Richi´s Lab

HP44701A Voltmeter

HP44701A

HP44701A

Hewlett Packard produzierte unter der Bezeichnung HP3852A ein Messsystem, in das diverse Messkarten eingeschoben werden können. Der hier zu sehende Einschub HP44701A bietet ein 5,5stelliges Voltmeter mit einer Stromquelle für Widerstandsmessungen.
Ohne das sehr große Basismodul HP3852A eigent sich das HP44701A nur als Ersatzteilspender.

 

HP44701A Aufbau

HP44701A Aufbau

Im Gehäuse befindet sich eine kleinere Platine, die die Schnittstelle zum Basisgerät verwaltet. Auf einer Seite treffen anscheinend Analogsignale ein, die direkt in die darunter liegende Platine eingespeist werden. Es könnte sich dabei um Referenzspannungen für einen Abgleich der Karte handeln.
Der größte Teil der Platine enthält einige Logikbausteine und stellt wahrscheinlich eine Art Gluelogic dar.

 

HP44701A Abschirmung

Die große Platine, die die eigentliche Messung realisiert, ist in einer Schirmfolie eingeschlagen. Die zu messenden Signale werden auf dem Weg über die Platine ebenfalls von der Folie abgeschirmt. An einer Stelle (rechts) ist die Folie über eine Verschraubung mit der Platine kontaktiert.

 

HP44701A Platine

Das HP44701A arbeitet mit der sogenannten "HP Multi-Slope II conversion technique", die auch im HP3457A, HP3468A, HP3478A angewendet wird. Entsprechend eignet sich das oftmals günstig aufzutreibende HP44701A sehr gut als Ersatzteilspender für diese Modelle.

Neben dem Controller und anderen gängigen Bauteilen befinden sich auf der Platine zwei sehr spezielle Hybrid-Bausteine. Einer stellt einen Teil der Eingangsbeschaltung dar, der andere realisiert die Analog-Digital-Wandlung.
Die grundlegende Referenzspannungsquelle ist die LM399.

 

HP44701A Platine

Es wurde erkennbar viel Aufwand getrieben die neuralgischen Schaltungsteile vor Störungen zu schützen. Im rechten Bereich der Platine befinden sich einige Optokoppler und eine galvanisch isolierte Spannungsversorgung.

 

 

 

 

1QH5-0085

HP44701A 1QH5-0085

Einer der zwei speziellen Schaltkreise ist der Eingangshybrid 1QH5-0085. Der Baustein stellt letztlich ein Schieberegister mit Schalttransistoren und Widerständen dar. Die Anforderungen an die Bauteile sind allerdings sehr hoch, weswegen es notwendig war diesen speziellen Hybridbaustein zu entwickeln. Enthalten sind unter anderem schaltbare Spannungsteiler für die Referenzspannung und die zu messenden Spannungen. Auch die folgende Verstärkerstufe und die Stromquelle für die Widerstandsmessung nutzen die Widerstände im 1QH5-0085.

 

HP44701A 1QH5-0085

HP44701A 1QH5-0085

HP44701A 1QH5-0085

Der Hybridbaustein besitzt eine sehr ungewöhnliche Bauform. Es handelt sich um eine Platine, die auf eine Art Pressfit-Kontakte aufgesteckt und verschraubt wird.
Auf der Platine ist eine Deckel aufgeklebt. Die Rückseite schirmt eine Kupferfläche ab. Montiert wird der Hybridbaustein mit der Kupferfläche nach oben. Grundsätzlich hätte man die Schaltungen auch in ein gängiges Keramikgehäuse integrieren können. Eventuell wählte man die vorliegende Lösung, um eine etwas großflächigere Abschirmung realisieren zu können.

Auf der Oberseite des Deckels befindet sich ein schwarzer Tropfen, der vermuten lässt, dass das Innere ausgegossen wurde. Tatsächlich handelt es sich nur um eine Bohrung, die mit einem Tropfen verschlossen wurde. Wahrscheinlich war während der Fertigung ein Druckausgleich notwendig. Entweder wurde der Klebstoff thermisch ausgehärtet oder es erfolgte eine thermische Alterung der integrierten Schaltrkeise.

 

HP44701A 1QH5-0085 Die

Verwindet man die Platine leicht, so bricht der Klebstoff und der Deckel lässt sich von der Platine lösen. Einige Leiterbahnen und Bonddrähte reissen dabei ab, die Dies nehmen aber keinen Schaden.

Unter dem Deckel befindet sich ein klassischer integrierter Schaltkreis und ein Widerstandarray.

 

HP44701A 1QH5-0085 Widerstandarray Die Bond

Die Bondverbindungen auf dem Widerstandarray sind sogenannte "Secure-Bonds". Beim Verbinden von Logik-Die und Widerstandarray wird zuerst auf dem Logik-Die ein Ball-Bond aufgebracht. Ball-Bonds gewährleisten eine sehr verlässliche Verbindung. Auf dem Widerstandarray muss dann ein Wedge-Bond platziert werden. Die Halbkreise auf den Bondpads ergeben sich durch das Bondwerkzeug, das den Bonddraht abschert und mit dem Pad verschweist. Wedge-Bonds sind weniger stabil. Sie können gesichert werden, indem man darauf einen Ball-Bond, den sogenannten Secure-Bond setzt. Der Bondraht wird danach abgerissen, wodurch wie hier unterschiedlich lange Drahtstücke zurück bleiben.

 

HP44701A 1QH5-0085 Widerstandarray Die

Sogar in der Übersicht sind bereits die verschiedenen Widerstände sehr gut zu erkennen.

 

HP44701A 1QH5-0085 Widerstandarray Die Detail

Das Widerstandarray trägt die Bezeichnung 1QG7B. Wie sich noch zeigen wird, scheint aber auch der Bart des Schlüssels eine Art Typbezeichnung darzustellen.
Das HP-Logo ist in einem Herz platziert. Das Herz erklärt sich über den Entwicklungsstandort. Diese Produktreihe wurde in Loveland, Colorado entwickelt.

Um die Widerständswerte abgleichen zu können, befinden sich in Serie einige Elemente auf dem Array, die überbrückt sind. Durchtrennt man die Brücken mit einem Laser, so werden die zugehörigen Widerstände voll wirksam. Die Elemente stellen unterschiedliche Widerstandswerte dar.

 

HP44701A 1QH5-0085 Widerstandarray Die Detail

Der Abgleich erfolgte sowohl bei den niederohmigen als auch bei den hochohmigen Widerständen auf gleiche Weise.

 

HP44701A 1QH5-0085 Die

Das Logik-Die beinhaltet im Inneren das Schieberegister, dass die seriell eintreffenden Daten des Controllers abspeichert. Umgeben ist das Schieberegister von den diversen Schalttransistoren.

 

HP44701A 1QH5-0085 Die Detail

Die interne Bezeichnung des Dies lautet anscheinend 1SA8D. Das zusätzliche "-B" in der Metalllage lässt vermuten, dass diese mindestens einmal überarbeitet wurde.

Oberhalb der Typbezeichnung findet sich ein kleines Kunstwerk.

 

HP44701A 1QH5-0085 Die Detail

Auch dieses Die trägt ein HP-Herz.

Rechts ist schön die Eingangsbeschaltung der seriellen Schnittstelle zu erkennen.

 

HP44701A 1QH5-0085 Die Detail

Im Inneren befinden sich 24 Speicherblöcke. Zweimal 9 Speicherblöcke sind links übereinander platziert, 6 Speicherblöcke wurden im rechten Winkel dazu rechts angeordnet.

 

 

 

 

1QF6-0066

HP44701A 1QF6-0066 Schaltplan

Der zweite sehr spezielle integrierte Schaltkreis ist der 1QF6-0066. Es handelt sich dabei um den Schaltungsblock, der die Multi-Slope-Analogwandlung umsetzt.
Im Baustein erfolgt die Umschaltung zwischen der Eingangsspannung und der Referenzspannung. Die Referenzspannung kann heruntergeteilt werden. Außerdem sind einige Widerstände und der Komparator des Multi-Slope-ADCs im Package enthalten.

 

HP44701A 1QF6-0066

Der 1QF6-0066 befindet sich in einem klassischen Keramik-Gehäuse.

 

HP44701A 1QF6-0066 Aufbau

Im Package befindet sich wie im 1QH5-0085 ein Logik-Die und ein Widerstandarray. Beide sind mit einer Art Kleber befestigt.

 

HP44701A 1QF6-0066 Widerstandarray

Der Aufbau der Widerstände gleicht dem im 1QH5-0085.

 

HP44701A 1QF6-0066 Widerstandarray Detail

Die Typbezeichnung des Widerstandarrays lautet anscheinend 1QE3E. "REV F" könnte für eine mehrfache Überarbeitung des Designs stehen.
Auch hier ist ein HP-Herz zu sehen.

 

HP44701A 1QF6-0066 Widerstandarray Detail

Das Design stammt aus dem Jahr 1985. Der Bart des Schlüssels ähnelt dem im 1QH5-0085, ist aber nicht ganz gleich.

 

HP44701A 1QF6-0066 Die

Das Logik-Die hat die Aufgabe die Signale des Controllers zwischen zu speichern. An den oberen Bondpads sind die Eingangsschutzbeschaltungen für diese Signale zu erkennen. Darunter befindet sich die Dekodierung und darauf folgen mittig die Latch-Elemente.
An der unteren Kante befinden sich die Schalter, die das Referenzpotential oder das Massepotential zum Widerstandarray durchschalten.
Es scheint, dass das Die und das Widerstandarray für eine siebenstufige Umschaltung entwickelt wurde. Das ganz linke Bondpad ist hier allerdings nicht mit dem darüberliegenden Umschalter verbunden.

Oberhalb der oberen Bondpads befindet sich der Komparator. Rechts unten ist der Umschalter zwischen dem Eingangs- und dem Vergleichspotential platziert.

 

HP44701A 1QF6-0066 Die Dirt

HP44701A 1QF6-0066 Die Dirt

Auf dem Die befindet sich ein Fleck. Ob dieser Fleck die Funktion beeinträgtigt hat lässt sich nicht sagen.

 

HP44701A 1QF6-0066 Die Detail

Auch auf diesem Die ist ein Schlüssel zu finden. Der Bart dieses Schlüssels könnte die Umrisse von Initialen enthalten. Man meint ein LDJ erkennen zu können.

 

HP44701A 1QF6-0066 Die Detail

Das Die trägt die Bezeichnung 1SA5C und ein weiteres HP-Herz.

Hier ist sehr schön die Eingangsbeschaltung des Komparators zu erkennen. Über dem rechten Bondpad, dem Eingang des Komparators, befindet sich etwas sehr ungewöhnliches. Die pfeilförmigen Strukturen scheinen eine Überspannungsableitung darzustellen. Die weißen Spitzen lassen erkennen, dass die Passivierung über der Funkenstrecke ausgespart wurde. Eine Entladung über die Funkenstrecke erzeugt so weniger Schäden am Die. Trotzalledem ist es kaum vorstellbar, dass eine ernsthaftere Entladung an dieser Stelle die Funktion des Bausteins nicht beeinflusst.
Es folgen die gefächerten Eingangswiderstände des Komparators. Von unten wird das analoge Massepotential zugeführt.

 

HP44701A 1QF6-0066 Die Detail

Das Bondpad an dem der Integrator angeschlossen wird besitzt ebenfalls ein Überspannungsableiter.

Die links angeordneten Transistoren zur Umschaltung zwischen der Eingangs- und der Referenzspannung sind relativ groß ausgeführt. Vermutlich sollen sie so eine möglichst störungsfreie Weiterleitung der Ströme garantieren.

 

 

zurück