C64 Großumbau (Lebensverlängernde Maßnahmen gegen Wärme)

  • Ich muss sagen ich bin begeistert :) Was die Schaltregler bringen ist doch immens.


    Auch das zusammenlegen aller ROMs in ein einziges EPROM finde ich einen sehr kreativen Ansatz :) Ich hatte mal in einem C128D etwa ansatzweise ähnliches gemacht, aber aus anderen Gründen. Dort ist es schon vorgesehen, statt 4 Stück 16kB ROMs nur 2 Stück 32kB einzusetzen, und das habe ich gemacht. Mit einem kleinen Trick allerdings wegen eines Layoutfehlers im C128. Schon dort habe ich bemerkt dass die CMOS EPROMs viel weniger warm werden :) Siehe auch hier, ganz unten: http://freenet-homepage.de/x1541/hardware/2364.html


    Oje, das ist ja schon 10 Jahre her!

    Zuletzt repariert:
    21.2. Logitech M570 Microschalter ausgetauscht - geplante Obsoleszenz durch Billigtaster?
    19.11. Toshiba 3,5" Floppy defekter Elko durch Kerko getauscht auf Motorplatine
    27.11. 1541B Dauerlauf, Elko im Resetschaltkreis defekt, nicht der 7406 wie zuerst verdächtigt!

  • Die Reduzierung der Verlustleistung an den Dioden und den Schaltreglern lässt sich noch weiter reduzieren bzw. genauer gesagt eliminieren:
    Die Verlustleistung an den Dioden und den Spannungsreglern entfällt zu 100%, wenn die vom C64 benötigten Spannungen direkt eingespeist werden. Weiter gibt es dann auch die Möglichkeit, die Spannung, mit der die IC's arbeiten extern genau einzustellen und im Gerät wird dafür keine Umschaltmöglichkeit benötigt.

  • Die PLA im C64 zieht ca. 100mA, ein umbau auf ein 27C512 Eprom Reduziert die Stromaufnahme
    auf ca. 6mA.


    Ich schätze, dass das der kritischste Teil deiner Umbauanleitung ist: Ein EPROM statt des PLAs wurde schon mehrfach als "kritisch" angesehen. Sprich: Es funktioniert häufig, kann aber in Grenzbereichen (versch. Demos) dann doch zu fehlverhalten führen.


    Ansonsten sehr interessant.


    Gruß,
    Spiro

  • Ich weiss, dieser Thread ist uralt... Hat sich seit dem noch was bei solchen Umbauten getan?


    Der beschriebene Umbau war ein guter Anfang, aber inzwischen gibt es die Super-PLA und auch sonst sind hier noch weitere Möglichkeiten zum Strom sparen gegeben. (Umbau Farb-RAM auf CMOS, Ersetzen der LS-TTL durch HCT, bei einer 250407 Verwendung des 8701 anstatt der diskreten PLL).

  • Einen Umbau von 74LS auf HCT hatte ich auch schon gemacht, ersparnis ca. 90mA, wobei nachher nur noch ein IEC Laufwerk
    vom HCT Getrieben werden konnte.


    Einen Umbau von Diskreten TTL auf 8701 habe ich in erwegung gezogen aber nicht verwirklicht.


    Super-PLA habe ich noch keine Strommäßig vermessen, eine EPROM Lösung läuft zumindest bei mir Problemlos auch mit Demos,
    Irgendwo hatte ich mal mit dem Logic Analyser mal Messungen gemacht und nachgewiesen das meine EPROM´s keine Glitches haben.


    Farb Ram:
    Da hatte ich mal mit einer 8K variante gespielt, aber die Stromersparnis mit rund 10mA war sehr gering


    SWIN SID Nano ist noch eine gute Stromsparmethode!
    Beim 11. Marburger Stammtisch wurde dem Fachpuplikum ein C64 II mit SID/Swinsid Nano vorgestellt und eine Hörprobe durchgeführt.
    Beim einzelhörtest konnte keiner den Unterschied zwischen SID 8580 und SWIN-SID Nano Sicher unterscheiden.
    Beim Direkten Vergleich (Bei der Wiedergabe umschalten zwischen 8580/SWIN) kam nur ein Proband auf 70% Trefferquote, der Rest hat "Gewürfelt".

  • Einen Umbau von 74LS auf HCT hatte ich auch schon gemacht, ersparnis ca. 90mA, wobei nachher nur noch ein IEC Laufwerk
    vom HCT Getrieben werden konnte.


    Den 7406 hätte ich aber original gelassen ... Die Ersatztypen haben andere Eigenschaften.


    Super-PLA habe ich noch keine Strommäßig vermessen, eine EPROM Lösung läuft zumindest bei mir Problemlos auch mit Demos,
    Irgendwo hatte ich mal mit dem Logic Analyser mal Messungen gemacht und nachgewiesen das meine EPROM´s keine Glitches haben.


    Hier kann und wird es Probleme mit Modulen geben, da die originale PLA Open Collector Ausgänge hat, ein EPROM aber nicht.


    SWIN SID Nano ist noch eine gute Stromsparmethode!
    Beim 11. Marburger Stammtisch wurde dem Fachpuplikum ein C64 II mit SID/Swinsid Nano vorgestellt und eine Hörprobe durchgeführt.
    Beim einzelhörtest konnte keiner den Unterschied zwischen SID 8580 und SWIN-SID Nano Sicher unterscheiden.
    Beim Direkten Vergleich (Bei der Wiedergabe umschalten zwischen 8580/SWIN) kam nur ein Proband auf 70% Trefferquote, der Rest hat "Gewürfelt".


    Das kommt auf das abgespielte SID an. Es gibt welche, da höre ich keinen Unterschied, und andere wiederum sind komplett daneben. Bei anderen wiederum gibt es diverse seltene Abweichungen sind aber generell ok auf dem Swinni. Hehe und ich habe einige Nanos hier und hab einiges getestet hier ich kann das beurteilen :D In der Mehrzahl der Fälle finde ich es aber absolut überzeugend. Auch die Störgeräusche (Grundrauschen/Busrauschen) hat der Nano nicht.

    Zuletzt repariert:
    21.2. Logitech M570 Microschalter ausgetauscht - geplante Obsoleszenz durch Billigtaster?
    19.11. Toshiba 3,5" Floppy defekter Elko durch Kerko getauscht auf Motorplatine
    27.11. 1541B Dauerlauf, Elko im Resetschaltkreis defekt, nicht der 7406 wie zuerst verdächtigt!

  • Einen Umbau von 74LS auf HCT hatte ich auch schon gemacht, ersparnis ca. 90mA, wobei nachher nur noch ein IEC Laufwerk
    vom HCT Getrieben werden konnte.


    Das sollte sich korrigieren lassen wenn man den 7406 als TTL belässt. Primär ging es mir um das LS-TTL-Grab bei den RAMs, die müsste man eigentlich alle straflos durch HCT ersetzen können.


    Quote


    Farb Ram:
    Da hatte ich mal mit einer 8K variante gespielt, aber die Stromersparnis mit rund 10mA war sehr gering


    Oh? War dein Original schon eine Low-Power-Version? Die ganz alten 2114 sind ziemlich durstig. Es gab das 2114 übrigens auch in CMOS von SANYO, auf einigen 250469 mit externem Farb-RAM war das zu finden.



    Quote


    SWIN SID Nano ist noch eine gute Stromsparmethode!
    Beim 11. Marburger Stammtisch wurde dem Fachpuplikum ein C64 II mit SID/Swinsid Nano vorgestellt und eine Hörprobe durchgeführt.
    Beim einzelhörtest konnte keiner den Unterschied zwischen SID 8580 und SWIN-SID Nano Sicher unterscheiden.
    Beim Direkten Vergleich (Bei der Wiedergabe umschalten zwischen 8580/SWIN) kam nur ein Proband auf 70% Trefferquote, der Rest hat "Gewürfelt".


    Naja, OK... Das ist dann aber nicht mehr 100% in der Funktion... Ist aber gut zu wissen, dass die Emulation inzwischen an diesem Punkt angekommen ist.

  • Tolle Anleitung!


    Was ich nicht so ganz nachvollziehen kann, ist die Absenkung der Versorgungsspannung mittels Dioden. Welche Rolle spielt es, ob die Verlustleistung nun in den Dioden oder im Rest in Wärme umgesetzt wird?


    Je weniger heiss ein Bauteil wird, desto länger lebt es (Man nimmt pro 10 Grad weniger eine Verdopplung der Lebensdauer an). Wenn also durch weniger Spannung die nicht mehr hergestellten Bauteile in deinem C64 weniger belastet werden und damit länger leben reicht das doch als Grund.


  • Hier kann und wird es Probleme mit Modulen geben, da die originale PLA Open Collector Ausgänge hat, ein EPROM aber nicht.


    Ich denke mal "Das ist Wurst" die Ausgänge der PLA Treiben nur Chip Select eingänge, und da laufen keine zwei Signale zusammen wo sich dann LOW Dominant und High TTL Dominant Treffen könnten.


    Das sollte sich korrigieren lassen wenn man den 7406 als TTL belässt. Primär ging es mir um das LS-TTL-Grab bei den RAMs, die müsste man eigentlich alle straflos durch HCT ersetzen können.


    Yup das Geht, die knappen 20mA wollte ich dann aber trotztdem mitnehmen ^^
    Der Rechnerumbau ist ja nur ein Versuchsballon was machbar/Sinvoll ist




    Was ich nicht so ganz nachvollziehen kann, ist die Absenkung der Versorgungsspannung mittels Dioden. Welche Rolle spielt es, ob die Verlustleistung nun in den Dioden oder im Rest in Wärme umgesetzt wird?


    Der "Gesamtwidertand" Steigt und so sinkt der Gesamtstrom:
    Rechnung:
    5V 1A = 5 Watt R=5 Ohm "Original"
    4,5V an IC =4.5V :5 Ohm = 0,9 Ampere * 4,5V= 4,05 Watt an den IC´s
    0,5V Diode * 0,9A = 0,45Watt an der Diode
    Die Chips verbraten rund 20% Weniger Energie in Wärme



    Wie Weit man die Leistungsreduzierung Treiben will ist geschmackssache, ich denke der Schaltreglerumbau und der ROM auf EPROM umbau umbau macht sich bezahlt, der Rest lohnt nur bei Akku umbauten und ist Glaubensabhängig was SWINSID und PLA/EPROM betrifft.

  • Hier kann und wird es Probleme mit Modulen geben, da die originale PLA Open Collector Ausgänge hat, ein EPROM aber nicht.


    Eine orginale PLA was eine 82S100 ist hat keine open collector Ausgänge sonder Push Pull und 3-State. Die 82S101 hat dann wirklich open collector, die wurde aber nie im C64 eingesetzt.
    Wenn eine open collector PLA im C64 wäre dann würden auch logischerweise die Pullupwiderstände vorhanden sein.

  • Langsam würde sich doch ein Redesign des C64 Mainboards lohnen ^^
    Bei den ganzen Verbesserungen, die sich im Laufe der Zeit so angestaut haben... Das Problem ist allerdings, dass man, außer dem SID, die Bauteile kaum ersetzen oder mit "frischen" ICs bestücken kann, weil diese schon seit fast 18 Jahren nicht mehr hergestellt werden.
    Den SID könnte man ja recht problemlos durch einen SwinSID ersetzen, was dann auch günstiger als ein echter SID wäre.
    ROMs kann man durch FlashROMs ersetzen, PLA durch einen CPLD oder durch ein ROM, SID durch einen ATMega bzw später einen ARM, DRAM zur Not durch SRAM, 74xx bzw 74LSxx durch 74HCTxx, RF-Modulatoren kann man entweder weglassen oder durch einen anderen ersetzen und die DIN Stecker werden noch hergestellt.


    Problematisch wären: Expansionsport Stecker(?), Customchips, Gehäuse und Tastatur.


    Nicht, dass ich jetzt unbedingt eine Sammelbestellung anrollen will, und neue Cevis produzuieren will, aber es wäre ein interessanter Gedanke. ^^


    MfG.
    crasbe :freude

  • Faszinierend,


    Was mich mal interessieren würde,


    bei dem Umbau von Rom auf Eprom hast Du Leerräume gelassen. (0000 bis 1FFF und 5000 bis 5FFF)


    Wozu dieses?


    Mich würde dieser Umbau durchaus interessieren allerdings würde ich gerne ein 2. Kernal einsetzen


    mit Umschaltung.


    Kann man das nicht anders aufteilen um dann 2 Kernal in die verschiedenen Speicherbereiche zu schreiben
    oder sind die Leerräume zwingend zwecks Adressierung.


    Live long and prosper,
    grüßt Stephan

  • Nur mal kurz zum Nachdenken, ich will keinesfalls die baulichen Leistungen des Threaderstellers, den Erfahrungsgewinn dabei oder die Freude am Husten schlecht machen. So ein Umbau auf China-64 hat sicher seinen Reiz. ;)


    Das sich bei 10°C mehr die Lebensdauer halbiert ist durchaus denkbar, wenn ich ich ein und denselben Schaltkreis beobachte. Aber wenn ich von einem 30 Jahre alten IC des Herstellers Nostalgietraumfabrik auf einen 5 Jahre alten IC des Herstellers Selteneerdenspardepot wechsel?


    Da steckt im Gehäuse des neueren Baujahres ein Die, das nichmal viertel so groß ist, mit filigraneren Strukturen. Das Die wird auf Grund seiner Kleinheit und der Plastikmantelung nicht unbedingt weniger warm, auch wenn Gehäusetemperatur und Stromaufnahme dagegen sprechen. Es ist empfindlicher gegen ESD (oder enthält Bauteile für integrierten ESD-Schutz...die wiederrum zusätzlich ausfallen könnten), ist empfindlicher gegen eindringende Feuchtigkeit und andere Fehlstromauslöser wie Dotierungswanderung, Gammastrahlung, elektromagn. Störsender. Bleifrei verzinnte Pins können Wisker ansetzen...


    Ein alter EPROM braucht eine höhere Programmierspannung (offenbar bessere Isolation) und das größere Floating-Gate bzw. das dort gehaltene Elektronen-Reservoir verspricht auch längeren Datenerhalt.


    Dann werden die Chips durch Aufkleben eines Kühlkörpers mechanisch verspannt (kalte Seite, warme Seite oder je nach Raumtemperatur). Bei steinalten rüssischen ICs ist z.B. bekannt, dass bei Lagerung unter 0°C gern die Drahtbondungen abreißen, weil Gehäuse und Die sich ungleichmäßig ausdehnen. Mit zusätzlichem Kühlkörper wird im Betrieb die Temperaturdifferenz zw. Die und Gehäuse größer und ein kaltes Gehäuse ist weniger flexibel als ein warmes. Das führt eher zu Spannungsrissen, die Feuchtigkeit kann besser eindringen und mangels Hitze lässt die sich nicht so schnell wieder vertreiben....


    Einen 7805 der ersten Stunde im TO3-Gehäuse kann man 20 Jahre durchgehend bei 100°C schwitzen lassen, juckt den nicht und wenn die Kondensatoren ringsrum etwas an Kapazität verlohren haben ist dem das auch egal. Ein moderner Schaltregler dagegen enthält mehr Bauteile die ausfallen können, wirft mit Spannungsspitzen um sich und kommt dank modernster Technik (Eingesetzt zur Preis-Optimierung) doch viel schneller in's Alter.


    MfG

  • Quote

    den Erfahrungsgewinn dabei oder die Freude am Husten schlecht machen.


    Das verstehe ich jetzt nicht: Ich bin zwar kein Experte auf dem Gebiet, aber wenn man die Leistungsaufnahme mehr als halbiert, wird sich sicher die Lebensdauer eines 30 Jahre alten Geräts noch deutlich verlängern lassen. Zumal die Boards wahrscheinlich extrem "kosten-optimiert" worden sind. Das und die Erklärungen in den ersten zehn Posts dazu sind schon mal Einiges wert.


    Gruß Dirk

  • Ein alter EPROM braucht eine höhere Programmierspannung (offenbar bessere Isolation) und das größere Floating-Gate bzw. das dort gehaltene Elektronen-Reservoir verspricht auch längeren Datenerhalt.


    Nicht notwendigerweise. Damals waren die Strukturen auch noch gröber und die Reinheit des Siliziums schlechter. Das erste bedeutet, dass die Zahl der Elektronen im Floating-Gate zur sicheren Funktion grösser sein muss als beim modernen Design und das zweite bedeutet, dass sich diese Elektronen u.U. schneller wieder verkrümeln als beim modernen Design. Die kleineren Strukturen bedeuten also nicht unbedingt, daß die Daten schneller weg sind.


    Alles in Grenzen natürlich, bei aktuellen Flash für SSDs sind wir anscheinend schon sehr nahe an der Grenze, dort liegt der angenommene Datenerhalt inzwischen bei unter 10 Jahren.




    Quote


    Dann werden die Chips durch Aufkleben eines Kühlkörpers mechanisch verspannt (kalte Seite, warme Seite oder je nach Raumtemperatur).


    Bei Betrieb ohne Kühlkörper hast du auch eine Verspannung, nur eben in andere Richtung.


    Quote


    Mit zusätzlichem Kühlkörper wird im Betrieb die Temperaturdifferenz zw. Die und Gehäuse größer und ein kaltes Gehäuse ist weniger flexibel als ein warmes. Das führt eher zu Spannungsrissen, die Feuchtigkeit kann besser eindringen und mangels Hitze lässt die sich nicht so schnell wieder vertreiben....


    Sicher? Die Temperaturdifferenz zwischen Die und Gehäuseoberfläche sollte nur vom Material und dessen Dicke abhängen und damit in gewissen Grenzen konstant sein. Daher wird das Die auch weniger heiss wenn ich einen Kühlkörper aufbringe (Siehe die Messungen am SID in einem anderen Thread). Ohne Kühlkörper wird das Gehäuse heisser was auch wieder Spannungen mit sich bringt, speziell zwischen Gehäuse und den Pins.



    Quote

    Einen 7805 der ersten Stunde im TO3-Gehäuse kann man 20 Jahre durchgehend bei 100°C schwitzen lassen, juckt den nicht


    Das kannst du so nicht vergleichen, da sitzt der eher grobstrukturierte Kristall direkt auf dem Metall für ideale Wärmeabfuhr, das Delta zwischen innen und aussen ist sehr klein. TO-3 kann man sehr gut kühlen. Im Epoxy-Gehäuse hingegen sitzt das Die gut abgeschirmt und wird deshalb beim 6581 über 100 Grad heiss! Das alleine ist schon nicht gut.


    Wobei ich nur die üblichen Verdächtigen kühle, also SID, PLA, VIC, TED und wenn es ein 8501 ist, die CPU.