福禄克万用表详细介绍（福禄克手持万用表的故事）

作为全球手持表当之无愧的统治者，Fluke 当年是如何走上这条道路的；第一款热卖的手持表背后有哪些故事，让我们看看一个当年 Fluke 研发工程师讲述的故事。

有一天，某个国外电子论坛里贴了一个这样的帖子：

各位，我在七八十年代的时候在 Fluke 工作过。最早是作为新手参与了 Fluke 的第一台手持万用表 8020。后来又领导开发了 8060。

不过这些年我手里的 Fluke 手持万用表都在家里积灰，我在想有没有人愿意接收它们。大多数都可以工作，一小部分可能需要稍微修理一下。其中有一些还是原型机，就是正式生产之前的一些测试用的样品。有一段时间，我曾经有一箱子大概30多台有程序问题的 8060，但主要功能都是好的。我把大多数都送给了朋友们，其中有一台给了已经去世的 Jim Williams。反正我有很多第一代仪表，像 8020，8026，8060，8062，台式表 8012A，37，以及 8920 宽带真有效值表（这块万用表有 20MHz 带宽，至今仍是测量真有效值带宽最宽的设备，使用了独创的热转换器）。另外我还有好多各式各样的老 Fluke 万用表上的零件。反正如果有人愿意拿走这些古董的话，我太太将会非常高兴的！

发帖人 Dave Taylor 和他设计的 Fluke 8060

然后论坛里就炸锅了。一堆工程师纷纷要献出自己的膝盖，表示 8020/8060 是他们用过的最好的手持万用表，甚至今天还在家里继续使用 （超过30年的寿命！）。能亲眼看见活着的设计师，简直激动的要哭。

我们先看看 Dave 参与的几款手持表的历史地位。

8020 是 Fluke 的第一款手持万用表，在1977年推出。在这之前它只做台式仪表。尽管在 8020 之前，也有不少厂商尝试生产手持表，但 8020 的出现才真正证明了手持表的价值。在这块表中，Fluke 专门定制了 MAC（Measurement Acquisition Chip）芯片，将 ADC 与显示驱动集成到一块芯片中，简化了内部结构，降低耗电，将待机时间提升到 200 小时。8020 在当时的出现，相当于仪器界出现了 iPhone。

Fluke 8020

8020 当时的售价是169刀，1984年停产，一共卖了25万台...

作为改进型号的 8060 更加牛逼。这款万用表是历史上第一款带有 CPU 的手持式万用表，还第一次加入频率测量，具有 100KHz 带宽的真有效值计算能力，以及独特的 dB 计算等功能，非常便于音频相关测试。这甚至还是第一台使用四层 PCB 板的手持表。截止到80年代末，Dave 参与的这几款手持表的累计销售数量达到了一百万台！据说 8060 一直到2001年才正式停产。

Fluke 8060

而原文中不经意间提到的 Jim Williams 则是 Linear Technology 著名的模拟电路设计专家，是模电界的大神，无数工程师看过他写的技术文章。

Jim William在自己的实验室

所以，这哥们设计了 8020 和 8060，还跟Jim William有交情。大家纷纷献上自己的 Fluke 手持表照片表忠心，还有不少人跪求维修附件，著名的电子类播客网站 Amphour 还专门对 Dave 进行了一次长达一小时的专访。Dave 也不负众望，一气放出了不少料。

不过跪求维修附件的哥们最后都有点失望，因为 Dave 后来说他用来存放 Fluke 早期万用表零件的纸箱子被他老婆给扔了，这样的媳妇儿不能要啊。

跟 Intersil 的撕逼导致历史上最大的失误

Dave 首先跟大家讲述的就是 Fluke 与芯片厂商 Intersil 的一段恩怨。Fluke 8020里使用的 3.5 位 ADC 芯片是和 Intersil 公司合作开发的（全部原理设计由 Fluke 的工程师完成，Intersil 负责实现），这块芯片就是非常有名的 429100，被用在之后的多款 3.5 位手持表上。而在 8020 上市不到一年的时候，Intersil 公司就对外推出了具备同样功能的 ICL7106 和 ICL7107 芯片。

装有 429100 芯片的 Fluke 手持表主板

当时市面上所有仿制 Fluke 的手持表的厂家都在使用这块芯片 （其实一直到今天也还是一样），这块芯片与 429100 仅仅有非常微小的区别（取消了一项自动量程切换功能以规避 Fluke 的专利）。也正是这个区别，使得 7106 不能被作为 429100 的替代品直接用于 Fluke 手持表的维修和仿造。Fluke 的工程师搞了一块 Intersil 的芯片，用化学溶剂腐蚀掉外壳，把它剥离到晶粒（Die）层，在显微镜下发现上面居然还留着 Fluke 的 Logo，于是这引发了一场诉讼官司。

基于 ICL7107 搭建的手持表原理图

基于 ICL7107 搭建的手持表原理图，芯片同样具有非常高的集成度，大幅度降低了开发难度。Dave 说他当时并没有直接参与到这场官司中，据说双方最后在庭外和解。作为补偿，Fluke 在芯片价格上得到一定优惠，并且获得了 Intersil 芯片的参考设计图。从 Dave 的角度看，当时 Fluke 根本没有能力跟 Intersil 叫板，因为还得依靠对方继续生产 8020，另外还有后续的型号要合作。不过这倒提醒了 John Fluke（Fluke的创始人）本尊，他不想再让自己的任何设计被人抄袭。于是决定自己花钱在总部 Everett 建立5微米晶圆厂，防止竞争对手搞到它们最新的 4.5 位 ADC 设计图。

这个决定花了 Fluke 几百万美元，几乎把 8020 上挣到的钱全都扔了进去。他们雇了芯片设计人员，购买了昂贵的设备。不过这也成了 Fluke 历史上最大的失误。这项投资太大了，John Fluke 当时完全被 Intersil 气懵了。他们的芯片生产量远不值得自己来搭建芯片生产线，所以不到三年，这个烧钱的黑洞就被终止了。

开发8060，说服老板与日企合作

8060 被认为是当时最好的手持万用表。Dave 也觉得这是他整个职业生涯最成功的和令人满意的设计。 产品定义初期，只是要求设计出一款带有真有效值计算的 4.5 位手持表。但 Dave 当时是一个玩摇滚乐的小年轻，在测试电吉他效果器的时候，希望有一个带 dB 显示功能的手持表，并且至少有100kHz 的带宽。另外他和软件工程师还合计着在手持万用表上加入频率测量功能。由于增加了很多功能，需要一个 CPU 来协调工作 （之前的手持表都是依靠状态机来控制的）。当时在美国能买到的唯一 CMOS CPU 就是 Intersil 的 8049，没有屏幕驱动功能，而且个头巨大。

软件工程师和 Dave 偶然读到了 Sharp SM-4 芯片的一些资料，它一直被用在计算器上，看起来很不错。有多个 LCD 驱动能力和足够运算能力来处理 ADC 芯片传来的数据，可以实现 dB 转换。

但是当时，二战曾经在海军服役的公司老板 John Fluke 有很强的反日情绪（他在珍珠港事件前就加入美国海军）。这让大家很为难，于是说服 John 的任务落在 Dave 的头上。他费了不少口舌说服老板，不过这一切都很值得，Fluke 随后与 Sharp 建立了长期的合作关系。Sharp 还为 Fluke 定制了专门的 LCD 屏幕。

反日情绪高涨的 John Fluke

尽管 8060 皮实耐操，但经过了几十年使用，也有不少因为器件损坏而无法使用，最容易出现问题的就是电容。Dave说当时出于成本考虑，8060里面使用了电解电容，如果能把它们换掉的话，8060 可以再用30年没问题。

Dave说当年设计8060时，被公司批评最多的就是成本。最终原材料费用加起来大约在80～100刀，售价在当时是349.95刀（仪表行业的高利润一贯如此）。

电容漏液是8060维修中最常遇到的问题

另外一个 Dave 非常引以为豪的特点是，这是第一台可以快速测量通断的万用表。在 ADC 芯片之外，还有一块独立的高速比较器被专门用于这项测试，因此通断测试并不依赖于 ADC 芯片的采样计算结果。Dave 当时把市面上所有的万用表集中在一起进行比较，快速的把正负极表笔短接在一起比赛谁的反应最快。令人惊奇的是，很多现在的万用表至今还没有意识到这在故障排查时有多么重要。

至于大家关心的侧面按钮设计，8060 是 Fluke 最后一代采用这个设计的手持表，它的好处是单手握住时就可以操作按键，但缺点也很明显：过多的机械零件导致可靠性不足，万用表内部防尘特性变差，以及成本太高。Dave 说他当时的原型机设计中，左侧是两个滑动开关用来进行功能选择，但这个设计被高层认否决了，理由是要与 8020 保持一致。

Dave 提供的 8060 原始外观设计图

今天先写到这里，下周咱们继续说 Dave 在 Fluke 早年的故事