250466+ oder der Versuch ein klassisches Board etwas zu optimieren

Muß nochmal nachmessen, aber daran wird es nicht scheitern. Ist ja auch erheblich Spielraum bei den Bohrungen im Board.

Nebenbei: das im Tuningboard verwendete UM61512A scheint jetzt auch nicht (mehr) ohne weiteres lieferbar zu sein, oder? Eigentlich will ich (außer dort wo es unvermeidbar ist) keine schwierig zu bekommenden Teile verwenden. Mein Ziel wäre, daß man alle Teile außer den MOS-ICs bei Reichelt/Völkner kriegt oder in der allergrößten Not bei Mouser.

Das ist zwar ein nettes Angebot, aber ich bin noch Monate davon entfernt, das Board in Betrieb zu nehmen, selbst wenn ich das Design jetzt nicht mehr erweitere. Und ich finde es nach wie vor eine sinnvolle Entscheidung, die SRAM-Option nicht auf dem Board zu integrieren. Und nur am Rande: beim "Chinamann für wenig Geld" trifft auch auf andere Dinge zu, die aus dem offiziellen Vertriebskanälen längst verschwunden sind.

Nebenbei und ohne Zusammenhang: nach einem nicht nachvollziehbaren Problem am Anfang und meiner Verwirrung über das Versagen der Verifikation, weil das Lockbit immer wieder automatisch aktiviert wird, ist es mir gelungen, einen ATF16V8 zu programmieren. Jetzt muß ich mich nur noch motivieren, den Rest der TOD-Schaltung aufzubauen und ich habe mein Tagesziel erreicht

So, daß war eine einigermaßen schwere Geburt. Ich bin eh kein Freund dieser Steckplatinen, aber da habe ich wieder mal den billigsten Chinadreck überhaupt gekauft. Hat mich wieder ewig gebraucht zu kapieren, daß Masse und VCC nicht von oben bis unten durchkontaktiert sind. Als dieses Problem hinter mir gelassen hatte, hat sich zwar irgendwas getan, aber in Slow-Motion. Hätte mich mal dem Datenblatt geglaubt statt eine Schaltung abzukupfern, wäre mir aufgefallen, daß 1MOhm für R11 ein paar Größenordnungen daneben ist. Habe 2.2k eingesetzt und schwupp:

Der Teiler im 16V8 funktioniert also tadellos und man kann problemlos zwischen 600Hz/10=60Hz und 600Hz/12=50Hz hin und herschalten.

Das beantwortet auch meine Frage, ob ich den /OE-Pin auf Masse ziehen muß: muß ich nicht.

Fürs Protokoll: das war ein Test der TOD-Schaltung:

Weil ich den Ausgang der TOD-Schaltung auch für die 9VAC-Erzeugung brauche, muß das Signal symmetrisch sein. Für die Ansteuerung der H-Brücke brauche ich außerdem noch ein invertiertes Signal (TOD und /TOD).

Bei der SID-CS-Geschichte bin ich durch die Simulation in WinCupl recht sicher, daß sie funktioniert. Hauptsächlich müßte ich jetzt noch mal die 9VAC-Schaltung aufbauen und testen. Da fehlt mir aber noch der IC. Gibt's nur bei Völkner, da müßte ich endlich mal eine Bestellung fertigmachen.

Fürs Protokoll: ich hatte gerade eine kleine Sinnkrise, was die 9VAC-Erzeugung angeht. Irgendwie hatte ich von Anfang meine Zweifel an diesem LC-Filter mit riesigem Kondensator, aber so richtig darüber nachgedacht hatte ich nicht. Sah in LTSpice gut aus, sollte irgendwie gehen. Das offensichtliche Problem mit so einem großen Kondensator am Ausgang ist, daß er in jeder 50Hz-Periode zweimal umgeladen werden muß. Dabei wird der Strom nur von der Spule begrenzt, bei 10Ohm fließen also 1.2A - in jeder 50Hz-Periode einmal rein und einmal raus - und das ganz ohne Last.

Aber OK, der LC-Filter war ja eh nur für ein (einigermaßen) sinusförmiges Signal gedacht. Im Prinzip geht es auch ohne. Ein Rechtecksignal sollte auch tun - eventuell mit Ferritperlen an den Ausgängen um hochfrequente Störungen zu dämpfen. Nun hat ein 12V Rechtecksignal halt aber einen Effektivwert von 12V während der Effektivwert eines Sinussignals mit 12V Amplitude nur 12V/sqrt(2) = 8.48V ist. 9V AC bräuchte also 12.73V Amplitude. Um die zu erreichen, müßte ich ziemlich Klimmzüge machen und sie wird ja auch nur kurz erreicht. Aber wie gesagt: mit 12V Effektivwert wäre ein reines Rechtecksignal deutlich über den anvisierten 9V. Das wird in einigen Fällen kein Problem sein, birgt aber auch Risiken.

Dazu hatte ich mir folgende Lösung überlegt: ich habe ja eh einen EE-PLD (16v8) eingeplant, der aus 600Hz je nach Einstellung 50Hz oder 60Hz für TOD und 9VAC erzeugt. Das Signal wird invertiert für eine zweite Halbbrücke erzeugt - beide zusammen ergeben eine H-Brücke, die an den beiden 9VAC-Pins abwechseln 12V und Masse anlegen. Für den Teiler zehn sieht das für die digitalen Ansteuerleitungen so aus:

Nun könnte ich ja eine passive Phasen einführen, in denen beide Halbbrücken aus sind, quasi als Simulation des Nulldurchgangs

Habe das noch nicht ausprobiert oder komplett durchdacht, aber wenn 12V nur in 8 von 10 Takten des 600Hz-Signals anliegen, dann sollte das so erzeugte 50Hz Signal eigentlich auch nur ~80% des Effektivwerts haben. Also ~9.6V statt 12V. Für PAL komme ich mit zwei passiven Phasen nur auf 10V, aber das ist zumindest auch schon mal ein Schritt in die richtige Richtung.

Ich war also kurzzeitig optimistisch, dachte mir dann aber doch, daß ich mir vielleicht mal ein paar Schaltpläne von Gerätschaften anschauen sollte, die die 9VAC des Userports verwenden.

Mein erster Treffer war das VIC 1011 RS232 Interface:

Hier wird nur die eine 9VAC-Leitung (10) verwendet, aus der über eine Diode 12V erzeugt werden. Sollte für meinen Ansatz kein Problem sein.

Dann habe ich allerdings diesen Schaltplan für ein EEPROM-Programmiergerät gefunden:

Und da ist mein ganzes 9VAC-Design in sich zusammengebrochen. Hier wird nämlich die eine 9VAC-Leitung (11) auf Masse gezogen und die andere (10) für eine (kaskadierte) Spannungsverdopplung benutzt. Die 9VAC haben zunächst mal keinen Massebezug und enthalten daher auch keine negativen Spannungen (was mein Konzept ja genau ausnutzt), aber durch die explizite Verschaltung des einen 9VAC-Anschlusses ist die Amplitude des anderes eindeutig als bipolares Signal definiert.

Da in meiner Lösung die 12V ja nur die Seite wechseln, aber immer einen klaren Massebezug haben, kann diese Schaltung damit nicht funktionieren. Schlimmer noch: die Hälfte jeder Periode würde dieses Modul die 12V-Versorgung mit Masse kurzschließen. Das ist offensichtlich ein totales No-Go. Und ich kann ja nicht mal sagen, ob nicht eine andere Userportschaltung die andere 9VAC-Leitung auf Masse ziehen könnte.

Kurzum: mir ist klar geworden, daß die Spannungen an den 9VAC-Pins keinen Massebezug haben dürfen, weil man sich sonst C64 und/oder Schaltung am Userport ruinieren kann. Wobei diese Gefahr auch andere Konzepte betrifft, die nur 12VDC o.ä. an einem der 9VAC-Pins zur Verfügung stellen.

Als mir diese Problem am Samstag mit allen Konsequenzen klargeworden ist, hat mich das in tiefe Verzweiflung gestürzt. Denn keine der typischen Ansätze ist wirklich erstrebenswert

• Einen Trafo benutzen. Das ist zum einen leichter gesagt als getan. Praktisch alle käuflich erwerbbaren Printtrafos sind für Netzspannung oder DC/DC-Konverter gedacht. Ich habe auch nach längerer Recherche nichts gefunden, was für meine Zwecke tauglich gewesen wäre. Schlimmer noch: bei klassischen Inverterkonzepten mit Trafo treibt man die ganze Zeit einen (Wechsel-)Strom durch die Primärspule, auch wenn gar keine Last angeschlossen ist. Das ist also das gleiche Problem wie mit dem verworfenen LC-Filter, nur noch etwas schlimmer.
  --> aus meiner Sicht unrealistisch und unbrauchbar
• Isolierte +/-12V erzeugen und dann auf der isolierten Seite mit einem Leistungs-OP (o.ä.) ein +/-12V-Signal erzeugen, daß man auf den einen 9VAC-Anschluß legt und den anderen 9VAC-Anschluß legt man auf die isolierte Masse.
  Das ist zumindest ein technisch sinnvoller Ansatz, aber er würde ziemlichen Schaltungsaufwand erfordern. Solche Wandler mit 3W gibt es zu kaufen (zum Beispiel hier oder hier) und einen geeigneten OP sollte es auch geben, aber das Hauptproblem ist, daß ich auf der isolierten Seite irgendwie das (bipolare) Ansteuersignal erzeugen müßte. Das eröffnet zwar die Möglichkeit, einen perfekten Sinus zu erzeugen, aber der Aufwand wäre deutlich jenseits meiner Vorstellungen.
• Den C64 mit 9VAC statt mit 12VDC versorgen, die 12VDC durch Gleichrichtung erzeugen, den Rest wie geplant. Das ginge zwar einfach und wurde ja hier im Forum auch schon vorgestellt, aber 9VAC-Netzteile mit 2A sind halt schwieriger zu bekommen und enthalten in aller Regel einen Trafo. Genau deshalb ist die 12VDC-Versorgung ist ein grundlegender Designwunsch gewesen und den will ich nicht ohne Not aufgeben. Außerdem hat mir der Gedanke gefallen, den C64 mit der gleichen 12V-Versorgung als PAL- und NTSC-Version zu betreiben.

Gestern abend kam mir der Gedanke, wie ich mein ursprüngliches 9VAC-Design mit vertretbarem Aufwand retten könnte: eigentlich brauche ich ja nur eine isolierte 12V-Versorgung. Ganz hemdsärmelig könnte man einfach eine weitere 12V-Buchse für zweites (isoliertes, aber das sind alle normalen Netzteile) Netzteil anbringen, das nur der Erzeugung des 9VAC-Signals dient. Das wäre aber ein ziemlicher Hack und würde auch die Gefahr mitbringen, daß jemand ein Y-Kabel verwendet, um beide Buchsen zu versorgen. Außerdem ist natürlich nirgends eine Öffnung für eine zweite Buchse. Eleganter wäre es, intern isolierte 12V zu erzeugen.

Das wäre per se auch ein ziemlicher Aufwand, aber solche isolierten 1:1 Wandler gibt es auch fertig zu kaufen. Habe jetzt nicht lange recherchiert, aber das hier wäre ein Beispiel mit 167mA. Dann muß ich nur noch meine beiden Ansteuersignale auf die isolierte Seite bekommen. Dazu würde sich ein 2-fach Optokoppler wie dieser anbieten. Ich könnte also mein bisherigen Design im Grundsatz behalten (LC Filter raus, Ferritperlen rein) und bräuchte nur den isolierten 12V/12V-Wandler, den Optokoppler und zwei Pullups. Durch den Wegfall des LC-Filters sollte dafür Platz sein. Nebenbei: ein großer Vorteil der Isolation ist, daß irgendwelche Kurzschlüsse an den 9VAC-Pins nicht direkt Schaden am Board usw. anrichten können.

Die ganze Schaltung ist natürlich trotzdem relativ viel Aufwand mit relativ wenig Nutzen für die meisten Anwender (mich eingeschlossen). Aber man kann den 9VAC-Krempel ja unbestückt lassen, wenn einen die ~9€ (oder so) dafür stören.

Zumindest habe ich jetzt wieder ein Ziel vor Augen.

Nur fürs Protokoll: mein gesamtes obigen Posting hat sich nicht um die Frage gedreht, wie ich ich perfekte 9VAC erzeugen kann, sondern nur wie ich meinen minimalistischen Ansatz so modifieren kann, daß er auch an Userport-Schaltungen funktioniert, die ein isoliertes AC-Signal erwarten.

Quote from Ruudi

Nennt sich PWM

War es mit mit 50% auch schon. Wobei ich die Pulsweite halt mit der bestehenden Teilerschaltung für den TOD nicht beliebig einstellen kann und ja auch gar nicht dynamisch verändern will. Ist aber ohnehin in mehrfacher Hinsicht keine klassische PWM-Ansteuerung einer H-Brücke.

Quote from Ruudi

Und die kleine Pause im Nulldurchgang danken auch Push-Pull-End-Stufen mit deutlich weniger Abwärme und längerem Leben, ganz ohne Pause oder gar mit Überlappung mögen die gar nicht...

Der 9VAC-Ausgang ist ja nicht für 1A oder so ausgelegt. Bei 100mA oder maximal 200mA sollte ich in dieser Konfiguration nicht in den Bereich thermischer Probleme kommen.

Weiß nicht, was Du in diesem Kontext mit Überlappungen meinst. Die Halbbrücken sind ja integriert und werden sicher nicht Highside und Lowside gleichzeitig ansteuern. Und eine "Überlappung" der beiden Halbbrücken ist ja grundsätzlich kein Problem. Wenn beide Highsides oder beide Lowsides aktiv sind, ist das halt Freilauf ("freewheeling"). Wenn ich die beiden Halbbrücken gleichzeitig ausschalten, ist das also ein Freilauf auf der Lowside, was aber gerade bei induktiven Lasten eh eine gute Idee ist.

Quote from Ruudi

Was die Rechnung oben anbelangt: die stimmt, wenn man beim Rechteck davon ausgeht, dass dieser einen DC-Anteil von 0V hat, d.h. genauso weit und lange ins Negative schwingt, wie ins Positive. Eine solche bipolare (und somit punktsymmetrische) Auslegung ist bei Rechteck aber eigentlich unüblich, daher habe ich kurz gestutzt, als ich Deine Rechnung sah...

Ist ja auch keine klassische PWM-Ansteuerung. Ich schalte permanent die Richtung der Brücke um und erzeuge damit zwei phasenversetzte Rechtecksignale, durch den zwischen den beiden Ausgängen der H-Brücke ständig ein Strom hin- und herfließt, sobald eine Last angeschlossen wird. Also ein Wechselstrom, wenn auch kein sinusförmiger. Der Ansatz funktioniert ja und natürlich kann man den Effektivwerts des Stroms messen/berechnen, egal welche Form er hat.

Quote from Ruudi

Für den Leistungsteil gibts fertige Chips (und AN=Application-Notes) u.a. von TI (mit dem Vorteil, dass man sich um eventuelle EMV-Probleme keine eigenen Gedanken mehr zu machen braucht, auch haben die fertigen Lösungen da ein paar Tricks mit eingebaut, um Störungen zu minimieren), den 50/60Hz Sinus erzeugt locker ein kleiner 12F PIC oder ATtiny für ca. 50ct...

Wobei ich solche Lösungen - speziell solche mit Mikrocontrollern oder SMD ICs - bereits diskutiert und kategorisch ausgeschlossen habe. Mein Ansatz ist so retro und minimalistisch wie möglich. Die EE-PLDs waren bereits ein ziemliches Zugeständnis und der isolierte 12V/12V DC/DC macht micht noch weniger glücklich. Ich sehe halt nur keine besseren/lohnenswerten Alternativen. Die Erzeugung der isolierten 12V selber und mit DIP-Bauteilen aufzubauen wäre teurer, weniger sicher und erscheint mit unterm Strick wenig sinnvoll. Muß ja nicht jedes Rad neu erfinden.

Auf den Rest will ich jetzt nicht mehr im Detail eingehen, weil sich das ja alles selber beantwortet, wenn man den Thread durchliest. Aber kurzum: die 9VAC sind eh ein grenzwertig sinnvolles Feature. Ich will sie aber zumindest so umsetzen, daß man Userportschaltungen ohne Sorgen von Beschädigungen benutzen kann - auch wenn ich natürlich nicht garantieren kann, daß jede beliebige Schaltung ohne Einschränkungen funktionieren wird.

Ich will aber explizit keinen pefekten Inverter neu erfinden und ich will für die Grundfunktionen keine Mikrocontroller voraussetzen, die die Rechenleistung des Gesamtsystems deutlich übertrrifft.

Jo, das war jetzt enorm hilfreich.

Hatte zuletzt ein kleines Motivationstief, aber noch habe ich nicht aufgegeben. Ich hatte die einzelnen Teile schon länger auf Steckboards aufgebaut, aber heute habe ich mal den Arsch hochgekriegt, meine neue isolierte 9VAC-Lösung zu testen.

Hellblau und gelb sind die neuen Ansteuersignale für die beiden Seiten der H-Brücke - man erkennt die Lücken, in denen beide Seiten passiv sind. Grün ist der Strom durch eine 68Ohm-Last. Es fließen also theoretisch +/-176mA.

Im Prinzip sieht das nicht so schlecht aus und ich denke den Aufwand mit genaueren Annäherungen an den Effektivwert kann ich mir sparen.

Leider habe ich mir beim Test mit kapazitiven Lasten einen Recom-Wandler gehimmelt. Habe dann wieder die Polyfuse eingebaut und mit einem GapTec-Wandler weitergetestet, der angeblich dauerkurzschlußfest ist.

Als nächstes will ich mir mal den Spannungsverdoppler des "DELA Eprommers II" aufbauen und schauen, ob der an meinen Fake-9VAC einigermaßen funktionieren würde. Wobei mir ehrlich gesagt einigermaßen rätselhaft ist, wie diese Schaltung stabile 25V DC liefern soll. Aber mein Ziel ist ja in erster Linie sicherzustellen, daß meine 9VAC-Schaltung mit sowas als Last nicht sofort abraucht oder anderweitig austickt.

Quote from Wiesel

Warum isoliert? Falls Du damit "galvanisch getrennt" meinst: Im C64 werden die 9VAC direkt mal mit einem Brückengleichrichter nach DC gewandelt, und der hat eine direkte Verbindung nach GND. Somit ist klar, dass die Referenz immer GND ist - mit undershoot in Richtung "eine Diodenstrecke unter GND". Sprich: Galvanisch getrennt ist nicht nötig, denn sobald Du versuchen würdest, die 9VAC von GND weg zu bewegen, fließt Maximalstrom durch die Gleichrichter-Dioden.

Ich habe weiter oben den Schaltplan eines anderen EPROM-Programmiergeräts gezeigt, das eine der 9VAC-Leitungen mit der Masse verbindet. Das hat mich offen gestanden auch etwas irritiert - vor allem wegen des Brückengleichrichters. Vielleicht ist das ja auch ein Fehler im Schaltplan, aber mit meinen Ansatz, 12V und GND über eine H-Brücke hin- und herzuschalten würde das Verbinden einer der 9VAC-Leitungen mit Masse jedenfalls einen direkten Kurzschluß zwischen 12V und GND erzeugen.

So oder so: mit dem einfachen H-Brückenansatz kann ich zwar einen Strom hin- und herschicken, aber halt keine negativen Spannungen erzeugen. Deshalb wollte ich eine mit einem isolierten DC/DC erzeugte 12V-Spannung dafür benutzen - die dann allerdings gar keinen Massebezug hat. Was je nach Schaltung am Userport auch wieder problematisch sein kann.

Quote from Wiesel

Der Dela-Eprommer II ist auch für den C64 Reloaded (MK1/MK2) mein test case gewesen. Da ist eine doppelte Diodenkaskade drauf, ähnlich wie bei den alten C64-Boards. Es werden auf der ungeregelten Seite ca. 42V generiert, die dann mit Reglern wieder herunter gesetzt werden. Da jedoch der eine große Regler nicht für diese hohe Eingangsspannung ausgelegt ist, geht der gern auf diesem Prommer kaputt (ein schnöder 7805 wenn ich mich richtig erinnere).

Mir ist noch nicht so ganz klar, welche Spannung da im Eingang realistischerweise erzeugt wird. 42V wären eigentlich zu viel für die Konstruktion aus 7805 und Zenerdioden gegen GND, um damit maximal 25V Programmierspannung zu erzeugen. Zumal in dem verlinkten Schaltplan die Spannung vor dem 7805 von einem 25V-Kondensator gestützt wird. Wenn man mal annimmt, daß diese Zenerkonstruktion gegen Masse funktioniert, und berücksichtigt, daß der 7805 so um die 2V Dropout-Spannung hat, bräuchte man mindestens 27V. Mehr als 35V mag er allerdings auch nicht, falls mal alle Zener kurzgeschlossen sind. Ist also eine etwas wacklige Konstruktion.

Nebenbei: darf ich fragen, wie Ihr das Problem im Reloaded gelöst habt? Also nicht jedes Detail, aber die grobe Richtung. Als richtig saubere Lösung mit einer einzelnen 12VDC-Versorgung würde mir derzeit nur einfallen, +/-15V o.ä. per DC/DC zu erzeugen und dann per DAC ein Verstärkerschaltung anzusteuern, die mit den +/-15V versorgt wird. Das wäre aber halt ein gewaltiger Aufwand und irgendwie hatte ich nicht den Eindruck, daß auf den Reloaded-Boards mehr als ein paar recht kleine Transistoren für die 9VAC benutzt werden...

Das fällt dann eher in die Kategorie naheliegende technische Lösung Oder ist der Schaltplan irgendwo veröffentlicht?
Was einen seriellen Kondensator als DC-Blocker angeht: das habe ich bei höheren Frequenzen und niedrigem Laststrom schon gemacht. Ich hatte dazu auch mit LTSpice rumgespielt, aber ich dachte für 50Hz bräuchte ich eine recht große Kapazität. Und dann habe ich irgendwie auch Bedenken bekommen, ob das für 100mA o.ä. überhaupt ein tauglicher Ansatz ist. Vielleicht muß ich das einfach mal ausprobieren.

Hm, ich hatte tatsächlich mal nach den Schaltplänen gesucht, aber sie irgendwie nicht gefunden. Jetzt gerade habe ich zwar ein "C64_reloaded_pub_schem.pdf" gefunden, aber da sehe ich irgendwie keine Kondensatoren an 9VAC. Vermutlich bin ich blöd.

Wie auch immer, habe mal eben kurz eins meiner LT-Spice-Modelle reaktiviert und wie erwartet brauche ich da ziemlich große Kapazitäten, damit das bei Last einigermaßen aussieht:

Das wird in der Realität nochmal ganz anders aussehen, aber hier ist der Strom ja tatsächlich abhängig von der Last, insofern tun mir die großen Kapazitäten nicht so weh wie bei meinem krachend gescheiterten LC-Filter.
Jedenfalls das sieht wie ein besserer Weg aus meiner Sinnkrise aus. Danke für den Tip - ich hatte das Konzept früh verworfen, dann gar nicht mehr in Betracht gezogen und mich in die Idee verrannt, ich müßte die 9VAC komplett isolieren.