Администрирование Разное Сборка Harlequin rev. G Sat, July 22 2017  

Поделиться

нашли опечатку?

Пожалуйста, сообщите об этом - просто выделите ошибочное слово или фразу и нажмите Shift Enter.


Сборка Harlequin rev. G Печать
Добавил(а) microsin   

Давно хотел собрать какой-нибудь клон ZX Spectrum и вдоволь понастальгировать, и наконец заказал себе плату для Harlequin rev. G.

Harlequin G PCB top Harlequin G PCB bottom

Плата Harlequin рассчитана на стандартный корпус Sinclair ZX Spectrum 48, поэтому я также заказал на ebay такой корпус с мембранной клавиатурой.

ZX SPECTRUM WHITE HOUSING + NATURAL METAL FACEPLATE + NEW MEMBRANE MILIONTH EDIT

Цена 75 EUR + доставка 12 EUR. Корпус добротный пластмассовый, покрашенный белой краской.

case ZX48 ebay01

case ZX48 ebay02

На задней стенке вырезаны почти все необходимые пазы для коннекторов, кроме коннектора RGB. Но место под него на корпусе обозначено, так что выпилить паз не составит труда.

case ZX48 ebay03

case ZX48 ebay04

case ZX48 ebay05

case ZX48 ebay06

case ZX48 ebay07

case ZX48 ebay08

case ZX48 ebay09

case ZX48 ebay10

case ZX48 ebay11

[Принципиальная схема Harlequin rev. G]

Harlequin rev G sch

Нашел схему и список деталей, и начал их подбирать. Ниже в таблице приведен список деталей и их аналогов для замены.

Позиции # Компонент Аналог Описание и строка для поиска
D9 1 1N4148 7.5mm   Обычный кремниевый слаботочный сигнальный диод (1N4148 DO-35 Axial Lead site:aliexpress.com).
D10 1 1N4740A 7.5mm   Стабилитрон на 10V (1N4740A 1W 10V Zener diode site:aliexpress.com).
D11 1 1N4742A 7.5mm   Стабилитрон на 12V (1N4742A 1W 12V Zener diode site:aliexpress.com).
D12 1 B40R 2A 80V bridge rectifier WOM   Диодный мост 2A 80V (bridge rectifier 2A site:aliexpress.com).
D13 1 1N5822   Мощный импульсный диод Шоттки (1N5822 Schottky Diode 3A 40V DIP site:aliexpress.com).
R19, R20, R21, R34, R38, R43 6 68 1/4W   (68 ohm Carbon Film Resistor 0.25W site:aliexpress.com).
R39, R40, R41, R42 4 75 1/4W   (75 ohm Carbon Film Resistor 0.25W site:aliexpress.com).
R8 1 150 1/4W    (150 ohm Carbon Film Resistor 0.25W site:aliexpress.com).
R12, R18, R48 3 270 1/4W    (270 ohm Carbon Film Resistor 0.25W site:aliexpress.com).
R7, R9, R15, R16, R32 5 470 1/4W   (470 ohm Carbon Film Resistor 0.25W site:aliexpress.com).
R25, R28, R31 3 2.2K 1/4W   (2.2k Carbon Film Resistor 0.25W site:aliexpress.com).
R49 1 2.7K 1/4W   (2.7k Carbon Film Resistor 0.25W site:aliexpress.com).
R24, R27, R30 3 3.9K 1/4W   (3.9k Carbon Film Resistor 0.25W site:aliexpress.com).
R17 1 4.7K 1/4W   (4.7k Carbon Film Resistor 0.25W site:aliexpress.com).
R3, R4, R5, R6, R10, R11, R22, R36 8 10K 1/4W   (10k Carbon Film Resistor 0.25W site:aliexpress.com).
R35, R45, R46 3 12K 1/4W   (12k Carbon Film Resistor 0.25W site:aliexpress.com).
R23, R26, R29 3 18K 1/4W   (18k Carbon Film Resistor 0.25W site:aliexpress.com).
R47 1 22K 1/4W   (22k Carbon Film Resistor 0.25W site:aliexpress.com).
R33 1 33K 1/4W   (33k Carbon Film Resistor 0.25W site:aliexpress.com).
R44 1 100K 1/4W   (100k Carbon Film Resistor 0.25W site:aliexpress.com).
R37 1 470K 1/4W (установка не обязательна)   (470k Carbon Film Resistor 0.25W site:aliexpress.com).
R50 1 4.7M 1/4W   (4.7M Carbon Film Resistor 0.25W site:aliexpress.com).
R13 1 4.7K*8 network 9 pin   Сборка из 8 резисторов, 9 выводов, с одним общим выводом (A09-472 SIP-9 4.7K Ohm 5% 8 Commoned Resistor Network Array 9 PIN site:aliexpress.com).
R1, R2 2 10K*8 network 9 pin   Сборка из 8 резисторов, 9 выводов, с одним общим выводом (A09-103 SIP-9 10K Ohm 5% 8 Commoned Resistor Network Array 9 PIN site:aliexpress.com).
U47 1 470*8 8x DIP package   Сборка из 8 отдельных резисторов в корпусе DIP16 (4116R-1-471LF Resistor Array 16pin 470ohm site:aliexpress.com).
  1 Сокет DIP8   (IC socket DIP8 site:aliexpress.com).
  18 Сокет DIP14   (IC socket DIP14 site:aliexpress.com).
  16 Сокет DIP16   (IC socket DIP16 site:aliexpress.com).
  7 Сокет DIP20   (IC socket DIP20 site:aliexpress.com).
  3 Сокет DIP28   (IC socket DIP28 site:aliexpress.com).
  1 Сокет DIP40   (IC socket DIP40 site:aliexpress.com).
Q1..Q5 5 BC548CTA   TO-92, транзистор BJT NPN 30V 100mA HFE/8 (Fairchild Semiconductor) (BC548CTA TO-92 site:aliexpress.com)
Q6..Q13 8 2SA1175 / 2SA933 flat E-Line package (не TO-92!) КТ361 Транзистор PNP (2SA1175 TO-92S site:aliexpress.com).
C25, C37 2 10pF 2.5mm pin distance   Малогабаритный керамический конденсатор (10pF Low Voltage DIP Ceramic Disc Capacitor site:aliexpress.com).
C2 1 100pF 2.5mm pin distance   Малогабаритный керамический конденсатор (100pF Low Voltage DIP Ceramic Disc Capacitor site:aliexpress.com).
C18, C32 2 1nF 2.5mm pin distance   Малогабаритный керамический конденсатор (1nF Low Voltage DIP Ceramic Disc Capacitor site:aliexpress.com).
C35, C36 2 3.3nF 2.5mm pin distance   Малогабаритный керамический конденсатор (3.3nF Low Voltage DIP Ceramic Disc Capacitor site:aliexpress.com).
C4, C5, C7..C17, C19..C24, C26, C30, C31, C33, C34 24 100nF 2.5mm pin distance   Малогабаритный керамический конденсатор (100nF Low Voltage DIP Ceramic Disc Capacitor site:aliexpress.com).
C1, C27 2 10µF 2.5mm pin distance   Электролитический конденсатор, расстояние между выводами 2.5 мм, максимальная высота бочонка 8 мм (10µF electrolytic capacitor site:aliexpress.com).
C8, C28 2 220µF 3.5mm pin distance   Электролитический конденсатор, расстояние между выводами 3.5 мм, максимальная высота бочонка 8 мм (220µF electrolytic capacitor site:aliexpress.com).
C6, C29 2 220µF 5mm pin distance   Электролитический конденсатор, расстояние между выводами 5 мм, максимальная высота бочонка 8 мм (220µF electrolytic capacitor site:aliexpress.com).
C3 1 680µF 3.5mm pin distance 25V   Электролитический конденсатор, расстояние между выводами 2.5 мм (680µF electrolytic capacitor site:aliexpress.com).
  1 Линейка контактов с шагом 2.54 мм   Достаточно 1 линейки на 40 контактов (pin header male 2.54 site:aliexpress.com).
  5 Перемычка 2.54 мм   (jumper 2.54 site:aliexpress.com).
Y2 1 4.433MHz 5mm   кварц 4.433619MHz 20pF, 4.4336-HC49U-S, XT9S20ANA4M433619 (Vishay) (4.433MHZ 49S quartz crystal site:aliexpress.com).
Y1 1 14MHz 5mm   кварц 14MHz 18PF 30ppm -20C +70C, 14.0000-HC49U-S, CA-301 14.0000M-C:PB Free (Epson) (14MHZ 49S quartz crystal site:aliexpress.com).
J1 1 Keyboard RCPT 8 poles   8- и 5-контактный разъемы для подключения шлейфа клавиатуры, можно купить комплектом (5 y 8 pin conector teclado membrana para ZX Spectrum site:ebay.com).
J2 1 Keyboard RCPT 5 poles  
J4 1 DC jack  2.1mm    Гнездо для джека питания диаметром 2.1 мм (dc jack connector DC005 5.5 X 2.1 mm site:aliexpress.com).
J5, J6 2 Гнезда MIC, EAR   Гнездо для 3.5мм аудиоджека (Cliff FC68131 1) (SJ1-3525N site:aliexpress.com).
J7 1 Composite video out RCA pc mount right angle   Гнездо "тюльпана" для композитного видеовыхода (RCA-103P female site:aliexpress.com).
J8 1 RGB out Minidin 8 pol   Гнездо выхода RGB для подключения к SCART телевизора (S-video 8 Pin PCB Mount Mini Din site:aliexpress.com).
LS1 1 Speaker 32 Ohm   Динамик 32 ом, 27 мм диаметр (Spiratronics: PM2-016) (27 * 7.0mm 32 ohm 0.25W speaker site:aliexpress.com).
U2 1 27256 27C128, 27C256, AT29C256 ПЗУ на 32 килобайта (29C256 DIP site:aliexpress.com). Можно поставить ПЗУ и на 16 килобайт.
U3, U8 2 62256 RAM 62256 RAM (62256 DIP site:aliexpress.com).
U20, U23, U27 3 74HC00 1533ЛА3 (74HC00 DIP site:aliexpress.com).
U13 1 74HC04 1533ЛН1 (74HC04 DIP site:aliexpress.com).
U11, U24, U26, U29 4 74HC08 1533ЛИ1 (74HC08 DIP site:aliexpress.com).
U5, U12, U21, U22, U28 5 74HC32 1533ЛЛ1 (74HC32 DIP site:aliexpress.com).
U9, U10, U19, U45 4 74HC74 1533ТМ2 (74HC74 DIP site:aliexpress.com).
U30 1 74HC86 1533ЛП5 (74HC86 DIP site:aliexpress.com).
U4, U17, U18 3 74HC138  1533ИД7 (74HC138 DIP site:aliexpress.com).
U14, U15, U16 3 74HC161  1533ИЕ10 (74HC161 DIP site:aliexpress.com).
U34 1 74HC166 1533ИР10 (74HC166 DIP site:aliexpress.com).
U7 1 74HC174  1533ТМ9 (74HC174 DIP site:aliexpress.com).
U40, U43, U44 3 74HC245 1533АП6 (74HC245 DIP site:aliexpress.com).
U31, U32 2 74HC253 1533КП12 (74HC253 DIP site:aliexpress.com).
U41, U42 2 74HC257 1533КП11 (74HC257 DIP site:aliexpress.com).
U6 1 74HC541 1533АП13 (74HC541 DIP site:aliexpress.com).
U33, U35, U36 3 74HC574 1533ИР37 (74HC574 DIP site:aliexpress.com).
U25, U37, U38, U39 4 74HC4040   (74HC4040 DIP site:aliexpress.com).
U49 1 TL712CP   Дифференциальный компаратор (TL712CP DIP site:aliexpress.com).
U1 1 Z80A CPU   (Z80A site:aliexpress.com).
U48 1 AD724JRZ   Кодер PAL/NTSC (AD724JR site:aliexpress.com).
U46 1 LM2596SX-5.0/NOPB   Импульсный стабилизатор на фиксированное напряжение 5V, в корпусе TO-263 (LM2596SX-5.0 site:aliexpress.com).
L1   68μH   Индуктивность 68 мкГн (68uh smd 12mm site:aliexpress.com).

Проще всего найти аналоги для цифровых микросхем логики. Серию HC можно заменить на серию HCT. Большинство таких микросхем заменяются российской серией логики К1533 или К1564. Также можно применить серию К531, но это чревато увеличением энергопотребления. Некоторые микросхемы заменяются даже сериями К155 и К555, но тут необходима осторожность - возможны сбои, и даже иногда потеря работоспособности. В частности, с я этим столкнулся, когда заменил U20, U23, U27 (74HC00, аналог 1533ЛА3) микросхемами серии 555. Компьютер отказался работать, и пришлось все-таки установить микросхемы серии 1533.

Недостающие компоненты (кодер PAL/NTSC, память, Z80 и т. п.) покупал в основном на aliexpress, некоторые компоненты (такие, как коннекторы клавиатуры, выход RGB и т. п.) заказал на ebay.com.

Резисторы и конденсаторы выбирайте малогабаритные. Почти все резисторы можно выбрать меньшей мощности, не 0.25 Вт, а 0.125 Вт. Особенно важно правильно выбрать электролитические конденсаторы, чтобы их бочонки были ограниченной высоты и диаметра.

[Назначение перемычек и коннекторов]

Harlequin jumpers

J1, J2: подключение матрицы клавиатуры 8x5.

J3: разъем расширения для подключения внешних устройств (ZX_EDGE).

J4: гнездо джека 2.1 мм для подключения внешнего блока питания (AC или DC 9..15V).

J5: гнездо MIC, выход для вывода программы на магнитофон (стандартный аудиоджек 3.5 мм). Также на этот разъем выводится звуковой сигнал, который воспроизводит динамик.

J6: гнездо EAR, вход ввода программы с магнитофона (стандартный аудиоджек 3.5 мм).

J7: RCA гнездо, композитный видеосигнал для вывода изображения на телевизор.

J8: 8-контактное гнездо, на которое выведены сигналы видео RGB, синхронизации и звука.

Перемычки я выделил разными цветами, как они показаны на фотографии.

J9, J10, J11: переключение системы формата генерации композитного видеосигнала. 1-2 NTSC, 2-3 PAL. На фото показано положение перемычек в режиме PAL. Кроме того, для PAL необходим кварц 4.433 МГц, а для NTSC кварц 3.58 МГц.

J12: перемычка, переключающая лог. уровень на ножке адреса A14 ПЗУ U2 27C256. Она позволяет переключать используемые половинки памяти микросхемы ПЗУ, тем самым можно, к примеру, в младшей половинке хранить стандартную программу ROM Basic ("© 1982 Sinclair Research Ltd.") и тест для проверки железа компьютера. Положение 1-2 (как на фото) соответствует A14=1, т. е. выбрана старшая половина ПЗУ, положение 2-3 соответствует A14=0, т. е. выбрана младшая половина ПЗУ.

J13: RST. Замыкание этой перемычки приводит к сбросу (перезагрузку) компьютера.

J14: коннектор, на который выведены напряжения VCC (+5V), +9V и шина земли (GND).

J15: перемычка, которая позволяет отключить внутренний динамик компьютера LS1.

J16: коннектор, на который выведены шины питания с разъема расширения J3 (-5V, -12V, +12V).

[Запуск]

Перед установкой микросхем в панельки проверил блок питания на импульсном стабилизаторе LM2596. Сразу нашел ошибку - установил вместо микросхемы LM2596-5.0 с фиксированным выходным напряжением 5V микросхему LM2596-ADJ с регулируемым выходным напряжением. Поэтому стабилизатор не работал. Пришлось исправить ситуацию поднятием ножки 4 микросхемы LM2596-ADJ и подключением к ней резисторного делителя R1R2, чтобы выходное напряжение было 5V.

В микросхему ПЗУ U2 AT29C256 записал 2 прошивки. В младшую половину (начиная с адреса 0000h микросхемы) записал ROM Basic 1990 (прошивка E48ND_BP.BIN), а в старшую половину (начиная с адреса 4000h микросхемы) записал простейший русифицированный тест (прошивка ESTST48.BIN). Любую из этих прошивок можно выбрать перестановкой перемычки J12 (1-2 выбран тест, 2-3 выбран ROM Basic).

Установил все микросхемы в кроватки, включил питание. Поначалу из-за проблем с микросхемами К555ЛА3 на видео были глюки, но после замены на К1533ЛА3 ситуация исправилась, тест прошел нормально (видео теста: Basic test ROM).

[Проблемы, с которыми пришлось столкнуться]

1. Не внимательно выбирал микросхему импульсного стабилизатора  LM2596SX-5.0/NOPB. Она должна быть рассчитана на фиксированное напряжение, но я ошибся, и случайно заказал её вариант с подстраиваемым напряжением (LM2596SX-ADJ). Поэтому пришлось поднять ножку 4 навешивать на неё резисторный делитель 977Ом/3кОм, чтобы микросхема выдавала напряжение 5V. Резисторы нужно применить с точностью 1%, либо упорно подбирать, чтобы на выходе был напряжение 5V. Я применил обычные резисторы, подобрав напряжение 5V с помощью резистора R1, составив его из двух параллельно соединенных резисторов на 1кОм и 22кОм. Можно также высчитать и другие резисторы, общая формула расчета выходного напряжения: VOUT = 1.23 * (1 + (R2/R1)).

LM2596 ADJ 5V sch

Внимание: точная установка напряжения 5V важна для надежной работы компьютера, особенно если были применены микросхемы логики из разных серий. Например, мой Harlequin неустойчиво работал при напряжении питания 4.85V, и после установки напряжения питания 5V заработал нормально.

Не удалось найти для стабилизатора дроссель рекомендованного типа на 68 мкГн, поэтому пришлось экспериментировать.

LM2596 ADJ 5V mont

2. Как уже упоминал, неудачно заменил микросхему 74HC00 на 555ЛА3, после чего наблюдал на экране глюки. Причину удалось найти не сразу, только после того, как заметил, что подключение щупа осциллографа к сигналу HC2 (оказывает влияние на картинку). Стал смотреть внимательнее, и обнаружил, что на выходах 555ЛА3 короткие положительные импульсы не сохраняют свою форму. Заменил на 1533ЛА3, и проблема исчезла.

3. Купленный на aliexpress компаратор TL712CP (стоит на вводе программы с магнитофона) потреблял ток порядка 200 мА и сильно грелся. Пришлось его временно выкинуть. ИМХО выбор TL712 весьма неудачен - его найти даже в Москве практически невозможно, ни в корпусе DIP8, ни в корпусе SOIC8. Гораздо рациональнее было применить здесь обычный широко распространенный операционный усилитель наподобие LM158, LM258, LM358, LM2904, OP282 или любой другой аналогичный в корпусе DIP8.

С покупкой на aliexpress компаратора TL712 меня преследовала полная неудача - покупал 2 раза, у разных продавцов, при чем каждый раз присылали неисправные компараторы, которые дико грелись и не хотели работать. В результате заказал компаратор LMV331 в миниатюрном корпусе SC70.

LMV331 SC70 LMV331 pinout

От старой материнской платы компьютера вырезал маленький кусочек размером 13x11 мм. Вырезаемый кусок выбрал так, чтобы на нем были некоторые дорожки, на основе которых можно сделать навесной монтаж. После этого спаял вот такую несложную схему включения LMV331, чтобы она соответствовала цоколевке TL712:

TL712 replace LMV331 sch

В корпусе негодного TL712 дремелем высверлил кристалл, и на термоклей приклеил сверху плату с собранной схемой. Что получилось, можно увидеть на фотографиях:

 

TL712 replace mount1 TL712 replace mount2 TL712 replace mount3

Такая замена компаратора сразу нормально заработала.

4. Прислали с aliexpress странный кварц с маркировкой 4.4BKSS4GT. Долго сомневался, что это именно кварц на частоту 4.433 МГц, и не решался его впаивать. Но потом оказалось, что все в порядке, частота нормальная.

4 433quartz

5. Позиционные обозначение шелкографии на некоторых элементах оказались неразборчивыми, потому что попали на переходные отверстия. Пришлось сверяться с принципиальной схемой, чтобы точно определить размещение компонента на плате.

[Ссылки]

1. Harlequin Superfo ZX Spectrum clone.
2. Как заменить ROM в ZX Spectrum на EPROM.

 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Top of Page