C64 auf 9V AC umbauen

So, ich habe nun ein paar Oszillogramme aufgenommen und versuche sie zu erklären.

Setup: ASSY 250469 mit AC/64. Rechner wird eingeschaltet und dann im Leerlauf die Spannungen gemessen.
Um im allgemeinen Rauschen die kleinen Schwingungen überhaupt sehen zu können, habe ich vor den Tastkopf einen RC-Tiefpass geklemmt aus 1k und 440nF (fo = 362 Hz).
Der Messkanal ist auf AC-Kopplung gestellt, um den Gleichspannungsanteil zu eliminieren, damit man das überlagerte Störsignal überhaupt sinnvoll messen kann. Mein Oszi scheint hier einen kleinen Offset zu haben, der Mittelwert des Signals ist nicht bei Null, aber das stört hier jetzt nicht.

1. Messreihe, AC/64 ohne zusätzliche Masseverbindung. Die gekürzte Masseleitung des normalen Anschlusskabels habe ich allerdings gelassen, hatte keine Lust, die wieder zurück auf Standardlänge zu bauen. Mit längerem Kabel ist es noch minimal schlechter als hier jetzt gemessen.

Auf den 5V (gemessen direkt am SID) ist ein 100 Hz Brumm zu sehen, wobei die eine Halbwelle etwas höher ist als die andere.

Die 9V am SID sehen dagegen gut aus:

Interessant finde ich dabei, dass der SID so empfindlich auf die 5V reagiert. Ich hätte jetzt eher vermutet, dass die 5V die Logikversorgung und die 9V die Versorgung der analogen Teile darstellt, aber erstens ist das nur geraten von mir und zweitens kann es da ja auch Übersprechen oder sonstige Beeinflussungen geben.

Um der Störung auf den Grund (bzw. Ground) zu kommen, hier eine Messung der Spannung zwischen SID-GND und AC/64-GND (gemessen an D4):

Aha! Das kommt uns doch bekannt vor, sieht ja aus wie die Störung auf den 5V. Was bedeutet das?

• Jedes Stück Leiterbahn oder Leitung hat einen Widerstand. Je dünner und länger desto höher. 20 cm dieses Anschlusskabels haben etwa 16 mOhm, bei meiner Messung hatte ich nur 6 cm, macht etwa 5 mOhm. Hinzu kommt noch der Übergangswiderstand des Steckers, welcher leider nicht spezifiziert ist, aber eher etwas höher liegt. Nehmen wir einfach mal 50 mOhm Gesamtwiderstand an.
• U = R * I, d.h. wo Strom über einen Widerstand fließt, fällt eine Spannung ab. Wir haben einen Widerstand (die Masseleitung), eine Spannung (sehen wir auf dem Oszi), also muss da ein Strom fließen und wir können sogar berechnen wie viel. Naja, eher schätzen, denn der Gesamtwiderstand aus Kabel plus Kontakt ist eine Schätzung und ein Oszi ist auch kein hochgenaues Spannungsmessgerät.
  Die großen "Berge" sind ganz grob ein halbes Kästen über dem "Talniveau", also 10 mV. Also fließen hier I = 10 mV / 50 mOhm = 200 mA. Ist jetzt nicht besonders viel und nicht besonders wenig, könnte also durchaus im plausiblen Bereich liegen. Nochmal zur Erinnerung, das ist nur das AC-Signal, also ohne Gleichanteil, es kann also sein, dass auf der GND-Leitung dauerhaft z.B. 1A fließen und darauf überlagert sich ein 100 Hz Signal mit den geschätzten 200 mA Pulsen.
• Wie kommt nun das Störsignal von GND auf die 5V?
  Der DC/DC-Wandler auf dem AC/64 erzeugt 5V so genau er das eben hinkriegt. Hier sind übrigens keine Störungen zu messen, scheint also zu funktionieren.
  Diese 5V werden nun durch eine GND und eine 5V-Leitung auf's C64-Board geleitet. Beide Leitungen haben natürlich einen ähnlichen Widerstand, nur fließt auf den 5V ein relativ konstanter Strom, somit ist der Spannungsabfall auf dieser Leitung ebenfalls konstant ein paar mV. Die Spannung auf der GND-Leitung sieht so aus wie oben gemessen. Wenn man nun am C64 die 5V misst, erhält man die Spannung des DC/DC-Wandlers minus den Spannungsabfall der beiden Leitungen. Da der Spannungsabfall an der GND-Leitung leider brummt, brummt auch die letztlich am C64 ankommende Spannung.

Abhilfe: wenn wir die GND-Verbindung zw. C64 und AC/64 verbessern, d.h. den Widerstand verkleinern, fällt bei gleichem Strom weniger Spannung ab und das Störsignal wird kleiner, im Idealfall so klein, dass es nicht mehr stört.

2. Messreihe, nach der Verbesserung der Masseverbindung sieht es nun so aus:

5V am SID:

9V am SID:

Spannungsabfall auf GND zw. AC/64 und C64:

=> Kein signifikantes Brummen mehr messbar und zu hören ist auch nichts mehr.

Zitat von c0zmo

Kann ich das bei der "stehenden" Variante auch einfach auf der Platine am Minuspol des nicht bestückten Kondensators (ganz links) anlöten, oder gibt es einen noch besseren Platz?

Ich glaube, es ist besser, wenn Du es rechts, in der Nähe des DC/DC-Wandlers anschließt. Kommt aber bei solchen Sachen oft einfach auch auf einen Versuch an, also einfach probieren, wo es besser ist, vielleicht macht's auch keinen Unterschied.

Zitat von c0zmo

Gibt es eine Empfehlung, was für ein Kabel man nehmen soll

Ein einfaches Stück Kupferdraht reicht. Möglichst kurz. Ich hab hier ca. 2 cm mit 0,8 mm Durchmesser verwendet. Je länger der Draht wird, desto dicker sollte er sein. Aber 16 qmm wären jetzt etwas übertrieben.

Zitat von Thunderblade

Dann werde ich mal bei meinem nächsten Treffen mit c0zmo schauen ob wir da über ein kürzeres und dickeres Kabel was erreichen

Konntet ihr das schon testen?

Ich habe noch Platinen und DC/DC-Wandler hier.
Gerber- und sonstige Daten kann ich prinzipiell schon freigeben, aber ich hatte sowieso geplant, demnächst eine Überarbeitung der Platine anzugehen, daher würde ich gern damit auf die neue Version warten.

Dinge, die ich ändern möchte:

• (optional) anderen DC/DC-Wandler unterstützen. Der jetzige geht zwar gut, aber das winzige Poti ist ein Witz, das tausche ich ja immer gegen einen Festwiderstand. Den Aufwand würde ich mir in Zukunft gern sparen. Es gibt Wandler mit dem gleichen Chip auch mit Mehrgangpoti.
  Z.B. eBay
  
  

  
  

  Murata OKLT3W12NC wäre auch schön, aber ich glaube, der ist zu schwer zu löten für einen Bausatz, müsste ich vorbestücken (und eigentlich wollte ich den Aufwand ja reduzieren). Das Ding ist klein, 12 x 12 mm!
  

  
  

  
  

• Wenn ich sowieso schon was ändere. würde ich auch einen zusätzlichen Masseanschluss vorsehen, um die o.g. Brummproblematik etwas zu verbessern.

Falls Du doch noch eine bisherige Version möchtest, schreib mir ne PM. Den Masseanschluss kannst Du bei Bedarf auch selbst herstellen, siehe oben.

Zitat von katarakt

der D-Sun macht da teils verrückte ding

Wenn der Wandler komische Sachen macht, ist evtl. schlicht der Ausgangskondensator minderwertig. Den durch einen Low-ESR 22µF Keramik-C ersetzen oder 10µF parallelschalten kann helfen. Das ist aber kein prinzipielles Problem des Wandlers, sondern da hat einfach der Chinesse ein bisschen zu sehr gespart.

Zitat von katarakt

Was ist denn mit diesem hier, zu groß?

Ja, vermutlich zu groß. Und der ist besser? Bei Chinaware muss man immer aufpassen, eine Charge kann gut sein, die nächste hat minderwertigere Bauteile verbaut.

Zitat von katarakt

Der D-Sun wird angeblich bei einer last von über 1,3A um die 100 grad heiß

Gerade nachgemessen: bei 2A erreicht meiner etwa 50°C, bei Ta = 25°C, montiert auf der AC/64 Platine mit Wärmeleitfolie. Wenn man ihn länger laufen lässt, vielleicht noch ein paar Grad mehr. Aber 100° ist zu viel, da stimmt was nicht. Frei in der Luft schwebend würde ich ihn aber nicht betreiben, ein bisschen Kühlung muss bei dem kleinen Platinchen schon sein.

Die Spannung ist übrigens bei 2A nur um etwa 5mV eingebrochen, direkt am Wandler-PCB gemessen. Also, ich finde den Wandler jetzt nicht so schlecht.

Zitat von DE2MHW

Sind da noch welche zu haben oder kommt was neues ?

Ja, ich hab noch Platinen.
Ich glaube, als nächstes werde ich mal die Trafo-Problematik angehen. Fertige 9V Trafos mit mindestens 2A sind ja recht rar und das verfügbare Rockpower Netzteil kann im Dauerbetrieb recht warm werden.
Danach wollte ich evtl. das AC/64 auf einen anderen DC/DC-Wandler umbauen, das kann aber noch etwas dauern.