特别的光学放大微型LED显示屏，70年代经典TI-30科学计算器拆解

TI-30是世界历史上第一台售价低于30美元的科学计算器，可以计算三角函数对数指数等各种常见的科学函数，并能以2位指数的科学计数法显示。德州仪器公司TI于1976年向市场推出这款产品，当时的设计销售目标是30美元，所以这款计算器的型号被定为TI-30。它实际上市时被定价为24.95美元，比当时市场上任何科学计算器的价格都低至少一半以上，当时的主要竞争者HP惠普最便宜的科学计算器都在100美元以上，即使当时以廉价著称的日本卡西欧FX-20售价也在它的两倍左右。所以这款计算器一上市就立即热销，成为一代经典。到1983年停产时在短短的7年时间里TI-30就销售了超过1500万台——这个数字在今天可能不算什么，但是在70年代时科学计算器主要是专业的工程师和科学家购买和使用，当时中国国内甚至还没有研制出国产的科学计算器，所以这个销量是非常惊人的。

由于价格非常便宜——已经比当时普遍使用的普通机械计算尺的价格还低了，所以一般人都能买得起，TI-30问世后被美国中学生在作业和考试中广泛使用，从而迅速淘汰了当时的数学用表和计算尺把它们扫进了历史。TI-30在中学生中的高度普及也开启了德州仪器公司成为美国中学指定教学和考试用计算器的历史，一直到今天德州仪器公司生产的多种科学计算器以及图形程序计算器都是美国高考等标准考试中被批准使用的指定计算器。

TI-30计算器用9V叠层电池供电，采用了非常特殊的8位微型光学放大式LED显示器，显示清晰醒目，很有特色。由于TI-30非常成功，TI在该型计算器停产后保留了这个型号并在后来用它来陆续命名了十几种新的计算器，一直到2015年推出的TI-30 Plus Multiview计算器都还在使用这个经典的名字/型号。

当时每台TI-30的包装中都附送一本250页的数学书，这本书涵盖了适合用TI-30做的数学物理金融统计等领域的一些实用的计算方法，成为当时非常畅销的一本书，这本书单独销售时的定价是12.5美元，相当于计算器价格的一半，但是据说当时人们认为这本随机赠送书的价值甚至超过了TI-30计算器本身。。。

我这台外观看起来还可以：

美国原装的：

显示是橘红色迷人柔和的光

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仔细看，这些数字的每个笔画都是有好多短段组成的，每段都是一个LED反光二极管：

曝光合适的话会清晰地看到这些分段的LED笔画：

长时间曝光的照片上可以看到每个数字外面的圆圈，那是一个个圆形的放大镜片，这些LED显示器实际上是非常小的，所以每个外面都用一个凸透镜放大镜片放大后才能成为正常阅读大小的数字。

拆开，电路板非常简洁，只有一块双列直插芯片和一个直接封装在电路板上的LED显示器，所有功能都集成在一个单片超大规模集成电路芯片中，外围电路完全是空的连一个电阻都不需要。对比一下坛友最近拆修的同时代的国产的南华161型计算器（http://bbs.mydigit.cn/read.php?tid=2035853），可以看出当时中美的技术差距有多大。都是70年代研制生产的，南华161型没有科学函数功能，只有普通四则运算功能，体积重量却至少是TI-30的几百倍，价格更是相当于当时普通人10年的收入总和，而这个TI-30重量不到1两却能计算各种科学函数，而价格则只相当于当时美国普通工人一天的收入。

TI本身就是发明集成电路的鼻祖和当时世界上最大的集成电路设计制造商，所以这个计算器的芯片很自然是TI自己的TMC0981，在新加坡生产，根据批号看这个芯片是1979年生产的。而TI-30的LED显示器跟现在的LED数码管的结构是很不一样的，是一种微型LED芯片显示通过光学放大原理工作的，它没有现在LED数码管中的笔画导光板，是直接把7段LED显示的管芯封装在电路板上，管芯的每段笔画都是多个LED组成的，笔画尺寸非常小长度都不到1mm，然后在每个LED数字前面都有一个塑料的圆形凸透镜来放大显示的数字，放大后的数字尺寸才能正常读取：

这种显示器设计非常巧妙，工艺也非常精密。借用隔壁论坛的图看看这种微型LED的结构和尺寸：

电路板上除此之外再没有其他元件了，只有一些硬导线连接到键盘。

键盘不是现在常见的导电橡胶，而是全金属机构的。键盘主要分为上下两层，照片右边的下层是一个塑料盘，上面有一些预制成型的硬质镀金铜导线连接到电路板芯片，照片左边的上层则是一些长条形的弹性铜片，这些铜片为保证触点的可靠接触都是镀金的，不过这个计算器的成色是垃圾级的，年代久远电池漏液已经使部分镀金层腐蚀脱落了。。。

塑料盘上每列都有一个小长方形的缺口，缺口处的镀金金属线会有预制的突起，与一片长条形弹性铜片相接触，形成列扫描线：

而在每个键下与长条形弹性金属片相垂直的另一些金属线则构成行扫描，当一个键按下时会与该键相应的行扫描的金属线接触而产生一个按键信号送到芯片：

没有腐蚀的按键还是闪闪的金色：

而腐蚀严重的键则已经惨不忍睹了：

按键塑料盘的两面：

1976年的最初版TI-30计算器有个bug，当计算0的反正切函数时，按下“0 INV TAN”键会进入死循环，只能重启。TI很快发现了这个bug并改正，76年后期以后的产品都没有这个bug了。

TI-30科学计算器是一款非常经典的产品，在世界很多国家都有大量的粉丝。有个德国网站专门写了一个TI-30的模拟器软件，可以在Windows和Linux里模拟逼真的运算和显示效果——当然这个模拟器是没有“0 INV TAN”那个bug的。。。模拟器软件的下载地址是：http://www.friedemann-seebass.de/dwnld_e.html#Almetare

谢谢观看！

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作者：hongo

本文来源：数码之家