Zusätzliche Diode am Yamaha-Sondchip von manchen 520ST(+)

[1ST1]

Hallo, im Forum64 hat es eine interessante Diskussion gegeben, bezüglich einer zusätzliche Diode am Yamaha-Soundchip im 520ST, und zwar ist diese am Pin 3 (AudioB) diagonal über den Chip mit Durchgangsrichtung Richtung Masse angeschlossen. Sieht auf den ersten Blick etwas seltsam aus, aber ich denke, ich konnte das in dem Thread (seite 1 ganz unten) schlüssig auflösen und erklären. Als ich das Bild in Beitrag #17 gesehen habe, kam ich hinter das Rätsel, Auflösung wie gesagt Beitrag #20.

Bei späteren 1040ern (Schaltpan 1987) wurde dann eine Diode von Pin 3 in Durchlassrichtung Richtung +5V geschaltet, zum selben Zweck, aber wahrscheinlich besser gelöst, auch diese Variante habe ich dort erklärt

Alles weitere hier: http://www.forum64.de/wbb3/board314-au-erhalb-des-c64/board21-sonstige-computer/board373-atari-16bit/62280-atari-st-520-diode-am-yamaha/

[czietz]

Die Schutzdiode geht gegen Masse? Das bezweifle ich doch stark.

Die Audioausgänge des YM2149 haben einen DC-Offset von 2 V, die Diode wäre also immer leitend. Ich vermute, dass die Diode auch an +5V geht, wie im 1040STF. Das ist dann auch sinnvoller mit dem Foto im Forum64, dass das obere Beinchen des Kondensators C32 an +5V liegt.

[1ST1]

Ich bin mir ziemlich sicher, dass das Masse ist. Im Zweifelsfall müsste ich heute Abend mal eine 520er Platine in die Hand nehmen.

Um das Audiosignal auf 2 Vss zu bringen, ist die Verstäkrerschaltung hinter dem Soundchip da.

[Burkhard Mankel]

Wo - bitteschön - ist hier die Diode gegen Masse geschaltet? Ich habe mir die von Dir verlinkten Schaltplanteile mal downgeloadet und editiert - nach den Umschreibungen, die im Forum 64 gemacht wurden und nach dem Schaltbiltteil vom 1040, wo sie ja offiziell eingezeichnet ist und nach dem Foto des Platinenteils (in starker Vergrößerung angeschaut) geht sie eindeutig nach +5V!

[1ST1]

Im 520er auf dem Bild geht sie mit größter Wahrscheinlichkeit auf Masse, im 520St-Schaltplan ist sie garnicht drin weil sie nachträglich hinzugefügt wurde und im 1040er hat man das besser gemacht in dem die Diode auf 5V geht, und so den Soundchip gegen Audio-In-Pegel größer 5,7V schützt.

Pin 40 des Yamaha ist 5V, da geht eine Leiterbahn von diesem Widerstandsarray (Pull-Up) hin, die so breit ist wie der Chip-Pin. Nebendran die Pins 38&39 sind übrigens durch eine Massefläche mit der sie nicht verbunden sind abgeschirmt, genau wie Pin 2-6. Auf dem Foto ist zu sehen, dass die Diode im Abstand von Rastermaß von Pin 40 (also 2,5mm)  an der breiten Leiterbahn am Lötauge von C32 angelötet ist. Diese breite Leiterbahn hat aber mit Pin 40 keine sichtbare Verbindung, obwohl das möglich wäre. Außerdem ist zu sehen, dass diese breite Leiterbahn unter C32 diagonal nach rechts unter den Chip geht, in Richtung Pin 1. Und Pin 1 ist Masse.

Deine eingezeichnete Diode in Rot ist zwar identisch mit der Modifikation im 1040, aber höchstwahrscheinlich nicht identisch mit dem Foto, dort geht die Diode mit größter Wahrscheinlichkeit auf Masse, um die Audioausgänge des Yamaha vor Spannungen größer 0,7V zu schützen. Wenn man heute einen ungeschützten 520er entsprechend umbauen würde, dann würde man die Diode natürlich gegen 5V schalten, also auf Pin 40 oder die andere Seite von C32, weil das besser ist.

Anbei meine Vermutung wie die Masse-Leiterbahn unter dem Chip durchläuft, für die kleinen Abschirmungen von Pin 38-39, 2-6 unter dem Chip will ich mich erstmal nicht festlegen. Rot ist +5V, Orange ist Masse.

[czietz]

Ich bin mir ziemlich sicher, dass das Masse ist. Im Zweifelsfall müsste ich heute Abend mal eine 520er Platine in die Hand nehmen.

Mach das mal bitte; ich bin mir ziemlich sicher, dass das nicht Masse ist.

Um das Audiosignal auf 2 Vss zu bringen, ist die Verstäkrerschaltung hinter dem Soundchip da.

Ich spreche nicht von Wechselspannung mit 2 V Spitze-Spitze, der YM2149 hat von sich aus einen Gleichspannungs-Offset von 2 V an den Audioausgängen. Ich habe den entsprechenden Ausschnitt aus dem Datenblatt mal angehängt. Eine Diode in Flussrichtung gegen Masse wäre da reichlich störend.

Anbei meine Vermutung wie die Masse-Leiterbahn unter dem Chip durchläuft, für die kleinen Abschirmungen von Pin 38-39, 2-6 unter dem Chip will ich mich erstmal nicht festlegen. Rot ist +5V, Orange ist Masse.

Nun kann man die Leiterbahnführung nicht sehen, letztendlich bringt nur eine Messung Klarheit. Seltsam an der von Dir vermuteten Leiterbahnführung finde ich, dass der Entkoppelkondensator C32 damit quasi "verkehrt herum" eingebaut wäre. Man versucht diese Kondensatoren ja immer so dicht wie möglich an die Versorgungspins des entsprechenden ICs anzuschließen. Dann müsste aber das obere Beinchen von C32 auf dem Foto auf +5V und das untere auf Masse liegen, um zum YM2149-Pinout zu passen.

[Burkhard Mankel]

Jaja - der allwissende 1st1! Ich habe mir gerade eine Platine eins 520 (1600 Pixel breit) in starker Vergrößerung "reingezogen" - und die breite Leiterbahn, wo das "C32" draufgedruckt ist und an der die Anode der Diode angelötet ist mal weiter verfolgt! Eigentlich wollte ich - nach erster Sichtung - schreiben, daß diese mit den langbeinigend IC am Pin 18 in Verbindung stehen; bei neuerlichen Sichtung aber mußte ich feststellen, daß die Verbindung nicht da ist (erste Sichtung unkorrekt) und daß die Leiterbahn mit der großen Fläche Verbindung hat, die zu MB Rand eune Lötstoplackfreie Umrandung als Auflagefläche der Schirmblechs hat! SAomit ist wohl seine Vermutung korrekt, daß sie wohl tatsäächlich an Masse angeschlossen ist! Ich habe aber leider nur wenig Ahnung, daß ich jetzt nicht behaupten möchte, daß das grundsätzlich verkehrt sei!

Das Board (ohne Diode), das ich zur Sichtung heranzog!

[czietz]

Wenn Du Dir das Board auf https://www.flickr.com/photos/blakespot/2377355242/in/photostream/lightbox/ anguckst (deutlich besseres Foto), dann siehst Du, dass die fragliche Leiterbahn, die von C32 wegführt, in Höhe des 6850 unterbrochen ist und eben nicht so verbunden ist, wie es auf dem von Dir geposteten Foto scheint. (Dort überstrahlt die Reflexion des Blitzlichts diese Stelle.)

[czietz]

... oder wir haben es mit unterschiedlichen Board-Layouts zu tun, was für Atari nicht so ungewöhnlich wäre. Dann könnte nur der Poster mit der Diode im 520ST im anderen Forum aufklären, an welche Spannung deren Kathode angeschlossen ist. Angesichts der +2V DC-Offset tendiere ich weiterhin zu +5V.

Nachträgliches PS: Ja, die Boards auf Deinem und meinem Foto sind verschieden, Rev. I vs. Rev. C.

[1ST1]

2Vss bedeutet ja, dass der Signalpegel maximaler und minimaler Wert 2V auseinander liegt (Spitze-Spitze). Das sagt nichts aus, ob der minimale Ausschlag 0V und der maximale Ausschlag 2V ist, oder -1V und 1V. Da das Audio-In mittels Koppelkondesnator eingespeist wird, gehe ich von einem Signal aus, das um symmeztisch 0V +/- 1V liegen müsste, denn sonst klappt das Mischen mit Audio-In nicht (Verzerrungen). Die Diode würde also bei Vollausschlag den positiven Signalanteil des Soundchips auf 0,7V beschränken. Das heißt, das Signal würde leiser und der Klang (Oberwellen) wird verändert. Wie weit das hörbar ist, vermag ich nicht zu sagen.

Ich habe mir jetzt mal 2 irreparable Teilespender angesehen, eine Rev H und eine Rev I, beide Platinen haben Chips mit Datecodes von 1986 und 87 drauf, die I mehr 87er als 86er. Auf der Rev I ist die Diode bereits ins Layout integriert und geht auf +5V. Und zwar zwischen einem der beiden Elkos unterhalb des Yamaha und da wo R111 auf die Platine aufgedruckt ist, da sind ein Kondensator und R111 miteinander verbunden, die Stelle ist das Audiosignal aller 3 Stimmen. Bei der Rev H ist die Diode am Pin 3 des Yamahas angelötet, geht aber auf die andere Seite von C32 wie auf dem Bild. Die Leiterbahn, die von an C32 nach oben weg geht, ist nicht Fisch, nicht Fleisch, die läuft an mehreren Stellen direkt neben definitiven Masseflächen (Pin 23+24 der 6850, siehe Schaltplan) und 5V-TTL-Versorgung (Die Bustreiber) nebenher, ohne diese zu berühren und endet bei den RAMs in Kleinkram. Entweder der Yamaha bekommt nochmal speziell geglättete 5V als Extrawurst, oder eine Extra-Masse. Muss jetzt erstmal Akku vom Messgerät laden, und Kamerakku auch.

In meinem 260ST dürfte eine wesentlich ältere Platine drin sein, aber ehrlich keine Lust jetzt alle meine 4 lauffähigen 260/520/520+ zu öffnen.

[czietz]

2Vss bedeutet ja, dass der Signalpegel maximaler und minimaler Wert 2V auseinander liegt (Spitze-Spitze). Das sagt nichts aus, ob der minimale Ausschlag 0V und der maximale Ausschlag 2V ist, oder -1V und 1V.

Was ist denn an dem Satz aus dem Datenblatt des YM2149 missverständlich? "The output contains DC components of approximately 2V." Die Ausgangsspannung am YM2149 ist demnach 2 V (DC) +/- x V. Ausgangsspannungen kleiner als 0 V kann das IC mangels negativer Versorgung gar nicht erzeugen.

Da das Audio-In mittels Koppelkondesnator eingespeist wird, gehe ich von einem Signal aus, das um symmeztisch 0V +/- 1V liegen müsste, denn sonst klappt das Mischen mit Audio-In nicht (Verzerrungen).

Das musst Du mir jetzt aber erklären. Die Koppelkondensatoren C31 und C34 sorgen ja gerade dafür, dass das Signal am YM2149-Ausgang eben den oben genannten DC-Offset von 2 V haben kann und das Mischen mit Audio-In bzw. die Ausgabe nach Audio-Out dennoch funktionieren.

Entweder der Yamaha bekommt nochmal speziell geglättete 5V als Extrawurst, oder eine Extra-Masse.

Weder das eine noch das andere mag man ausschließen, da evtl. digitale und analoge Versorgung getrennt sind, um Störungen auf dem Audio-Signal zu vermeiden.

aber ehrlich keine Lust jetzt alle meine 4 lauffähigen 260/520/520+ zu öffnen.

Ich habe leider keine 520ST verfügbar, sonst würde ich ja glatt selbst messen. ;-)

[1ST1]

Das mit der negativen Spannung sollte man nicht ausschließen, es gibt durchaus Schaltungen, die auch in ICs integriert werden, die das schaffen. Und auf so einem Audioausgang liegt ja keine Last, so dass hier keine Leistung benötigt wird. Ich erinnere mich da dunkel an einen Chip, der aus +5V die +/-12V für RS232 erzeugen kann und dann TTL-RS232 in echtes RS232 wandelt, z.B. der Max232.

Siehe auch invertierende Ladungspumpen, die sogar in SDRAM integriert sind: https://de.wikipedia.org/wiki/Ladungspumpe#Invertierte_Spannungsvervielfachung

[czietz]

Selbst wenn Mitte der 1980er-Jahre die Technologie schon existiert hätte, um Ladungspumpen komplett ohne jegliche Außenbeschaltung in einen IC zu integrieren (hat sie übrigens nicht), ist das hier doch vollkommen irrelevant!

Nochmal: Was ist denn am Satz "The output contains DC components of approximately 2V" aus dem Datenblatt uneindeutig? Wenn Du dem Datenblatt (http://www.ym2149.com/ym2149.pdf) nicht glaubst, dann vielleicht den MAME-Entwicklern? "The YM2149 mentions, that the generated signal has a 2V DC component. This is confirmed by measurements." (https://github.com/mamedev/mame/blob/master/src/devices/sound/ay8910.c)

[czietz]

So, mir war langweilig und ich habe am Audio-Ausgang des YM2149 in meinem 1040STF gemessen:

Es ist sogar noch "schlimmer" als im Datenblatt angegeben. Ohne Audioausgabe liegt dort eine Gleichspannung von ca. 2,4 V an und die Audioausgabe ist nicht etwa symmetrisch darum sondern nur zu noch höheren Spannungen. Siehe den angehängten Scope-Trace, in dem der Atari "Tastenklick" dargestellt ist.

[1ST1]

Hast du direkt am Chip gemessen, oder am Monitorausgang?

[czietz]

Direkt am Chip natürlich.