面板
拆下的旋钮。机器频率稍微有点偏差，装回去的时候顺便调整了一下度盘，之后频率就很准了
固定频率档位旋钮的内六角螺丝居然裂了，拆不下来。就索性不拆了
这台机器保养得真的很好，面板的BNC头只有轻微氧化，用钢笔橡皮擦一下就闪亮如新了
机器内部，稍微有点灰
刷一下后，跟新的一样。古朴的电路板和五彩斑斓的元件让人仿佛又回到了50年前
仪器一共四块电路板，以下是四视图
主板，负责产生不同频率的三角波
这颗大电容是测量三角波斜率的微分电容，边上是个场效应对管。为了降低杂散参数影响，关键部分包了一圈地
频率档位选择开关
各个档位的频率微调电位器，下边是两颗仙童公司生产的uA741运放(打了惠普的型号)，看日期码生产于1971年
频率调节电位器
戴草帽的三极管，其实是散热片。三极管脚上还套了磁环
这里似乎是生产失误，掉了一个插孔，并且被永久焊在了板子上。不过不影响功能，也一直没被发现
两颗通体金黄的二极管，插在座子上。之前的插孔似乎就是用在这的
取下看看，是1N3713，镓材质隧道二极管，主要特性就是开关速度快而且在特定工作区呈现负阻性质。现在不多见了
反面，是电源变压器和输出功放板
金光闪闪的
LOGO
电源稳压电路
输出功放三极管
侧面的板子之一，这里是正弦波通路放大器。正弦波整形电路在功放板上，大致原理是用一堆二极管和电阻实现分段拟合，因此谐波较多，但也不是不能用。这台机器的正弦波输出THD在0.5%~3%之间
侧面另一块板子，只是电源整流桥和大滤波电容
前面板，两颗金光闪闪的二极管，其实只是起个保护作用的稳压管，真奢侈啊
最后来张5kHz正弦波的测试图，左下角是HP3580A音频频谱仪，可以看到谐波还是挺多的。右边是HP331A失真分析仪，上面的示波器显示的是输出信号中的谐波分量。至于HP3580A和HP331A，等后面有空再拆吧
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HP3310A的使用和维护说明书，及1969年6月的HPJ可以在7400.me上下载。感谢您阅读~
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沪公网安备 31010702007642号 )
发表于 2020-7-29 21:34
