1040 STE - Kondensator verpolt

[R^2]

Hallo liebe Mitleser!

Beim Atari Falcon war mir schon aufgefallen, dass Atari Schwierigkeiten bei der Schaltplanumsetzung als auch bei der Bestückung hat, wenn es sich um die Generierung von negativen Spannungen handelt. Auffällig ist das bei der Spannungsgenerierung der seriellen Schnittstelle. Siehe hierzu mein Hinweis vor einiger Zeit:
https://forum.atari-home.de/index.php/topic,16690.msg257783.html#msg257783


Im 1040-STE ist dies ebenso. Nur das beim 1040-STE die Polung der Kondensatoren im Schaltplan richtig ist. Trotzdem ist auf den Mainboards - je nach Revision - die Polung falsch angegeben. Da die Schaltpläne, die ich kenne, eine der jüngeren Revisionen aufzeigen, ist hier schon der Kondensator richtig herum im Schaltplan angegeben. Auf dem Mainboard ist dies bei den jüngeren Revisionen ebenso. Bei den älteren Board Revisionen ist dies leider falsch beschriftet. Folglich: Auf die Beschriftung auf dem Mainboard ist kein Verlass!

Der beste Weg ist, wenn Ihr die beiden Kondensatoren neben dem DMA-Chip auf ihre Polung mit einem Multimeter mal nachmesst. An C204 und C205 sollte in beiden Fällen eine Spannung von etwa 12 V anliegen. Die an C204 ist negativ gegenüber der Masse rings um das Mainboard. Die Spannung an C205 ist positiv gegenüber der Masse. Die Kondensatoren sind so einzubauen, dass die Spannung an ihnen der Polung des Kondensators entspricht. Der Kondensator sieht ja nur die Spannung an sich selbst. Er sieht nicht, ob dies nun gegenüber seiner Umwelt eine negative oder eine positive Spannung sein soll.

Das war jetzt ggf. etwas kompliziert erklärt. Deswegen hier zu Sicherheit noch einmal anders - direkter - erklärt: Messt direkt an den beiden Kontakten des Kondensators. Pluspol des Messgerätes an Plus des Kondensators. Minus oder Masse des Messgerätes an den Minuspol des Kondensators. Ist die Spannung so herum, wie der die Beschriftung auf dem Kondensator, dann ist er richtig herum eingebaut. Im anderen Fall muss er ausgebaut und ersetzt werden.

Je nach Mainboard-Revision gibt witziger Weise unterschiedliche Verpolungen im Mainboard. Bei den ganz alten Boards ist in der Regel C204 falsch herum bestückt. Bei jüngeren Mainboard-Versionen hat Atari dazu gelernt, und den Kondensator C204 versucht richtig herum zu bestücken. Aber Achtung!

Es scheint so, als wenn Atari den Hinweis herausgegeben hat: „Baue die beiden Kondensatoren C204 und C205 von der Richtung her gleich ein!“
Das führt unweigerlich zu dem Desaster beide Kondensatoren nun falsch herum einzubauen. Was Atari auch tatsächlich geschafft hat.

Bei meinem 1040-STE Board mit integrierten Blitter (U101 unbestückt, Blitter in U400 integriert), sind beide Kondensatoren falsch herum bestückt. Es lohnt sich folglich nach beiden Kondensatoren zu schauen.

Die beiden Kondensatoren C204 und C205 findet man unterhalb des Diskettenlaufwerkes rechts neben dem DMA-Chip.

Der Umbau ist einfach. Kondensatoren auslöten, gleiche, neue Type richtig herum einbauen, fertig! Anbei ein Bild, wie es richtig herum aussehen sollte ganz am Ende meines Berichtes.

Ein geeigneter Kondensator ist zum Beispiel der axiale Kondensator von Vishay (25V 10uF) mit der Bestellnummer: VIS MAL203036109 bei Reichelt. Ihr könnt allerdings auch jeden anderen Kondensator von 4,7 uF bis 10 uF und mindestens 16 V nehmen. Besondere Ansprüche werden an diesen Kondensator nicht gestellt, außer, dass er vorhanden ist und etwa 4,7 uF Kapazität aufweist.

Beste Grüße
Robert

[Arthur]

@R^2, danke für die ausführliche Beschreibung der Problematik mit der Polung der besagten Elkos... 

[goetz @ 3rz]

Als Elektronik-Noob frage ich  mich ja dann: wieso hat das dann je irnkwie funktioniert, v.a. mit der seriellen, und warum ging der Elko nicht hoch?

[czietz]

Was die Frage aufwirft: Im STE ist ja ein weiterer Inverter für -5V, an dessen Ausgang die Elkos folglich mit dem Pluspol an Masse hängen müssen. Weißt Du, ob es da passt? Laut Schaltplan sollten das C215 und C216 sein.

[czietz]

Als Elektronik-Noob frage ich  mich ja dann: wieso hat das dann je irnkwie funktioniert, v.a. mit der seriellen, und warum ging der Elko nicht hoch?

Auch ein verpolter Elko hat anfangs eine Kapazität. Bloß degradiert der Elko durch die Verpolung schnell, weil sich die Oxidschicht auf dem Aluminium zersetzt. Dabei entsteht Gas. Das mag in diesem Fall langsam abgelaufen sein, aufgrund der relativ geringen Spannung und der Tatsache, dass der Inverter auch nicht viel Strom liefern kann. So langsam, dass der Elko keine sichtbare Beschädigung davon getragen hat.

Aber wenn @R^2 den ausgebauten Kondensator messen würde, wäre er sicherlich frei von jeglicher Kapazität, weil komplett trocken.

[R^2]

Was die Frage aufwirft: Im STE ist ja ein weiterer Inverter für -5V, an dessen Ausgang die Elkos folglich mit dem Pluspol an Masse hängen müssen. Weißt Du, ob es da passt? Laut Schaltplan sollten das C215 und C216 sein.

Hallo Christian!

Ja, die Frage ist berechtigt. Aber hier hat Atari aufgepasst. Diese beiden Kondensatoren sitzen bei denen mir zur Verfügung gestandeten Mainboards richtig herum im Mainboard.

Auch hier ist eine einfache Prüfung mit dem Multimeter jederzeit möglich. die beiden Pluspole müssen nach links zum ROM-Port zeigen. Siehe beigefügtes Bild.

Beste Grüße
Robert

[R^2]

Als Elektronik-Noob frage ich  mich ja dann: wieso hat das dann je irnkwie funktioniert, v.a. mit der seriellen, und warum ging der Elko nicht hoch?

Aber wenn @R^2 den ausgebauten Kondensator messen würde, wäre er sicherlich frei von jeglicher Kapazität, weil komplett trocken.

Die bisher drei Kondensatoren für C204 und den eine für C205, hatten alle eine Restkapazität, die aber in der Tat nicht nennenswert war. Wie Du schon richtig festgestellt hast, sollte man einen verpolten Kondensator nicht mehr einbauen. Immer ersetzen!

Und explodieren werden die Kondensatoren auf dem Atari Mainboard selten. Eher nur die größeren Kondensatoren an der 5 V Spannung, die auch höhere Stromwechselanteile sehen. Der Grund liegt in der niedrigen Spannung und in der niedrigen Energie, die in die Kondensatoren fließen. Kondensatoren in Umrichteranlagen mit ca. 300 V, wo auch hohe Stromwechselanteile herrschen, die explodieren in der Tat heftig!

Beste Grüße
Robert

[TPAU]

Interessante Sache!
Wie bist du darauf gekommen? Weil du schon mehrere STE-Boards vor dir hattest?
Wäre mir nie aufgefallen, ausser dass an beiden Seiten ein + auf der Platine zu sehen ist, das nicht eindeutig einem der beiden Kondensatoren zuzuordnen ist.

Da werde ich wohl auch mal tätig werden.

[czietz]

Ja, die Frage ist berechtigt. Aber hier hat Atari aufgepasst. Diese beiden Kondensatoren sitzen bei denen mir zur Verfügung gestandeten Mainboards richtig herum im Mainboard.

Okay. Wenn man diese -5 V weiter verfolgt landet man bei u.s. Schaltplanausschnitt (im Audio-Teil des STE). Da ist ein Elko C561 zumindest im Schaltplan falsch herum gezeichnet.  Mein STE ist gerade verpackt, keine Ahnung, ob der Kondensator tatsächlich falsch bestückt ist.

Diese negativen Betriebsspannungen scheinen eine echte Herausforderung für Ataris Zeichner und Layouter gewesen zu sein...

[R^2]

Interessante Sache!
Wie bist du darauf gekommen? Weil du schon mehrere STE-Boards vor dir hattest?

Hallo TPAU!

Ich bin auf die Sache eigentlich durch Zufall aufmerksam geworden. Bei meinem 1040-STE war das eine Beinchen von C204 so weit verbogen, dass eine Nichtfunktion ggf. gegeben war. Deswegen habe ich die gesamte Schaltung um IC U204 (dient der Generierung der -12 V) in meinem Rechner kontrolliert. Dabei war mir aufgefallen, dass der Ausgangskondensator für die negative Spannung nicht direkt bei U204 sitzt. Und so ist mir das Ganze aufgefallen.

Wer das IC für die Generierung der -12 Volt sucht, der findet dies ganz unten rechts auf der Mainboardplatine. Im Gegensatz befinden sich die beiden Ausgangskondensatoren für die 12 V und -12 V unterhalb der Floppy. Erwartet hätte ich, dass diese Schaltungselemente in etwa an der gleichen Stelle auf dem Mainboard sitzen würden. Dem ist nicht so.

Aufgrund dieser Erfahrung mit meinem eigenen 1040-STE Board habe ich mir daraufhin zwei weitere Mainboards, die ich hier zur Reparatur hatte, angeschaut. Daraus ist dann dieser Forenbeitrag entstanden.

Beste Grüße
Robert

[R^2]

Diese negativen Betriebsspannungen scheinen eine echte Herausforderung für Ataris Zeichner und Layouter gewesen zu sein...

Hallo Christian!

Ja, in der Tat! Das scheint für die Atari Jungs in der Tat eine Herausforderung gewesen zu sein. Der einzige Rechner, in dem dies anscheinend richtig geklappt zu haben scheint, ist - aus meiner Sicht - der Mega-ST. Dort habe ich bisher noch keine falsch herum eingebauten Kondensatoren gesehen.

Die Betonung liegt auf "noch".

Man muss ja allerdings auch zugeben, dass man bei negativen Spannungen ein klein wenig nachdenken muss.  ;-)

Und im Eifer des Gefechtes, damals bei Atari, kann man das durchaus verstehen, dass man dort Fehler macht. Wie hieß doch das Motto bei Atari? --> "Power without the price." Und wenn man bedenkt, dass bei der Entwicklung und Produktion Zeit gleich Geld bedeutet, weiß man, warum das so ist, wie es ist.

Beste Grüße
Robert

[Lukas Frank]

Bei mir war nur C204 verpolt, habe trotzdem C204 und C205 durch 10uF Axial ersetzt. War ein neueres Board schon mit dem richtigen STE DMA Baustein.

[Llama]

Achtung! Bei diesen beiden Elkos handelt es sich um "NP Elkos" (siehe Markierungen in den angehängten Bildern). Das "NP" steht für non-polarized. Das sind spezielle Elkos, die eben "nicht polarisiert" bzw bipolar sind und deshalb beliebig herum eingebaut werden dürfen! Insofern hat dort Atari nicht geschlampt... 

Falls man die ersetzen will, sollte man sie aber auch möglichst wieder durch neue "NP Elkos" ersetzen! Ansonsten sollte man die Schaltung wirklich sehr genau kennen, um sicher zu sein, dass dort nicht zufällig auch eine eine Wechselspannung anliegt, die mal so rum und mal anders herum ist!

Der im folgenden Zitat vorgeschlagene Elko ist hingegen ein "polarisierter" (= normaler) Elko und daher als Ersatz ungeeignet!

Ein geeigneter Kondensator ist zum Beispiel der axiale Kondensator von Vishay (25V 10uF) mit der Bestellnummer: VIS MAL203036109 bei Reichelt. Ihr könnt allerdings auch jeden anderen Kondensator von 4,7 uF bis 10 uF und mindestens 16 V nehmen. Besondere Ansprüche werden an diesen Kondensator nicht gestellt, außer, dass er vorhanden ist und etwa 4,7 uF Kapazität aufweist.

Ein passenderer Ersatz-Elko wäre z.B.: "TON 4,7/63 Tonfrequenzelko, axial, bipolar, 4,7 µF, 63 V", bei Reichelt findbar unter der Artikel-Nr. "TON 4,7/63".

[Lukas Frank]

Richtig, habe meine mal aus dem Mülleimer gefischt und beide waren 4,7uF NP. Muss ich wieder rückgängig machen das ganze ...

[Arthur]

Ein wirklich lehrreicher thread. Danke für die Info.

[czietz]

Tatsächlich. In der STE-BOM steht dazu auch "NPO", was wohl ebenfalls "non-polarized" bedeuten soll. Das vereinfachte natürlich die Bestückung (keine Fehler mehr durch widersprüchliche Schaltpläne und Layouts) und relativiert @R^2s Beobachtung. Aber @Llama, kannst Du erklären, warum ein korrekt herum eingebauter normaler Elko an dieser Stelle "ungeeignet" sein sollte? Gibt es Betriebssituationen, in denen dort eine Spannung umgekehrter Polarität anliegt?

[ossc]

Oder man schaltet 2 normale Kondensatoren mit Minuspol zusammen und lötet die Pluspole auf die
Platine , dann aber mit der doppelte Kapazität.

[Llama]

Aber @Llama, kannst Du erklären, warum ein korrekt herum eingebauter normaler Elko an dieser Stelle "ungeeignet" sein sollte? Gibt es Betriebssituationen, in denen dort eine Spannung umgekehrter Polarität anliegt?

Nun, ich bin jetzt auch kein Experte und verstehe die Schaltung auch nicht im Detail, in der die beiden NP-Elkos im STE eingebaut sind. Insofern weiß ich auch nicht, ob das in dieser konkreten Schaltung wirklich problematisch werden kann oder nicht. Aber: wenn Atari damals dort diese beiden speziellen NP Elkos eingebaut hat, gehe ich erst einmal davon aus, dass sie sich Gedanken dazu gemacht haben. Ich glaube nicht, dass man extra irgendwo NP Elkos einbaut, wenn man es nicht braucht. Ich tippe darauf, dass dort tatsächlich die Spannung auch mal ihr Vorzeichen wechseln kann. Diese beiden sind glaube ich auch die einzigen beiden NP-Elkos im STE Design.

Falls hier jemand mit mehr Know-How die Schaltung mal analysieren mag würde es mich auch interressieren, ob dort wirklich positive und negative Spannungen auftreten können. Aber im Zweifelsfall würde ich lieber bei der gleichen Art Bauteile bleiben - und diese "+" Markierung auf dem Board lieber nicht unbedingt als Garantie ansehen, dass dort die Spannung immer das gleiche Vorzeichen hat...

Ich hab mal den relevanten Ausschnitt der Schaltung angehängt.

[ossc]

Das ist die Schaltung zur Spannungsversorgung der RS232, aus 5V wird in der Schaltung sowohl +12V
als auch -12V hergestellt. Eigentlich ändert sich dort nicht die Polarität.

[Arthur]

Lt. dem Link hier hat sich die Farbe des Teskitscreen durch einsetzen von NP Elkos wieder zu blau geändert... wird also stimmen.

The capacitors in post #6 have been replaced with non polar capacitors, as I made a mistake there.

The background colour on the STE diagnostic software is now blue instead of orange, but other than that no changes to the sound.