ZX Spectrum Harlequin rev.H

English

28.07.2015

Mám určitou představu, kterou se budu snažit splnit.

Návrh bude samozřejmě vycházet z revize G.

PCB musí být poloviční a musí být SMD.

Každý IC by měl mít vlastní odrušovací kondenzátor.

Možnost doplnění zdrojů -5V a +12V.

Zrušit usměrňovací můstek.

Napájecí konektor bude mít "plus" na kolíku. Je to sice prohřešek proti "normě" (originál ZX Spectrum má na kolíku mínus),

ale většina zdrojů na trhu je tak zapojená a většina jich jsou spínané zdroje, takže usměrnění je zbytečné.

Ochrana proti přepólování zdroje (co kdyby přece někdo použil originál).

ZX-ROM bude v EEPROM a bude mít možnost přepisu programem.

Takhle nějak vypadá návrh.

Nápisy na 3D součástkách neberte vážně.

A takhle vypadá prototyp PCB.

Update 3.10.2015

Na CNC fréze mi kolega vyrobil síto na pastu (stencil).

Hotový stencil.

Napastováno.

Potom už nic nebránilo v osazení.

V práci máme poměrně slušné vybavení, takže místo ručního piplání jsme nakrmily osazovačku daty. "Dřinu strojům" jak říká náš šéf.

Do pece s ním.

Upečeno.

Chyby v návrhu.

Byl jsem kritický k mým předchůdcům, bude tedy jedině fér když budu kritický také sám k sobě.

V podstatě žádný návrh se neobejde bez chyb. Ty se potom vychytávají až s další iterací.

Některé se předpokládají dost těžko a nepomůžou ani letité zkušenosti v oboru.

Některé bych neudělal, kdybych byl víc precizní a za některé se vyloženě stydím.

1) Nejhorší chybou je špatné pouzdro (footprint) pro U48 AD724JR.

Ano. Čistil jsem knihovnu tak vehementně, že jsem si smazal SO16 s šířkou 300 mil. Mrkněte nahoře na fotku PCB a bude vám to jasné.

Řady vývodů na PCB jsou tedy výrazně blíž u sebe. Pomohl jsem si tak, že jsem vývody ohnul pod IC.

Naštěstí pro mě, všechny piny se při pečení zapájely správně, takže nebyl nutný zásah pájkou.

Podotýkám, že všechny chyby jsou v návrhu průběžně odstraňovány.

2) Popis LED.

Při optimalizaci PCB jsem prohodil LED, ale zapomněl jsem prohodit jejich popis.

+5V a +12V má být prohozeno.

3) Footprint procesoru.

Z fotky je zřejmé, že ačkoli jsem použil footprint ze standartní knihovny, pady footprintu jsou zbytečně velké.

Procesor šel osadit jen tak tak. Pady měly být menší a více pod součástkou.

Z toho plyne poučení, že né všechny IC, které mají stejný počet nožiček, stejnou rozteč nožiček, stejný název pouzdra a stejně vypadají, jsou stejné.

4) Footprint RAM

A je to tu zas! Tentokrát je ovšem součástka o něco větší. Část padu by měla být před vývodem vidět. Zde to sedí v podstatě přesně.

Z hlediska výroby to není problém, ale opravy by se na tom dělaly o dost hůř. Problematika je stejná jako u procesoru.

Porovnejte velikost RAM s velikostí EEPROM a uvidíte, že RAMky jsou o trošku větší.

Vzhledem k tomu, že zvětšení footprintu představuje v podstatě překopání celého návrhu jsem se rozhodl, že s touto chybou budu žít.

5) Otvor pro reproduktor

Poněkud pozdě jsem zjistil, že reproduktor s impedancí 50 ohm je patrně totální extrabuřt sira Sinclaira a že sehnat ho nebude jednoduché.

Jediný běžně sériově vyráběný typ je ten co je na fotce a ten je jak vidíte podstatně menší než zamýšlený prostor k osazení.

Kdyby to někdo stavěl tak buď varován před osazením typu s menší impedancí, kterými je trh zavalen.

Co by se stalo například při osazení 8 ohm? V případě chyby programátora, který zapomněl vypnout úroveň H na pinu 7 IC7 (řízení reproduktoru),

by na emitoru Q5 byly cca 4V. To představuje trvalý proud reproduktorem 500mA, což je ztrátový výkon 2W. To znamená, že do několika minut

bude následovat podivný smrádek a pak různobarevné čmoudíky. Při osazení 4 ohm by nejspíš při prvním pokusu o pípnutí zkolaboval zdroj.

No ale zkraťme to. Reproduktorek je malý a díra je velká. Příště tam udělám soustavu malých děr.

6) Montážní otvor

Data montážních otvorů jsem převzal z původního projektu, takže chybu mých předchůdců jsem zjistil až po vložení PCB do krytu Spectra.

Montážní otvor bude chtít posunout 1,5 mm nahoru. PCB se tedy trochu utopí v krytu. Ještě musím zjistit, jestli to nebude vadit periferiím.

7) Konektor pro klávesnici

Nejedná se ani tak o chybu, jako spíš o nutnost.

V TME jsem si 30.6.2015 objednal většinu součástek včetně pětipinového konektoru pro klávesnici.

Ten bohužel stále není skladem, má dorazit až koncem listopadu a je to jediná chybějící součástka.

Abych mohl pokračovat v pokusech musel jsem si ho vyrobit z jednoho osmipinového.

Zkušené oko si všimne, že je ze dvou půlek, ale funguje to tak co.

Oživení

No zapomeňte na to, že to fungovalo na první dobrou. Ani ve snu, co vás nemá!

Mezi námi vývojáři existuje pořekadlo, že "pokud to funguje na první zapojení tak je něco špatně".

Z toho plyne vice versa, že pokud to na poprvé nefunguje tak je to v naprostém pořádku :-)

Po zapnutí byl odběr OK, napětí byla OK, ale na výstupu žádný videosignál nebyl.

Samozřejmě měřeno osciloskopem, přece si hned na začátku neoddělám TV.

Tak a co teď?

Nějaký impulzy tam lezly, ale to bylo všechno.

Pak jsem píchl sondu k hodinám 14MHz a můj přístroj prohlásil, že naměřil 90MHz.

No řekl jsem si, že mám nejrychlejší Spectrum na světě, ale bez obrazu je to na prd.

Zkusil jsem vyměnit 74HC04 za 74HCT04 a ... 70MHz.

Po kontrole datasheetů jsem zjistil, že můj krystal má mnohem menší kapacitu než v původním projektu.

To patrně způsobovalo kmitání na vyšších harmonických. Odstranit tento problém se podařilo přidáním kondenzátoru 22pF.

I když frekvence byla 13 994 kHz, kontrola čítačem potvrdila dobrou stabilitu kmitočtu a tak jsem se rozhodl nedělat další experimenty.

Ten HCT jsem tam taky nechal, přesně podle pravidla "Když to funguje nevrtej se v tom".

Nadešel okamžik pravdy.

Připojeno přes video výstup k digitální televizi Samsung.

ANO!!!

Připojeno přes RGB.

YES!!! Opět úspěch.

Následoval už poměrně nudný a nedokumentovaný test barev a zvuku.

Co se reproduktoru týče tak zvuk je dobře slyšitelný a tudíž prohlašuji, že použitý typ je naprosto dostačující.

Zjištěno bylo, že zvuk se na digitálních televizích použít nedá, protože než se obraz překóduje do digitální podoby,

to chvíli trvá a aby byl zvuk synchronní, tak se musí zpozdit také. Důsledkem je pípnutí ve Spectru a pak teprv pípnutí v TV.

Zpoždění je odhadem cca 200-300 ms. Obávám se, že by to mohlo dělat problém u her. TV zobrazuje, že jste těsně před minou,

ale Spectrum si už myslí, že jste na ní šláply.

Další drobnou vadou je chvějící se obraz. Text se lehce nepravidelně chvěje v horizontálním směru.

Nestabilitou oscilátoru to určitě není, ale je otázka jak se pere digitální TV se značně ořezanou normou PAL Spectra.

Musím někde sehnat klasickou analogovou TV a udělat další testy.

14.12.2015

Konečně jsem se dokopal k učesání a uploadu projektu.

Musel jsem to rozdělit na dva kusy, protože Google řval, že v jednom zipu je to moc velký.

Kolega mi půjčil LCD analogovou TV (nemá DVB-T) a jak jsem tušil, obraz je v naprostém pořádku.

Tu dlouhou pauzu jsem udělal proto, že jsem si ještě stavěl DivIDE abych měl jak nahrávat hry.

Na fotce je již funkční vzorek podle Lotharek 2k14.

Samozřejmě jsem si nezahrál, protože joystick jsem kdysi zlomil a poté vyhodil,

ale na to jsem si vzpomněl až když jsem převrátil byt vzhůru nohama.

Mistr Lotharek zveřejnil projekt DivIDE, ale jenom tak na 80%. Na email nereagoval, tak jsem si musel poradit sám.

No musel jsem mu trochu sáhnout do zapojení, protože zvěrsvo s přeházenou datovou a adresovou sběrnicí nemám rád.

I když ve svých začátcích jsem tenhle trik taky použil, ale to se PCB navrhoval na čtverečkovém papíru.

O DivIDE bude vlastní pojednání. Blíží se vánoce tak snad bude trochu času.

cztomeco@gmail.com