すごく高級なオシロスコープを修理した話

Tektronix TDS5034Bっていうガチでヤバイオシロスコープを手に入れたんですよ。
テクトロニクス製の超高級オシロスコープです。新品で買うと新車が買えるような価格らしいです。
インテル入ってる。Windowsも入ってる。そんなオシロスコープです。

内部にWindows 2000が組み込まれてて、波形計測はWindows上で走るソフトウェアで行います。(Windows 2000 Professional for Embedded Systems)

ハードウェアは、普通のintel製マザーボード（D865GLCLK、microATX規格、i865Gチップセット）、Celeron 2.0GHz、512MB RAM、HGST製80GB HDDのPCが組み込まれ、マザーボードのPCIスロットに各種I/Oのためのメイン基板が刺さっています。
前面の操作パネル、タッチ式ディスプレイ、計測用の信号処理のための基板はPCIスロットのメイン基板に接続されています。
つまり、普通のPCにPCIスロットにいろいろ接続することでオシロスコープにした、みたいな感じ。
マザーボードを交換して自分だけのオリジナルオシロスコープを作ろう！みたいな遊びができそう（やらないけど）

このオシロスコープは故障品でした。というわけで修理をしてみました。症状としては、「自己診断が通らない」「波形が出ない」「タッチパネルが暴走する」です。

自己診断で異常発見。Acquisition,TriggerでFailure Countsが0以外の数値になっている

というわけで中身を見てみましょう。

内部はこんな感じになってます。ねじはヘックスローブのものが使用されてます。プラスねじではなくあえてヘックスローブねじを使うところが高級感があっていいですね！プラスねじと違ってヘックスローブねじは力いっぱい回しても頭をなめることがなくてすごく回しやすいです。
分解してみて、これは巨大なアルミ製金庫みたいだと思いました。何枚ものアルミ板がたくさんのねじで厳重に固定されてます。ノイズ対策のためにシールドがしっかりしてるんですね。分解するのが大変です。

信号処理基板を見てみましょう。

信号処理基板

これはデジタルオシロスコープの心臓部、入力信号を増幅してADコンバータでデジタル信号に変換、波形データをメモリに取り込むという基板です。信号処理基板とでも名付けましょうか。
画面左下に注目。おわかりいただけただろうか・・・

燃えてる!!!燃えてるよ!!!!!

タンタルコンデンサとチップトランジスタが炎上してます。これはひどい。

タンタルコンデンサは0Ωの抵抗となってました。ひどすぎる。
おそらくタンタルコンデンサがショートモード故障、タンタルコンデンサ炎上、それに伴いトランジスタに過電流、トランジスタ異常発熱で炎上、みたいな流れでしょう。トランジスタがヒューズとして働いてくれたおかげで故障はここ以外に波及してませんでした。タンタルコンデンサ許さねえ。
おそらくタンタルコンデンサは電源の平滑とノイズ除去に使われてたと思われます。
タンタルコンデンサを電源の平滑に使用するのはやめましょう。燃えます。

というわけで修理後の写真です。
タンタルコンデンサは積層セラミックコンデンサに交換。容量が足らないために5個をパラレル接続。もともとの容量は33uF、今回は2.2uF×5。容量が全然足らないｗｗｗｗ
トランジスタはデータシート見て比較し互換性がありそうなトランジスタに交換。
見た目がひどい、コンデンサ容量が1/3、トランジスタのhfeが1桁違うなどという超絶適当修理ですが動いたので気にしない。部品を買う手間を惜しんだ結果がこれだよ！！！
容量が減ったからノイズ増えるかも？と思ったけどプローブをGNDに接続したときのノイズは数mV、多い時でも10mV(p-p)以下なので許容範囲。自己診断でも異常なし。

真っ白の映像のNTSCビデオ信号波形。1フィールド

真っ白の映像のNTSCビデオ信号波形。走査線1ラインだけを表示

真っ白の映像のNTSCビデオ信号波形。走査線1ラインの水平同期の部分だけを拡大。中央付近のギザギザは「カラーバースト信号」というらしい

このような経緯を経て、ようやく念願の波形を拝めたわけです。長く苦しい戦いだった。

タッチパネルの暴走は、なんか知らんけどタッチパネルのキャリブレーションしたら直りました。

最後に

基板上にはまだ複数のタンタルコンデンサが残ってるため、別のタンタルコンデンサが炎上するかもしれない。
しかも製造時期が台湾製不良電解コンデンサ問題と重なっている。
マザーボードの型番でGoogle検索すると3番目にコンデンサ死亡のWebページが出てくる。
ふええ・・・もういやだよぉ・・・
タンタルコンデンサはそのうち全部交換しようかと思ってます。

おまけ

Windowsが入ってるのでネットワークにつなげてネットサーフィンしてみた。

オシロスコープでBadApple!!

オシロスコープで艦これ

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— くりうず (@kuriuzu) June 18, 2015

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オシロスコープの利用状況

Windowsのイベントビューアー、HDDのSMART情報、から前の所有者がオシロスコープをどんなふうに利用していたかを推測してみました。自分用のメモです。
2015/6/19現在の情報です

起動回数:574回
使用時間:2627時間
初回起動:2004/6/18？
拾った日:2015/6/18
奇しくも、拾った日は初回電源投入のちょうど11年後でした。
イベントビューアーから利用状況を調べると、2012年8月以降より電源が投入されず、放置されているようでした。おそらくその時期に故障したのでしょう。2015年5月に1回だけ起動した痕跡があります。捨てる前に動作確認したのでしょうか。

 

追記　2015/6/24

ほかのタンタルコンデンサの炎上を防ぐために、信号処理基板のタンタルコンデンサの全交換を行いました。

交換前。オモテ面

交換前。ウラ面

交換後。オモテ面。

交換後。ウラ面

取り外したタンタルコンデンサ