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250466+ oder der Versuch ein klassisches Board etwas zu optimieren

  • Also im Augenblick neige ich dazu, die "Can" (VIC usw. in gekapseltem Bereich) aufzugeben und mich vom Layout etwas dem 250469er anzunähern. Also der CIA für Tastatur und Joysticks rechts, der Tastaturanschluß rechts und der SID steht senkrecht.

    Ein Longboard werde ich aber durch die ganzen zusätzlichen ICs trotzdem brauchen. Sieht da irgendjemand ein emotionales oder technisches Problem???

  • Ui, interessiert ja doch noch jemanden ;)

    Im Prinzip liest sich das in deiner Beschreibung ganz gut, allerdings würde

    ich kein Schaltregler verbauen.

    Ich habe mich bewußt für die Recom 78x entschieden, weil man dann ja immer noch Linearregler bestücken kann. Lokal habe ich inzwischen auch Stützkondensatoren an den Ausgängen nachgerüstet. Durch den Eingangsfilter ist ja ein Kondensator an den Eingängen, ich könnte aber eventuell noch explizite Kondensatoren als Bestückungsoption nachrüsten. Es muß aber klar sein, daß 5V aus 12V mit einem Linearregler thermisch erheblich anspruchsvoller ist als mit einem DC/DC. Was ich nicht wirklich machen will, ist wahnsinnig viel Platz für Kühlkörper/-bleche verballern. Solange die Art der Probleme nicht eingegrenzt ist, kann man natürlich nur spekulieren, aber eigentlich kann ein DC/DC sich nur durch Störungen irgendwo im Kilohertz-Bereich unterscheiden. Falls die eine Problem sind, sollte ein LC-Filter o.ä. helfen.

    Nebenbei: bei einem echten C64 hängt er nur ein kleiner Teil der 5V-Versorgung am Linearregler (5V_CAN, also hauptsächlich die Frequenzerzeugung und der VIC). Der Rest kommt mehr oder weniger ungeregelt vom Netzteil. In meiner Version muß aber die gesamte 5V-Schiene von diesem einen Regler erzeugt werden.

    Der Linearregler macht einfach eine schönere Ausgangsspannung. Beim Schaltregler ist für das gleiche Ergebnis erheblich höherer Aufwand notwendig, wenn man es den hinbekommt.

    Die Wärmeabgabe des 7805 kannst Du erheblich reduzieren, wenn Du nicht 12 V sondern 8 V als Eingangsspannung wählst. An der Stelle könntest Du also optimieren. Oder Du nimmst die 5 V gleich von extern. Dann wird im Gerät gar keine Wärme erzeugt, also noch weniger als mit Schaltregler.

  • Die Wärmeabgabe des 7805 kannst Du erheblich reduzieren, wenn Du nicht 12 V sondern 8 V als Eingangsspannung wählst.

    Also die 12V braucht man schon mal für den NMOS VIC und den NMOS SID. Ich brauche sie auch, um die 9V AC zu erzeugen. Außerdem muß ich ja auch irgendwo die 9V für den HMOS SID und den Kassettenmotor herkriegen. 8V sind also gar keine Option bzw. bei einer Versorgung mit 9V oder 5V bräuchte ich Boost-Konverter. Was insgesamt gesehen eine schlechtere Wahl wäre. Kurzum: um einen C64 mit nur einer Spannung zu versorgen, sind 12V die einzig sinnvolle Wahl. Und die Versorgung mit einer Spannung ist mein erklärtes Ziel. Die Recom-Wandler scheinen mir der beste Kompromiß, weil sie zumindest ein klassisches Pinning haben und man sie rein theoretisch (Kühlung mal außen vor) durch Linearwandler ersetzen könnte.


    Der Linearregler macht einfach eine schönere Ausgangsspannung. Beim Schaltregler ist für das gleiche Ergebnis erheblich höherer Aufwand notwendig, wenn man es den hinbekommt.

    "Schön" ist halt kein technisches Kriterium. Restwelligkeit ist ein Kriterium und da sieht ein Linearregler bei dauernden Lastsprüngen auch nicht viel unbedingt dramatisch besser aus. Außerdem kommt der Großteil der 5V-Versorgung bei einem echten C64 aus einer ungeregelten 5V-Versorgung, die alles andere als "schön" ist. Überhaupt sehen die meisten Signale in einem C64 verglichen mit einem modernen Design gar nicht "schön" aus. Teils eher erschreckend.

    Wie auch immer: die Recom-Wandler benutzen eine Schaltfrequenz von 300-400kHz und haben eine Restwelligkeit von 30mVpp (bis 20MHz), was jetzt nicht so übel ist. Im akustischen Bereich sind also gar keine Störungen zu erwarten und gegenüber den massiven Störungen der Bildausgabe durch AEC usw. ist das auch Kleinkram. Viele Leute benutzen Recom-Wandler und ähnliche Designs in ihrem 64er und haben keinerlei Probleme.


    Aber wie gesagt: wenn ich einen LC-Filter brauche, werde ich einen einbauen. Aber auf die 12V Versorgung werde ich nicht verzichten und deshalb wird mein Design (wie meines Erachtens alle anderen mit nur einer Versorgungsspannung) auf einen DC/DC-Wandler setzen, um die 5V ohne große Wärmeentwicklung zu erzeugen. Aus rein emotionalen Gründen werde ich keinen Linearregler benutzen, wenn er technisch die schlechtere Wahl ist.

  • Naja, die 12 V und 9 V haben ja erstmal nichts mit einem 7805 zu tun. Die 8 V kannst Du also direkt von außen einspeisen, unabhängig von anderen Spannungen.

    Dein Argument war die Wärmeentwicklung des 7805. Die reduzierst Du damit deutlich.

    Dass Du die anderen Spannungen ins Spiel bringst ist die kaufmännische Seite der Kostenoptimierung. Das kannst Du natürlich abwägen, was Dir wichtiger ist, Qualität oder Kosten. Das ist das klassische Spiel. Insofern sind 8 V durchaus eine gute Option, wenn Qualität das Ziel ist und Du brauchst keine Booster.

    Du kannst dann nur nicht mir einer Spannung arbeiten. Das wäre natürlich eine Kompromisslösung, bei der Du nicht die beste Qualität bekommst, halt einen Kompormiss.


    "Schön": Ich dachte, das wäre klar, mit schön, war natürlich der Ripple gemeint. Der Linearregler bekommt ja auch Stützkapazitäten. Die Größe und anderen elektrischen Eigenschaften der Stützkapazität wählt man dann natürlich entsprechend zu den auftretenden Sprüngen. Logo. Wenn Du das nicht machst, funktioniert der Regler nicht (wirklich gut). Und hier sehe ich dennoch Vorteile für den Linearregler gegenüber dem Schaltregler. Der Schaltregler ist wieder ein Kostenkompromiss aber keine Qualitätssteigerung.

    Der Videobereich spielt bei Störungen auf der Versorgung neben dem Audiobereich auch eine Rolle, die sich am Ende in der Bildqualität wiederspiegelt.


    Dabei geht es nicht um die emotionale Seite. Wenn Du die Kosten optimieren willst, ist ein Schaltregler durchaus eine Kompromislösung, wenn man auf Qualität verzichten will. Wollte Dir das nicht ausreden. Man sollte sich dessen nur bewußt sein.

  • Emotional wäre es halt schade, wenn es sich zu weit vom 466er entfernt, aber im Grunde bleibt das ja ein erweitertes PCB, das am Ende eh kein 466er mehr ist.

    Also von daher: Respekt, egal welchen Weg Du gehst!

    :thumbsup:

    Richtig, es wäre eine neue Variante, aber halt kein Original. Viel Erfolg jedenfalls dabei.

  • Richtig, es wäre eine neue Variante, aber halt kein Original. Viel Erfolg jedenfalls dabei.

    Das Original 1:1 nachzubauen wäre ja auch weitestgehend sinnlos, denn da gibt es ja schon die SixtyClone-Replik. Nicht umsonst heißt des Thread ja 250466+. Steht ja auch alles im ersten Posting.


    Naja, die 12 V und 9 V haben ja erstmal nichts mit einem 7805 zu tun. Die 8 V kannst Du also direkt von außen einspeisen, unabhängig von anderen Spannungen.

    Sorry, aber das ergibt für mich keinen Sinn. Ausgerechnet 8V von extern einzuspeisen, erscheint mir einigermaßen abwegig. So oder so: eines der wichtigsten Designziele, die ich ersten Posting beschrieben habe, ist die Versorgung mit einer einzelnen 12V-Spannung. Ich will ja gerade weg davon, ein spezielles externes Netzteil zu benötigen.

  • Ich will ja gerade weg davon, ein spezielles externes Netzteil zu benötigen.

    :thumbup:

    ...zumal man 12V 2A ziemlich sicher wegen externer HDDs einfach so im Schrank hat.

  • Hallo 0xdeadbeef, zunächst mal ein großes Dankeschön, dass Du Dich an ein so ambitioniertes Projekt herantraust und alles so offen sogar mit Schaltplänen dokumentierst. Das macht es für mich als Projekt sehr interessant.


    Was die Einspeisung mit einem relativ gängigen Netzteil angeht, ist wohl 12 V eine gängige Option, nicht umsonst wird das z. B. auch vom U64 und MK2 ebenfalls so gemacht. Was Du noch überlegen könntest, ist eine Lösung wie bei den Boards von Matthias, bei ihm gibt es auch (fast) nur die 12 V als Eingangsspannung. Er verwendet allerdings als erstes den Step-Down Konverter D36V28F5 von Pololu, der 5V mit einem von bis zu 3,2 A zur Verfügung stellt:

    https://www.pololu.com/product/3782


    Bei Matthias werden dann die anderen benötigten Spannungen für VIC und SID aus den 5 V generiert, und zwar mit den Step-Up Konvertern U3V12F9 und U3V12F12. So ist man mit der Wahl von SID und VIC variablel. Wenn Du Dich auf die 12 V vom Eingangsnetzteil verlässt, könntest Du den zweiten 12 V Regulator sparen.

    https://www.pololu.com/product/2116

    https://www.pololu.com/product/2117


    Meines Wissens gibt es keine Komplikationen mit anderen Komponenten. Bei mir läuft z. B. das o. g. KFF ohne Probleme. Schaltregler sind ja nicht grundsätzlich ungeeignet, wenn sie von guter Qualität sind, was auf die Regler von Pololu zutreffen dürfte. Außerdem kann man die Ausgangsspannung noch mit Spulen und Kondensatoren filtern. Der D36V28F5 ist zwischen 11 und 15 EUR leicht erhältlich, ebenso der U3V12F9 für ca. 3 EUR (z. B. bei exp-tech.de).


    Eine andere Möglichkeit wäre, das Board mit externen 5 V zu versorgen, und die höheren Hilfsspannungen von den U3V12Fxx-Reglern zu erzeugen. Oder man macht es gleich so flexibel, dass man selbst entscheiden kann, welche Regler man bestücken möchte. Das macht das Design natürlich nicht einfacher, aber bedient dann alle Ansprüche.


    Ich bin jedenfalls gespannt, was da noch kommt und freue mich auf weitere Postings!


    P.S.: Ich sehe gerade: die Step-Up Konverter liegen normalerweise um die 7 - 8 EUR. Sorry!

  • Mehrfach hin- und her zu wandeln klingt für mich nicht so erstrebenswert. Und Pololu ist schön und gut, aber das ist halt kein richtiger Hersteller mit Datenblättern und so. Und wer weiß, welche der Produkte man in ein paar Jahren noch bekommt.

    Und ja, derzeit habe ich vor, mich auf eine stabile, geregelte 12V-Versorgung eines externen Netzteils zu verlassen und sie nicht selber zu regeln.

    Falls sich das als Problem herausstellen sollte, werde ich halt auf 15V oder 18V Versorgungsspannung wechseln. Aber lieber wären mir 12V, weil breiter/einfacher verfügbar. Und aus 12V kann man auch die 9V noch problemlos mit einem Linearregler erzeugen, wenn man denn will.


    Ansonsten muß ich ehrlich sagen, daß die Versorgungsspannung meine kleinste Sorge sind. Ich habe im Wesentlichen drei Baustellen aufgemacht, die mir viel mehr Sorgen machen:

    • Die CS-Erzeugung der beiden SIDs hatte ich bereits in einem anderen Thread diskutieren wollen, aber leider hat das wohl niemanden interessiert. So richtig toll testen kann ich das auch vorher nicht. Oder ich müßte dafür extra noch eine Dual-SID-Platine entwerfen und aufbauen. Dazu habe ich aber eher keinen Ehrgeiz.
    • Die 9V-AC-Erzeugung habe ich kurz mit LTSpice und weitestgehend idealen Bauteilen getestet, aber da fehlt mir ehrlich gesagt auch das Wissen, für was diese Spannung alles eingesetzt wurde.
      Meine 9V AC sind eh ein wenig getrickst und nicht mit einem echten Trafo (isoliert) erzeugt. Den MC33151 habe ich ohne richtige Begründung ausgewählt. Eventuell sollte ich lieber einen TC4426 nehmen. Oder was ganz anderes.
      Im Nachhinein betrachtet war es eventuell auch etwas optimistisch, die Sicherung ganz rauszunehmen falls jemand am Userport einen Kurzen anlegt. Sollte vermutlich zumindest eine Polyfuse oder so einbauen.
    • Die Frequenzerzeugung für den TOD habe ich überhaupt noch nicht getestet. Zumindest diesen Teil will ich vorher mal aufbauen und testen, daß ich die Startwerte für den Downcounter nicht vergeigt habe.

    Das größte Problem wird aber das Routen der Platine. Etwas so Komplexes habe ich offen gestanden noch nie gemacht. Es sind erschreckend viele Bauteile mit sehr vielen Pins und viele Signale müssen quer über die ganze Platine verteilt werden. Kann gut sein, daß ich mit zwei Layern nicht hinkommen und eklige Kompromisse (Shunts) machen muß. Es gibt aber einfach zu viele Freiheitsgrade und das lähmt mich gerade etwas. Jedenfalls ist das eine Menge Arbeit und dieses Wochenende bin ich nicht wirklich weitergekommen. Habe stattdessen die Plazierung dreimal über den Haufen geschmissen und ältere Änderungen wieder in Frage gestellt.

  • Das größte Problem wird aber das Routen der Platine. Etwas so Komplexes habe ich offen gestanden noch nie gemacht. Es sind erschreckend viele Bauteile mit sehr vielen Pins und viele Signale müssen quer über die ganze Platine verteilt werden.

    es empfiehlt sich immer, sich auf jeweils eine "Haupt"-Richtung der Leiterbahnen pro Platinenseite zu beschränken

    z.B. unten möglichst nur horizontal - oben nur vertikal zu routen

    ...und sollte das alles nicht ausreichen - dann den Masselayer in die Mitte der Platine

    Die CS-Erzeugung der beiden SIDs hatte ich bereits in einem anderen Thread diskutieren wollen, aber leider hat das wohl niemanden interessiert. So richtig toll testen kann ich das auch vorher nicht. Oder ich müßte dafür extra noch eine Dual-SID-Platine entwerfen und aufbauen. Dazu habe ich aber eher keinen Ehrgeiz.

    du brauchst ja das Rad nicht neu erfinden - hier würd ich einfach bei deinen Vorgängern abschauen

    Quote

    3.13 SID Der SID Bereich bietet eine automatische Adressierung der gesteckten SID Chips I-II-III mit Hilfe von 7 Dioden (1N4148) und das Adress-Decodier IC 74HC154. DiesesIC kann auch durch eine Adapter-Platine mit zwei 74LS138 ersetzt werden. Dieautomatische Adress-Codierung sieht folgende Adressen für die SIDs vor: SID I: D400, SID II: D420, D500, SID III: D440, D520, D600 (optional: I/O1 und I/O2)

    bzw. wenn nur ein SID auf deine Platine wandert, dann eben D400 und D420 ?

  • Und ja, derzeit habe ich vor, mich auf eine stabile, geregelte 12V-Versorgung eines externen Netzteils zu verlassen und sie nicht selber zu regeln.

    Eventuell wäre eine Schutzschaltung am Eingang dennoch eine gute Idee, falls mal jemand versehentlich ein 19V-Laptop-Netzteil anschliesst.



    Die CS-Erzeugung der beiden SIDs hatte ich bereits in einem anderen Thread diskutieren wollen, aber leider hat das wohl niemanden interessiert.

    Ich hatte da mal angefangen etwas daran herumzurechnen, hatte aber schnell eine Inkonsistenz in meinem Diagramm und es dann weggelegt.

  • Nur als kurze Statusrückmeldung. Habe jetzt ca 45% der Netze verbunden, wobei das besser klingt als es ist. Und jede neue Verbindung ist etwas schwieriger als die davor. Aber immerhin.

    Die Orientierung und prinzipielle Plazierung sollte jetzt bei den großen ICs final sein. Bei den ganzen kleinen ICs links unten werde ich wohl noch etwas optimieren.



    Wie man sieht, ist die CAN verschwunden und ich habe ich mich bei den CIAs vom Reloaded MK1 inspirieren lassen. Der Tastaturstecker ist also jetzt unter dem Expansionsport.

    Die fünf ICs rechts sind für die Joystickportumschaltung. Ist eigentlich ein verrückter Aufwand und kostet viel Fläche, aber noch habe ich sie nicht aufgeben. Eventuell werde ich die ganze Gruppe aber noch um 90° drehen, um mehr Platz für die Leitungen zum CIA zu bekommen.

    Ich habe mich außerdem für den Augenblick vom fetten Originalquarz verabschiedet, weil man heute eh nur noch welche im HC49-Gehäuse bekommt. Das würde die Möglichkeit eröffnen, einen PAL- und NTSC-Quarz per Jumper umschaltbar zu machen wie auf dem Reloaded MK1. Bin mir aber nicht sicher, wie sinnvoll das wäre.

  • vom fetten Originalquarz verabschiedet, weil man heute eh nur noch welche im HC49-Gehäuse bekommt. Das würde die Möglichkeit eröffnen, einen PAL- und NTSC-Quarz per Jumper umschaltbar zu machen

    Ja, das macht schon Sinn. Schon alleine aus dem Grund, weil HC49 (wie Du bereits geschrieben hast) wesentlich einfacher zu bekommen ist.

  • Das sieht doch schon super aus! Du könntest eventuell noch Platz frei bekommen, wenn Du nicht so viel Fläche für den Modulator freilässt. Erstens wird heute keiner mehr einen Modulator benutzen (oder doch?), und zweitens ist eine Fläche wie beim 469-er Board ausreichend.


    Noch mehr Platz würde freiwerden, wenn man den kleinen analogen Modulatorersatz wie den vom c0pperdragon nimmt:

    https://github.com/c0pperdrago…t/tree/master/analog_only


    Den habe ich schonmal ausprobiert, die Bildqualität ist super! Allerdings wäre das dann vielleicht nicht mehr nah genug am Original.

  • Allerdings wäre das dann vielleicht nicht mehr nah genug am Original.

    Naja, also ehrlich: Das ist es doch jetzt auch schon nicht mehr! "Insbesondere", wenn ich die fünf "liegenden" ICs und den Tastaturstecker sehe. Nur, weil der Modulatorersatz dann "außen" bei geschlossenen Gehäuse sichtbar ist? Vermutlich dann die Platine in blau oder schwarz... Weil ja gerade das dann Original ist... ;-)


    Ergänzung:
    Mir gefällt jede positive Erweiterung bzw. Verbesserung der Platine, da muss das dann nicht mehr strikt nach Originalaufbau gehen. (Warum soll man das sich nicht gönnen dürfen?)

  • Für den Augenblick plane ich, ich den Platz für den Modulator freizulassen. Und zwar nicht nur aus Kompatibilität zum Original, sondern auch um Modifikationen wie die Komponentenausgabe zu ermöglichen. Ich hoffe außerdem noch, daß es irgenwann eine HMDI-Lösung geben wird, die nach menschlichem Ermessen ebenfalls den Platz des Modulators einnehmen wird.

    Ganz so ungenutzt ist die Fläche auch nicht. Es ist unvermeidbar, diverse Daten- und Adreßleitungen in diesem Bereich zu verlegen. Die liegen nur auf der Rückseite bzw. werden dort liegen, weil ich da auch noch so einiges verbinden muß.



    Mit der Idee, den Modulator des Shortboards zu benutzen, habe ich mich nicht so richtig beschäftigt. Das wäre eventuell eine Überlegung wert, um etwas Platz zu sparen. Vielleicht entscheide ich mich dazu noch aus Verzweiflung, wenn ich irgendwann absolut feststecke. Ist jetzt aber derzeit nicht meine Hauptsorge. Das Ganze ist ein ziemliches Gefrickel, aber ich bin einigermaßen optimistisch, daß die Platine mit zwei Lagen machbar ist. Zumal ich noch ein paar Sachen optimieren kann. Es stimmt mich zuversichtlich, daß der (nicht sehr kluge) Autorouter zumindest kürzlich noch zum Ende gekommen ist. Manuell, "schön" und mit vernünftigen Leiterbahnstärken ist das aber halt doch noch sehr viel Arbeit.