锈成这样了，还能救回来？电子大神出手爆改德生收音机|spiderlinebreak|信号|天线|德生|收音机|本振|示波器

前些天，EEWorld 论坛网友 cruelfox 在闲鱼看到一台显示控制板锈蚀严重的德生 PL-550 收音机，卖价 56 元包邮。收到后却发现，控制板、屏蔽罩、PCB 背面等处的腐蚀比预想更严重。这样一台“病得不轻”的老收音机，锈成这样到底还能不能修好？接下来，就让我们跟随 cruelfox 的维修过程一探究竟。

尽管便宜，这成色是不入我法眼的（闲鱼上有比它更破的，46元），但是卖家也可以拆了卖：旋钮26元，前后机壳36元，主板加显示板28元。

28元买这收音机的核心部分还合算了：控制板开关锈了不是大碍。从照片上看主板上还干净，那几个中周铁壳光泽如新。问了问卖家主板是否锈蚀，答曰“主板还可以较干净”，我就拍下了。

收到货是这样的：

正面看和宝贝照片一致，但是背面呢

PCB背面的屏蔽罩锈得就严重了。卖家并没有展示背面照片，给我了过高的预期。即使按卖家拍照的那样，也看不清楚PCB背面焊点的污染：锈迹和白色的残留物质。

可是当我把控制板卸下以后，才看到了主板的全貌，竟然……

卖家隐瞒了锈得最糟糕的情况，不靠谱啊。闲鱼有风险自己担，28元不值得再起退货纠纷折腾了。锈本身不是大碍。

那么，锈成这样，它还有救吗？

先通电试机看看，用了一条新的20pin FPC连接主板和控制板，然后给主板电池端接上5V电压。

竟然控制板的液晶屏都没有显示，侥幸捡漏的幻想破灭。

翌日，简单测试了一下通电电流。这种MCU控制的机型，没有开机时控制板会消耗几十到几百微安级别的电流为正常。我用表一测，竟然到几十毫安了！把控制板断开，只测主板，的确有六七十毫安的电流。这是不应该的，病得不轻了。

也许是PCB背面的电池漏夜腐蚀造成了局部漏电？

着手先清理PCB吧。先把已锈的屏蔽罩拆下。

PCB背面屏蔽罩下的情况又比意想的还糟糕了：

PCB正面，锈的屏蔽罩拆掉后里面还好，只是有些地方阻焊脱落。

在做PCB清洁之前，先调查一下主板漏电的大致位置：上热成像仪。

背面没有发现明显的发热点。

原来是在正面

锁定了漏电嫌疑是电解电容。这就好对付了，从某创采购同封装规格的吧。

这款收音机的电源开关是MCU软件控制的，目前屏不显示可能性有：(1)控制板未供电 (2)控制板MCU没有工作 (3)液晶屏坏。如果只是屏坏而MCU仍然工作的话，用电源按键是可以开机的，也就是让主板的模拟部分都给上电，那插上耳机就能听到点动静。

电源按键在一小块条形PCB上，跟控制板通过飞线连接，这跟我拆修过的PL-660是一样的。现在这几根线已经断掉，但可以用镊子短接控制板的焊点来实现按键的效果。

我试了短接POWER键对应的两个焊点，但是没有效果：耳机没有丝毫的声音。然后我用万用表监测电流，也没有什么变化。看来控制板除了锈蚀，还有问题。

拆下控制板背后生锈的屏蔽罩，可见里面有进水腐蚀的痕迹。

主控MCU是COB封在一小块PCB上，再焊到大板上的。旁边有一颗晶振，可能是32768Hz RTC的。如果MCU工作正常，晶振引脚该有信号。不妨测一下了：

32.768kHz信号是有的，MCU可能在工作。顺便测了一下液晶屏是否有驱动，这是某一个脚上的电压：

这是大概是1/3 bias驱动波形，既然有驱动信号而没有看到显示，多半就是屏坏了。

这种段码液晶屏坏有可能是偏光膜老化失效。原机在液晶屏外面还有一个铁框的，想必因为铁框锈蚀就被拆掉了。我找一片偏光膜来观察一下：

竟然可以看到一部分显示内容了，这样控制板的功能也许能修复。

我用万用表的通断挡测试，很快找到了电源开关小板的５条线与MCU GPIO (权且当作GPIO看) 的连接位置如下图。四个开关分别连在红圈标注的引脚，另一边公共端（以下称为A点）连在黄圈标注的引脚。

测试一下开关上的电压波形，是这样子的：

每隔六十多毫秒，MCU会扫描一次按键，扫描线被GPIO驱动短暂的时间，然后变回为高阻。只看小板上的四个按键的话，A点应该是连到一个GPIO去读状态。

现在POWER键无效，可能是A点的信号出了问题，且走线并没有断路。

我将POWER键两短接，发现A点仍保持在零电压，按键扫描信号被拉低消失了，不应该这样。然后用万用表测量A点对地的电阻，七十多欧姆。即使PCB上设了下拉电阻，也不可能用这么低的电阻。可能是哪里锈蚀导致的弱短路？

目测没有看出来，于是请出热成像仪来找。给A点施加0.8V左右的电压，测得流过的电流7毫安多。不过升高电压到1V，1.5V，3.0V，电流并不是成比例增加的。过了一会儿，热成像仪发现的温升点只有一个，就是那个COB封的芯片。这么看来是芯片内部出了问题，就没法修了。

为了再确认一下，我把芯片小板上这个GPIO的走线割断，然后再测量电阻。

结果是，对地电阻六七十欧在芯片那一端，而主板上A点对地的阻抗已经测不出了。

诊断结论是：控制板上MCU芯片坏，这个引脚内部阻抗问题（静电击穿？）导致无法读按键状态，不能用POWER键，没法操作收音机了。

还有救吗？控制板是没的救了，因为这是专用芯片。要利用主板的话，需要再买一块控制板，或者自己用其它MCU做一块控制板，那工程量就大了。

闲鱼上没找到PL-550的控制板卖，要是再买台好的PL-550就是拆东墙补西墙了。不过，在《德生收音机电路大全》中介绍了PL-550的电路，虽然不是详细的原理图，也提供了很重要的参考信息。

我从这本书中了解到，PL-550和PL-350，以及PL-200、PL-230的电路相似，都采用了三星的S1A0903X01做中放解调，这是一片带数字调谐功能的收音机集成电路。而我有PL-350，它的操作按键也跟PL-550相仿。那么，能不能借用一下PL-350的控制板来控制现在这个PL-550的主板呢？

把PL-350拆开，内部的确像是PL-550的缩小版。

主板和控制板也是用FPC连接的。一比较，和PL-550的一样都是20pin.

在模糊的扫描版PDF上看两者排线的定义，绝大部分完全一样，有替代的可能性。

不过，两者控制板用的MCU还是不一样的。直接替换会不会有其他问题？

PL-550用４节AA电池，PL-350用3节AA电池。控制板的供电是经过主板上的LDO提供的，PL-550的LDO输出是4.0V电压；PL-350的LDO输出是2.7V电压。如果把PL-350的控制板装到PL-550上，有一个风险是4.0V的电压是否会超过MCU等芯片耐压？

那么，如果单独给控制板供电源，而不用PL-550主板上的4.0V呢？两边电压不同，涉及到MCU数字I/O电压匹配的问题，需要考虑。

PL-550、PL-350两者的MCU I/O到收音机主芯片的串行接口连接不是直连，还有电阻分压。因此MCU I/O电压不同，这部分分压比例会不一样，能不能工作还不好判断。I/O电压不匹配问题没有电源过压那么严重，不至于引起烧坏电路的问题。

先单独测试一下PL-350控制板的功能，用Analog Discovery 2来帮忙。

AD2的电源输出向控制板供电之后，按电源按键可以看到屏幕变化，但是它马上自动关机，回到显示时钟的状态。从电池符号下面小三角图形闪烁看来，它判断电池欠压采取了保护动作。我在BATT脚接的可调电源电压可能不够高，再调到3.4V后见到电池电量指示到一格，就稳妥了。

屏幕显示开机后看到POWER脚变成高电平

在切换波段的时候，串行通信的CE/CLK/DI信号会翻转，MUTE会短时间变成高电平。

A0/A1/A2三个信号是控制主板上的电子波段开关的，接到一片74HC138译码器上，因此最多支持8种模式（实际上没有那么多波段）。从功能界面上看来PL-350有FM/MW/SW三个波段，但实际电路中SW是分成了4个波段的——从A0/A1/A2编码的变化可以观察到。

这是接收短波13500kHz时候的I/O状态：

经过调飞梭和手动输入频率，我可以确定波段的译码如下：

000

101

SW1

100

1711~5199kHz

SW2

011

5200~10199kHz

SW3

010

10200~17499kHz

SW4

001

18500~29999kHz

接收频率调节需要通过收音机芯片内的PLL参数设定进行。在短波5kHz步进频率时，捕捉到串行通信三次，并且改变接收频率前后MUTE信号持续了一百多毫秒。

查看下数据帧：

格式和S1A0903X01手册的描述能对应上

如果作为SPI来看待的话，字长是23比特。

用WaveForms软件的协议解码功能，可以直接记录每次传输的内容。

手册中有这些数据的描述

我观察到，每次波段切换或者调接收频率时（除了慢速调谐外），会发三次串行数据，第一次设置晶振频率等参数，第二次和第三次设置PLL倍频系数也就是对应本振频率，差别仅在于MUTE ON/OFF.

经过人脑解码，这个控制原理就弄清楚了。

选定75kHz晶振做参考时钟，FM和AM的参考频率分别是5kHz和1kHz. 调谐时配置PLL系数N为本振频率（接收频率＋中频频率）与参考频率的比例。

要用STM32写一个控制程序看来也容易。

收音机控制板的逻辑已经摸索清楚了，挪用PL-350的控制板，或者自己用STM32做一个控制板，都还有4V供电电压过高的损坏风险。如果用3.3V给控制板上的MCU是安全的，但是3.3V I/O控制PL-550主板会否有问题？如果没有问题，就能省去3.3V到4.0V的逻辑电平转换器。

用Analog Discovery 2来调试一下大板吧，要是大板坏了，新做控制板就瞎折腾了。

收音机是4节AA电池供电，支持充电电池，因此4.4V到6.0V电源电压都可以的。我就用5V开关电源来试试，先不顾及干扰问题。插上耳机用来监测电路的响应。

Analog Discovery 2只负责I/O输出控制，飞线接到FPC转接卡。

因为中波磁棒已拆下，只能测试FM和短波了，还需要接一下天线。

WaveForms 的I/O控制面板：

将电源控制开启有，耳机中立即听到了一些噪音，说明音频放大部分也许是正常的。调节音量电位器，噪音的大小有变化。

S1A0903X01的控制需要发送串行数据。用WaveForms 里的协议工具，选择SPI Master

要发送的数据可以从测试PL-350控制板时抓到的串行数据里面复制过来。

上图中发送的三个字h4C1A88, h3151D7, h3151D6 是控制板FM接收97.4MHz时发出的。但是AD2发送后耳机里的噪音没有一点变化。我用示波器看了一下发送的时钟和使能信号波形，发现CE只抬高了一次，CLK连续翻转周期明显超过23了，差不多可以断定三个23-bit数据是连续发送的，不符合S1A0903X01的要求。

那么简单起见就拆开一个一个发好了，h4C1A88对所有FM频率是同样的配置，不用每次发；h3151D7是打开静音的也可省略。发送了两个控制码之后，耳机中听到了广播声。

我又试了两个频率，没有收到信号，奇怪呢。再调到先收到的那个，也没有信号了。表象看来SPI传输有点问题，成功是偶然的。

检查PCB上从芯片的CE/CLK/DI三个脚周边，没有锈蚀情况。然后我用万用表量了一下芯片对应脚到我的FPC转接卡的电阻，发现CE这条线连接有问题。

忽然我注意到主板的FPC座，这个变形，可能引起中间的引脚接触不良的。

我也没有这样的座子的备件，临时处理办法可以用东西塞一下。

再测试，果然有效果！

FM接收暂且不论性能，功能是正常了。再试试短波吧。我的工作台这里短波信号不会好的，做这个测试之前我记录下几个在阳台用收音机能收到的短波电台频率，和对应的控制码，现在用PL-550板子都只能听到噪声。

我只好再用收音机就在这里重新找找能收听的短波电台了。还好，在9610kHz收到一个没有淹没在噪声里的电台。于是，编写一段Octave脚本来计算频率对应的波段和控制码：

functionswconfig(freq, fz);
if
(freq> 29999 )
error( 'Too high\n' );
elseif
(freq> 18499 )
band= 1 ;
elseif
(freq> 10195 )
band= 2 ;
elseif
(freq> 5195 )
band= 3 ;
elseif
(freq> 1710 )
band= 4 ;
else
error( 'Too low\n' );
end
fprintf( 'Band: %d\n' , band);
fosc=freq+fz;
code = bitshift(fosc, 3 )+ 6 +bitshift( 5 , 19 );
fprintf( 'Word: %X\n' , code);

这样方便自己任意选频率，再手动调试收音机了：

对视频中操作的一些解释：PL-550有三个AM中频带通滤波器，分别是455kHz的宽带、窄带，和450kHz的窄带。每个滤波器分别用一个控制线（高电平为使能）。在455kHz和450kHz切换时，需要的本振频率相差5kHz. 另外，短波划分为4个波段，是对应４套不同的本振和调谐线圈，所覆盖的频率范围不同，但存在交叠。所以9610kHz用波段开关010和011都能收到信号。

看来板子尽管锈成这样，功能还在。

既然用Analog Discovery 2的I/O可以控制主板，说明3.3V I/O电平是没问题的了，STM32也一定可以做控制，这样就不用依赖电脑。

找个带按键和屏的STM32L4开发板来写个程序。核心是波段切换和S1A0903X01的PLL设置，怎么处理已经清楚了，程序很容易：

void
set_frequency( int change_band)
{
if
(change_band)
{ // GPIOB6..8 as A0..2
GPIOB->ODR = (GPIOB->ODR & ~( 7 << 6 )) | radio.band<< 6 ;
if
(radio.band) // AM
{
serial_ctrl( 0x4D9A80 );
lcd_wstr( "Set AM\n" );
GPIOB->BSRRL = 1 << 9 ;
}
else// FM
{
serial_ctrl( 0x4C1A88 );
lcd_wstr( "Set FM\n" );
}
delay_ms( 100 );
}
uint16_t N;
uint16_t am_if = radio.am_if ? 451 : 456 ;
switch
(radio.band)
{
case5
: // MW
lcd_wdec(radio.f_mw);
N = (radio.f_mw + am_if)<< 4 ; break ;
case4
: // SW1
lcd_wdec(radio.f_sw[ 0 ]);
N = (radio.f_sw[ 0 ] + am_if); break ;
case3
: // SW2
lcd_wdec(radio.f_sw[ 1 ]);
N = (radio.f_sw[ 1 ] + am_if); break ;
case2
: // SW3
lcd_wdec(radio.f_sw[ 2 ]);
N = (radio.f_sw[ 2 ] + am_if); break ;
case1
: // SW4
lcd_wdec(radio.f_sw[ 3 ]);
N = (radio.f_sw[ 3 ] + am_if); break ;
default
: // FM
lcd_wdec(radio.f_fm);
N = (radio.f_fm+ 1070 ); break ;
}
lcd_wchar( '\n' );
if
(radio.band) // AM
{
if
(radio.band== 5 ) // AMLF
serial_ctrl( 0x200006 |N<< 3 );
else// AMHF
serial_ctrl( 0x280006 |N<< 3 );
}
else// FM
serial_ctrl( 0x300006 |N<< 3 );
}

然后是调整频率需要的步进、扫描、直接输入频率之类操作界面的编写。我用的小板子只有三个按键，所以只留了一个频率向高和向低单步调节的功能。注意频率范围要限制在收音机接收范围内。

void
freq_step(int8_t d)
{
uint16_t f;
uint16_t lb, hb;
switch
(radio.band)
{
case5
: // MW
f = radio.f_mw; lb= 522 ; hb= 1620 ; break ;
case4
: // SW1
f = radio.f_sw[ 0 ]; lb= 1711 ; hb= 5199 ; break ;
case3
: // SW2
f = radio.f_sw[ 1 ]; lb= 5200 ; hb= 10199 ; break ;
case2
: // SW3
f = radio.f_sw[ 2 ]; lb= 10200 ; hb= 18499 ; break ;
case1
: // SW4
f = radio.f_sw[ 3 ]; lb= 18500 ; hb= 29999 ; break ;
default
: // FM
f = radio.f_fm; lb= 8700 ; hb= 10800 ; break ;
}
// override step
if
(radio.band)
{
if
(radio.band== 5 )
d=d> 0 ? 9 : - 9 ;
else
d=d> 0 ? 5 : - 5 ;
}
else
d=d> 0 ? 10 : - 10 ;
uint16_t f_n = f+d;
if
(f_n hb)
return
;
switch
(radio.band)
{
case5
: // MW
radio.f_mw = f_n; break ;
case4
: // SW1
radio.f_sw[ 0 ] = f_n; break ;
case3
: // SW2
radio.f_sw[ 1 ] = f_n; break ;
case2
: // SW3
radio.f_sw[ 2 ] = f_n; break ;
case1
: // SW4
radio.f_sw[ 3 ] = f_n; break ;
default
: // FM
radio.f_fm = f_n; break ;
}
set_frequency( 0 );
}

主程序也简单化，大循环读取按键，然后调用不同的功能。按键支持长按，所以增加了快速步进。

for
(;;)
{
__WFI();
uint8_t key = get_button();
if
(key)
{
switch
(key)
{
case1
: switch_band(); break ;
case2
: freq_step(- 1 ); break ;
case4
: freq_step( 1 ); break ;
case129
: power_ctrl(); break ;
case130
: freq_step(- 1 ); break ;
case132
: freq_step( 1 ); break ;
default
: break ;
}
}
}

23-bit 串行数据的发送可以用SPI，不过STM32L4的SPI最多支持16-bit的帧长度，还得拆成两种长度来分次配置太繁琐。就算了，用GPIO模拟时序吧，本来就不要求速度。

void
serial_ctrl(uint32_t data)
{ // CE: PB5, CLK: PB3, DI: PB4
int
i;
GPIOB->BSRRL = 1 << 5 ;
micro_delay();
for
(i= 22 ;i>= 0 ;i--)
{
if
(data & 1 <
GPIOB->BSRRL = 1 << 4 ;
else
GPIOB->BSRRH = 1 << 4 ;
GPIOB->BSRRH = 1 << 3 ;
micro_delay();
GPIOB->BSRRL = 1 << 3 ;
micro_delay();
}
GPIOB->BSRRH = 1 << 5 ;
micro_delay();
}

程序调试好以后就可以烧录MCU，然后把板子拿到信号好的地方去测试接收效果了。

剩下一些功能比如FM立体声控制、AM中频带宽选择和信号强度的获取等等，就等到主板打理完之后，重新设计专用的控制板时再开发吧。

上面我已经提到，PL-550的控制板可以自己用MCU来做，控制板和主板之间连接用20pin FPC的信号已经摸清楚了。已明确的是主板上的FPC座已变形必须要更换，以及部分电解电容老化需要更换。

现在这波采购物料到了，修理工作继续：

原来的FPC座引脚太多，需要破坏掉，然后把针脚一个一个焊下，再把焊盘的通孔疏通（为此我还专门采购了0.5mm的不锈钢钻头），才算拆完。焊新的上去则相对简单。后来我想其实应该换成PL-660用的那种直插带翻盖的座，便于经常插拔。

原机这两个1000uF/10V电解电容漏电严重，拆掉换新的。换上之后，测量主板的静态电流，大约是20uA. 这个电流是4V的LDO贡献的，属于合理范围。

上图中SOT23-5的芯片就是LDO，它会给控制板以及收音机主电路提供电源。不过主电路的电源还要经过三极管管控制，由控制板的POWER信号实现开关。

另外，我在拆FPC座的时候，用的夹持工具碰到了板子靠近边缘的一只TO-92封装三极管，居然把管脚给碰断了。原因是它的铁脚锈蚀，本来已经脆弱了：

9014是我上世纪认识的管子，我现在设计电路不用，但老的存货还是有的，就不用找替代料了。

已知问题元件更换之后，我要测试一下收音机的接收性能。之前调试控制板只是确认了功能完整，没有和正常的收音机对比接收电台的效果。

FM波段测试了几个熟悉的电台，能听到广播，但感觉灵敏度低，信噪比不够好。虽然没有原版的拉杆天线，但毕竟是本地电台，不该表现这么差。可是用同样的天线接收短波时，效果和我的PL-350差不多的，意味着AM通路基本没有问题，并非天线的原因。

关于PL-550的电路布局，见下图，拉杆天线以及外部天线插口在PCB的左上脚，靠近短波高放电路。但是FM的高放是在PCB右上方的，因此原机用了一条屏蔽线将FM天线信号从PCB左边引到右边。（看起来是普通的屏蔽线，不是高频同轴线）

为了排除FM天线输入线路的影响，我将屏蔽线去掉，直接从FM高频信号输入点上接外部天线。结果呢，接收效果好象并没有改善。

那么继续分析FM部分的电路。网上有一份低分辨率的PL-550电路图，大概能看出来电路是怎么设计的：

对照到PCB的部分

虽然S1A0903X01已经包含了完整的FM接收前端，为了性能的考虑PL-550设计师还是用了TA7358 做FM高频前端。不过并没有用到TA7358的本振部分，本振依然用S1A0903X01的。PCB上TA7358及周边元件单独用了一个屏蔽罩，AM本振和FM本振合用了一个屏蔽罩。FM高放只设置了一级调谐。高放和本振线圈都没有可调磁芯，如果要调线圈电感只能拨线圈本身了。另外高放调谐可以微调电容。

从TA7358混频出来的信号经过FM中周耦合，送给一只2SK544做预中放，再经过两只串联的三端陶瓷滤波器送到S1A0903X01的FM中频信号输入。总的看来还不是复杂的设计。

目前我发现FM的问题是灵敏度低，并且按0.01MHz步进调谐发现声音最大的接收频率和电台的频率有些偏离。那么会不会是本振频率偏了呢？这是PLL合成的本振，如果频偏只有两种可能：一是PLL参考频率偏了，二是软件配置PLL系数有错。因为短波段没有发现频偏，所以排除第一种可能。如果软件配置错，那么补偿一个频率总能正确接收，目前好象不是这么个现象。那么直接测量一下本振频率验证好了，高频频率计没有（也可以用示波器），用另一台收音机更简单。我拿PL-310 DSP机来放旁边，看看这个板子辐射的本振信号是否在调谐频率+10.7MHz处，结果是频率正常，没有偏高或偏低。

排除本振问题，那么就可能有中放或高放调谐回路的问题了。本机中频滤波主要靠陶瓷滤波器，它应是不会有频漂的，但仍然还有一个FM中周有可调磁芯，有被人动过的可能性。于是我收听一个电台，并调整那个中周（上图中橙色磁帽），的确声音有变化，听起来磁帽需要旋进去一个角度才是最佳的。但是调整之后，只是有微弱的改善，并没有本质上解决问题。

剩下就是高放调谐的微调电容可动了，我找到了调示波器探头的无感起子来调那个电容。转动电容，对信号强弱有显著影响，不过，最好的点和原来的状态没差多少。会不会是没有屏蔽罩，寄生参数变化了有影响？先前拆掉的屏蔽罩我已经用柠檬酸除锈过，现在是可以再焊回去了。