hp 3575A Gain - Phase Meter

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chronos42
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hp 3575A Gain - Phase Meter

Beitrag von chronos42 »

DSC05354.JPG

Das Gain / Phase Meter hp 3575A ist ein Messgerät, welches den Pegel von zwei Messkanälen in dBV anzeigen kann, zudem die Pegeldifferenz und Phasendifferenz der Kanäle. Der Frequenzbereich geht von 1 Hz bis 13 MHz. Mit dem Gerät können Bodeplots von Filtern, Verstärkern, Regelstrecken usw. erstellt werden. Man benötigt dazu zusätzlich einen Frequenzgenerator und kann dann Amplituden und Phasenverhältnisse in Abhängigkeit der Frequenz aufnehmen.
Die hier gemessenen Daten zeigen einen einfachen RC Tiefpasses bei Grenzfrequenz.
Das Gerät besitzt digitale Anzeigen für Pegel und Phase.
Es gibt zwei Varianten dieses Gerätes. Das hier gezeigte mit zwei digitalen Anzeigen und eine Sparvariante, bei der die rechte Digitalanzeige fehlt.

DSC05356.JPG
Die Drehschalter rechts verändern die Messbereiche der zwei Kanäle, zudem gibt es für beide Kanäle gemeinsame Filtereinstellungen, womit Störsignale unterdrückt werden können, welche die Messungen beeinflussen können.
Mit dem Amplitudenschalter wird die Funktion der linken Digitalanzeige eingestellt, entweder Pegel A, Pegel B oder das Verhältnis A/B.
Das rechte Instrument zeigt entweder die Phase an oder den Pegel von Channel B. Die Umschaltung erfolgt mit dem Kippschalter darunter.
Bei der Sparvariante des 3575A wird das linke Instrument zwischen Amplitude und Phase geschaltet. Die gleichzeitige Darstellung von Amplitudenverhältnis und Phase entfällt.
Der Schalter Phase Reference legt fest, welcher Kanal die 0° Referenz ist.

Das Gerät kam Anfang der 1970er Jahre auf den Markt. Ich habe ein frühes Modell, welches den Datecodes nach Ende 1972 gebaut wurde.
Es wurde für wenig Geld als Elektroschrott verkauft und war defekt.

Channel A funktionierte nicht und das rechte Display blieb dunkel, also mindestens zwei Fehler.

Das Gerät ist doch recht komplex, es besteht aus frühen Operationsverstärkern, TTL und ECL ICs und vielen Transistoren, darunter eine große Menge FETs und MOSFETs. Viele Bauteile und über fünfzig Jahre alt ist keine gute Kombination, da kommt es eben vermehrt zu Ausfällen.
Das Manual für das Gerät findet man im Netz, deswegen fasse ich mich bei der Schaltungsbeschreibung kurz, das gibt es alles schon.

Im Wesentlichen besteht das Gerät aus den beiden Eingangsverstärkern, zwei logarithmischen Verstärkern, den Baugruppen für die Phasenmessung, einstellbaren Filtern, Signalpfadumschaltungen, den beiden Panelmetern und der Stromversorgung.

Das alles ist vollständig modular aufgebaut, empfindliche Baugruppen sind geschirmt, die Leiterplatten vergoldet. Das wäre heute nicht mehr bezahlbar.
Hier mit abgenommener oberer Gehäuseabdeckung:
DSC05368.JPG
Einer der Eingangsverstärker
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Einer der logarithmischen Verstärker
DSC05364.JPG
Der logarithmische Verstärker besteht hauptsächlich aus einem Hybridmodul.


Eine erste Untersuchung des Gerätes brachte einiges zutage, was nicht schön war.
Gut sah es aber immerhin mit den Elkos aus. Es sind drei große Elkos im Netzteil verbaut, diese waren noch brauchbar und derzeit besteht kein Handlungsbedarf. Ansonsten sind in dem Gerät mit wenigen Ausnahmen Flüssigtantals von Kemet verbaut, die leben fast ewig. Die wenigen axialen Elkos auf den Modulen waren ebenfalls alle unauffällig und funktionieren noch , da wurde damals nur das Beste verbaut, was zu bekommen war.

An dem Gerät wurden aber schon Reparaturen in der Vergangenheit durchgeführt, man konnte das an einigen ersetzten Bauteilen und den zugehörigen miserablen Lötstellen sehen. So hat das Gerät sicher nicht die Fertigung bei hp verlassen.
Es fehlten zudem überall Schrauben an den Metallabdeckungen der Module.
Ich habe alle Module herausgezogen zur visuellen Überprüfung. Dabei zeigte sich, dass auch innen Schrauben fehlten, eine Baugruppe war überhaupt nicht mehr mit der Metallabdeckung verschraubt. Es fehlte auch ein Metallteil, welches ich noch bei einem Dienstleister nachfertigen lassen werde. Das ist ein Metallstreifen, welcher die nicht abgedeckten Baugruppen auf der linken Seite so fixiert, dass sie sich nicht nach oben aus dem Kartenhalter bewegen können. Man sieht noch die zwei Gewindelöcher für die Metallplatte. Hier war wohl ein völlig unorganisierter Pfuscher am Werk, welcher auf seinem Saustall von Arbeitstisch viele Kleinteile nicht mehr fand.
So, nun kann man sagen: Bleib mal locker, das war halt ein Hobbybastler. Könnte man so sagen, aber: Das Gerät hatte ein unverletztes Siegel eines hp Servicezentrums aus Deutschland. Da kann sich jetzt jeder seinen eigenen Teil denken, ich schreibe dazu nichts weiter.
Ich hatte noch einiges an Zollschrauben vorrätig und die fehlenden Schrauben und Unterlegscheiben ergänzt.

Das änderte nichts daran, dass das Gerät nicht funktionierte.
Zuerst mal das Problem mit Channel A. Das lag im Eingangsverstärker A.
Input.jpg
Es kamen zwar Signale am Ausgang (Q6/Q7) des Verstärkers an, die waren aber klein und verzerrt. Zudem dauerte es sehr lange, bis der Offset einigermaßen auf 0V eingeschwungen war. IC 1 mit seiner Beschaltung ist eine Servoloop, welche die DC-Spannung am Verstärkerausgang auf 0 V einstellt. Dazu wird an das Gate von Q3 eine Biasspannung angelegt. Normalerweise sollte die Spannung am Gate negativ sein gegenüber dem Source-Anschluss. IC1 musste aber eine positive Spannung anlegen, damit der Offset einigermaßen stimmte. Zudem war die Verstärkung nur minimal und das Signal verzerrt. Q3 war defekt, nach etwas Suchen konnte ich noch den originalen Typ, hergestellt von TI, beschaffen. Das wäre auch mit einem Ersatztypen gegangen, aber ich ziehe das Original vor, solange es möglich ist. Nach Austausch des FETs funktionierte Channel A wieder.

Als Nächstes war das ausgefallene rechte Panelmeter wieder zum Laufen zu bringen. Es gibt mindestens drei Varianten des Panelmeters. Die neueren Versionen waren mit normalem Siebensegment LEDs ausgestattet, es kamen spezielle integrierte Schaltungen für Voltmeter zum Einsatz. Die letzte Variante hatte, wenig überraschend, den höchsten Integrationsgrad. Ich habe ein frühes Gerät und damit auch die erste Variante des Panelmeters. Bezüglich des Sammlerwertes (falls es diesen für das Gerät überhaupt gibt) ist das die beste Version. Es ist auch die weitaus aufwendigste und am schwierigsten zu reparierende. Das Panel ist diskret aufgebaut mit Transistoren, Mosfets, OpAmps und TTL-ICs. Obwohl es "nur" ein Voltmeter ist, ist das Modul recht komplex. Da nur wenig Platz in dem Panel zur Verfügung stand, ist der Aufbau sehr kompakt.
Der Ausbau der Panels ist recht aufwendig, deswegen gibt es hier keine Bilder vom Inneren. Bei der Reparatur habe ich leider keine Fotos gemacht.
Man sieht aber hier im Servicemanual, wie fünf Leiterplatten ineinander gefaltet sind.
panal1.jpg
Das Leiterplattenmaterial ist sehr dünn, alle Bauteileanschlüsse sind so kurz wie möglich abgeschnitten. Zwischen den Leiterplatten befindet sich Isoliermaterial. Man muss das ganze langsam und sehr vorsichtig auseinanderfalten, damit keine der zahlreichen Verbindungsdrähte zwischen den Leiterplatten brechen. Genauso langsam und vorsichtig muss man es nach der Reparatur wieder zusammenfalten.
Dieses Panelmeter hat eine Besonderheit, die speziellen hp Punk Siebensegment Displays. Das sind nicht nur LEDs, in dem Baustein befindet sich auch der Siebensegment-Decoder mit Daten-Latch und die LED Treiber.
DSC05358.JPG
Es kommt ein Dual-Slope Wandler zu Einsatz, eine Statemachine aus TTL Bausteinen übernimmt die Ablaufsteuerung, der Rest besteht aus der Erzeugung der Referenz Spannungen, Komparatoren, Steuerung der Lade und Entladevorgängen für die Rampen usw. Das auseinandergebaute Panel wurde mit externen Spannungen versorgt und die Fehlersuche konnte gestartet werden. Da das Display dunkel blieb war zu vermuten, dass die Ablaufsteuerung nicht funktioniert. So war es auch, dort waren alle TTL Pegel statisch. Nächster Test war die Takterzeugung. Die 30 kHz an den Messpunkten C5 und C6 waren vorhanden. Das Taktsignal für die Ablaufsteuerung kommt von U304, Ausgang QD Pin 11. Da war schon nichts mehr, somit konnte die Ablaufsteuerung nicht funktionieren. Interessant sind nun U302, U303 und U304. Das sind drei dekadische Zähler, Typ 74L90. Die 74LXX Typen waren langsame, aber dafür energiesparende Varianten der alten TTL ICs. Wegen des dichten Aufbaus der Baugruppe war es notwendig diese Typen einzusetzen, ansonsten wäre das zu warm geworden.
panel2panal1.jpg
Diese drei ICs haben zwei Funktionen: Erstens teilen sie den Takt herunter für die Ablaufsteuerung. Zweitens liefert ihr 4-Bit Ausgang die Daten für die LED Anzeige. Zum richtigen Zeitpunkt gibt die Ablaufsteuerung mit dem Signal "Transfer" den Registern in den LEDs die Anweisung die jeweiligen Zählerstände der 74L90 zu übernehmen, festzuhalten und anzuzeigen. Irgendwo bei den drei Countern ging das Signal verloren. An Ausgang D von U302 war es noch vorhanden, Ausgang D von U303 war tot. Das war blöd, denn 74L Typen sind nur noch schwer zu besorgen bzw. recht teuer. Ja, man hätte es mit einem 74LS90 versuchen können. Aber der ist wesentlich schneller, ich wusste nicht, ob dadurch das Timing nicht mehr stimmte, was dann zu Fehlfunktionen führt. Zudem ist der erneute Austausch in so einem Fall wegen der dünnen und alten Leiterplatte riskant, das macht man nicht unnötig oft. Ich habe für recht viel Geld zwei 74L90 besorgt. U303 wurde ersetzt und das Panel funktionierte wieder. Für ca. 20 Minuten, dann war es wieder dunkel. Jetzt war U304 ausgefallen. Also auch diesen ersetzt, danach war der Fehler dauerhaft beseitigt, das Panel funktioniert bis heute. Ich werde mir vorsichtshalber aber noch ein paar 74L90 zulegen.

Soviel zum 3575A, das ist schon wieder umfangreicher geworden als geplant.

Gruß
Karlheinz
Zuletzt geändert von chronos42 am 07 Mai 2026, 20:51, insgesamt 3-mal geändert.
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Peter7000
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Re: hp 3575A Gain - Phase Meter

Beitrag von Peter7000 »

Oh, ein lieber alter Bekannter aus meiner Schulzeit.
Ein 3575A plus ein analoger X-Y-Schreiber statt einzelner Phasen-Schätzungen mit dem Oszilloskop und späteren Verrenkungen mit Millimeterpapier und Kurvenlinealen, was für ein Luxus! Mal schauen, ob ich von den Laborberichten noch welche habe.
Ich vermute, wir bekamen das Ding primär, damit die Laborübungen zu Filtern usw. in den vorgesehenen 4 Stunden fertig wurden ;)
liebe Grüße
Peter

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Martin
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Re: hp 3575A Gain - Phase Meter

Beitrag von Martin »

chic.

bei mir gibts das als Zeigerversion <500kHz hp4800A
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