Endlich war mal wieder ein freier Tag am Wochenende. Diesmal wollte ich den nutzen, um eine seit Jahren anstehende Wartung an meinem Digital-Oszilloskop Tektronix TDS754C durchzuführen. Der Plan war, die beiden ICs von „Dallas Semiconductor“ mit integrierter Lithium-Batterie auszutauschen. Und zwar bevor sie ausfallen und alle Daten verlieren. Nach 24 Jahren war es höchste Zeit dafür.
Vorbereitung
Die Vorbereitung zu dieser Wartung hat schon vor Jahren begonnen und sich lange hingezogen, wie das eben bei Hobbys so ist. Zwei Dinge musste ich im Vorfeld erledigen:
- Erweiterung meines Eigenbau-Programmers auf 4MBit und um die Fähigkeit, FRAM und NVRAM Chip-Typen zu lesen und zu schreiben.
- Bau eines Ersatzes für DS1250Y bzw. DS1650Y Chips.
Die Erweiterung meines Programmers hatte ich schon 2018 fertig. Den zweiten Punkt konnte ich dieses Frühjahr abhaken und habe das hier genau beschrieben.
Im Gerät sind zwei dieser tickenden Zeitbomben verbaut, Dallas Chips mit integrierter Lithium-Batterie. Die Problematik mit diesen Bauteilen habe ich ebenfalls in diesem Artikel genauer beschrieben. Konkret handelt es sich um eine DS1486 RTC+1MBit NVRAM und einen DS1650Y 4MBit NVRAM, die beide auf dem CPU-Board fest eingelötet sind.
Im Fall des Oszilloskops hier würde ein Ausfall der beiden ICs bedeuten, dass Kalibrierungsdaten und Informationen über freigeschaltete Zusatzfunktionen verloren gehen. Immerhin haben die eingebauten Batterien von 1997 bis 2021 gehalten. Bei zehn Jahren garantierter Lebensdauer ist das fast die zweieinhalbfache Zeit.
Datensicherung
Als erstes ist es eine gute Idee, eine Datensicherung vom Inhalt des NVRAMs zu machen. Das Gerät hat ein eingebautes 1,44MB HD Floppy-Laufwerk. Glücklicherweise hat jemand ein paar Scripte geschrieben und hier veröffentlicht, die es erlauben, den NVRAM auf eine Diskette zu sichern.
Bei mir hat das ganze tadellos beim ersten Versuch funktioniert. Dabei habe ich das Tool „tdsNvramFloppyDumper“ benutzt. Die Daten habe ich dann später mit dem Programmer in die Austausch-Chips geschrieben.
Auslöten
Nun ging es ans Auslöten der alten Teile. Das Oszilloskop ist sehr servicefreundlich aufgebaut. Um das CPU-Board zu entfernen, ist meiner Meinung nach keine Anleitung notwendig. Das Entlöten selbst mache ich immer mit dieser etwas größeren manuellen Entlötpumpe und einem ganz normalen Elektronik-Lötkolben.
Wichtig ist dabei, dass man benachbarte dünne Leiterzüge mit Kapton-Tape schützt. Der Rückstoß der Pumpe schleudert die Lötspitze ein kleines Stück weg beim Auslösen. Dadurch werden gelegentlich dünne Leiterzüge neben den Lötpads zerstört. Das Tape verhindert das zuverlässig nach meiner Erfahrung. Das Auslöten hat prima funktioniert, ich hatte auch nur einen Versuch.
Austauschteile
DS1486
Die RTC ist ja der schwierigere Part. Ich hatte Glück und konnte sowohl eine fertige Bauanleitung im Netz finden als auch einen Restposten-Verkäufer aus China, der den obsoleten für den Ersatz notwendigen DS1384G vertreibt. Trotzdem Vorsicht beim Kauf, auch von diesem IC werden allerlei Fakes gehandelt.
Der Nachbau des kleinen Moduls war einfach. Beim Test habe ich gelernt, dass beide Batterien angeschlossen sein müssen, damit die RTC arbeitet. Zunächst hatte ich das nur mit der primären Batterie getestet.
Erwähnenswert ist noch die Auswahl der Batterien. Es gibt sechs verschiedene verbreitete Lithium-Batterie Technologien und noch einige weitere exotische. Alle haben verschiedene Spannungen, Vor- und Nachteile. In diesem Fall hier ist es wichtig, dass die Selbstentladung niedrig und die Kapazität hoch ist. Dadurch ist eine lange Lebensdauer garantiert. Der hier eingesetzte Typ „BR1632A/HAN“ von Panasonic ist eine Lithium-Kohlenstoffmonofluorid-Batterie, welche diese Anforderungen erfüllt.
DS1650Y
Den Ersatz auf Basis eines FRAM für den 4MBit NVRAM DS1650Y habe ich selbst entwickelt Anfang dieses Jahres. Im Artikel ist das ausführlich beschrieben. Im TDS754C ist zwar ein DS1650Y verbaut, das Schreibschutz-Feature des Bauteils wird aber nicht genutzt. Der Ersatz mit dem FRAM-Modul ist deshalb möglich.
Einbau
Die neuen Bauteile werden praktischerweise gesockelt. Damit kann man z.B. zum Austausch der Batterien die Module leicht entfernen. Außerdem war ungewiss, ob der Austausch funktioniert. Bei Problemen hätte ich einfach die beiden ausgelöteten Teile wieder in den Sockel einsetzen können.
Als Sockel verwende ich welche mit einem niedrigen Profil. Die Kontakte sind teilweise in der Platine versenkt. Dadurch ist das Ersatzteil mit Sockel nur unwesentlich höher als das Original.
Die beiden Sockel waren schnell eingelötet. Ärgerlich war, dass die Stiftleisten der beiden Ersatzmodule ein Minimum zu dick geraten sind. Dadurch passen sie nicht komplett in den Sockel und lassen sich relativ schwierig stecken und entfernen. Da hätte ich vorher besser auch die Datenblätter der mechanischen Bauteile lesen sollen.
Inbetriebnahme
Zunächst meldete das Gerät einen NVRAM CRC-Fehler nach dem Einschalten. Evtl. wurde der Speicher während des Backups geschrieben was zu einer ungültigen Prüfsumme führt. Der Versuch, das Backup mit den oben verlinkten „tdsNvramFloppyTools“ wiederherzustellen war aber dann von Erfolg gekrönt. Das Gerät startet nun wieder wie gewohnt und zumindest die beiden ersetzten Teile werden viele Jahre ihren Dienst tun.
