Retro

Im ersten Teil habe ich erfolgreich einen Amiga CD32 repariert, der durch auslaufende Kondensatoren und einen verpfuschten Restaurierungsversuch kaputtgegangen war. In diesem Teil ersetze ich die Lasereinheit und kalibriere das CD-Laufwerk.

Die alte Lasereinheit des CD32 könnte aufgrund von Alter und Nutzung abgenutzt sein. Ein häufiges Symptom ist, dass der CD32 keine CD-R-Medien abspielen kann oder nur Musik-CDs abspielen kann. Es gibt jedoch keine Möglichkeit, den CD32 dazu zu bringen, CD-RW-Medien zu akzeptieren, da sie einen Farbstoff anstelle von Pits verwenden, der zu wenig Licht reflektiert.

Aber bevor wir anfangen, lies das:

ACHTUNG: Die Lasereinheit ist sehr empfindlich gegenüber ESD (elektrostatischer Entladung). Verwende Schutzmaßnahmen (wie ein Antistatik-Armband).

Stelle sicher, dass der Laser immer abgedeckt ist, wenn die Maschine eingeschaltet ist. Schau nicht in den Laserstrahl.

Ich sollte auch erwähnen, dass ich kein ausgebildeter Techniker bin. Ich habe Handbücher zur Kalibrierung von CD-Laufwerken gelesen, und es hat für mich funktioniert. Ich behaupte jedoch nicht, dass dies die beste oder professionellste Art ist, eine Kalibrierung durchzuführen.

Du brauchst einen Lötkolben für den Austausch der Einheit und du brauchst definitiv ein Oszilloskop für die Kalibrierung. Das Laufwerk funktioniert nach dem Austausch der Einheit möglicherweise auch ohne Kalibrierung, aber das Ergebnis wird nicht optimal sein.

Austausch der Lasereinheit

Ich habe damit begonnen, das CD-Laufwerk zu zerlegen. Ich habe es aus dem Gehäuse ausgebaut. Dann habe ich die Lasereinheit und die Motoreinheit vorsichtig getrennt und die vier Schrauben entfernt, die den Rahmen der Lasereinheit halten. Es gibt eine Metallabschirmung, die die Lasereinheit abdeckt und ebenfalls entfernt werden muss.

Die Lasereinheit ist eine Sony KSS210A. Sie wird schon lange nicht mehr produziert, aber Nachbauten werden auf Online-Marktplätzen für ein paar Euro verkauft. Um die alte Einheit zu entfernen, habe ich zuerst das weiße Zahnrad abgenommen und dann die Metallstange herausgezogen (sie ist mit einem Plastikclip gesichert, der zur Seite geschoben werden kann). Da ich schon dabei war, habe ich das alte Fett von der Stange und den Zahnrädern entfernt und ein wenig frisches Silikonfett aufgetragen. Danach habe ich die neue Einheit montiert und das CD-Laufwerk in umgekehrter Reihenfolge wieder zusammengebaut.

Nachdem die neue Lasereinheit an den Controller angeschlossen wurde, muss ein Löttropfen auf der Lasereinheit entfernt werden! Er schützt den Laser vor ESD, beschädigt aber den Laufwerks-Controller, wenn er beim Einschalten des Laufwerks noch vorhanden ist.

Wenn du das alte Lasermodul als Ersatzteil behalten möchtest, kannst du dort auch einen Löttropfen aufbringen, bevor du es abklemmst.

Vorbereitung

Für die Kalibrierung habe ich die Metallabschirmung des Laufwerks-Controllers geöffnet und darunter eine Überraschung gefunden. Es gab eine winzige Platine, die auf das Haupt-PCB geklebt und mit sieben Drähten an einige Punkte angeschlossen war:

Ich dachte zuerst, dies könnte eine Art Mod sein, um Kopierschutzmaßnahmen zu umgehen, aber andererseits hat der CD32 kein ausgeklügeltes Kopierschutzsystem. Später fand ich die Antwort in einem YouTube-Video: Diese Modifikation unterbricht sofort die Stromzufuhr zum Laser und zum Spindelmotor, wenn der Deckel des CD-Laufwerks geöffnet wird. Ich konnte viele Fotos der Controller-Platine ohne die Modifikation finden, also nehme ich an, dass es eine Produktsicherheitsanforderung für den Verkauf des CD32 auf dem deutschen oder europäischen Markt war.

Okay, kommen wir zurück zur Kalibrierung. Als Vorbereitung habe ich zuerst Drähte an die Testpunkte VF, RFO, TEO-1 und FEO-1 gelötet. Ich empfehle, verschiedenfarbige Drähte zu verwenden, das macht die Kalibrierung viel einfacher. Leider hatte ich nur roten Draht zur Hand, also musste ich jedes Mal überprüfen, welcher Draht wohin führte.

Danach habe ich die aktuellen Einstellungen der vier Potis auf der Controller-Platine und des Potis auf dem Lasermodul mit einem Ohmmeter notiert. Falls ich die Kalibrierung aus irgendeinem Grund vermasseln sollte, könnte ich jederzeit zu diesen Einstellungen zurückkehren. (Ein Foto der Poti-Positionen reicht nicht aus, da schon winzige Änderungen einen großen Unterschied machen können.)

Für die Kalibrierung muss das Laufwerk wieder an das Mainboard angeschlossen werden. Die Gehäuseoberseite (mit den LEDs, dem Reset-Knopf usw.) muss ebenfalls angeschlossen werden, da der CD32 erst versucht, die CD zu lesen, wenn der Laufwerksdeckel geschlossen ist. Die Lasereinheit bewegt sich während des Betriebs und sollte dafür ausreichend Platz haben.

Um die CD an der Spindel zu fixieren, habe ich die Spindelklemme von der Innenseite des Deckels entfernt und ein wenig Klebeband verwendet, um das lose Teil in der Mitte zu fixieren. Es wird mit einem Magneten an der Spindel gehalten und sorgt dafür, dass die CD nicht auf der Spindel verrutscht.

Kalibrierung

Der Kalibrierungsprozess wird in diesem Blogartikel von TSB erklärt. Meine Versuche, ihn zu erklären, wären weitaus schlechter. 😉

Es stellte sich jedoch heraus, dass der Prozess bei meinem Laufwerk so nicht funktionierte. Nachdem ich die ersten Schritte der Kalibrierung durchgeführt hatte, konnte mein Laufwerk plötzlich die CD nicht mehr zum Lesen hochdrehen. Ich hatte Glück, dass ich die Poti-Positionen notiert hatte (wie oben empfohlen), sodass ich zu den ursprünglichen Einstellungen zurückkehren und neu beginnen konnte.

Dann kalibrierte ich zuerst das TEB-Poti, bis zwischen TEO-1 und VF etwa 0 mV lagen. Das Laufwerk funktionierte danach noch. Nachdem ich jedoch FEB wie dokumentiert kalibriert hatte, funktionierte das Laufwerk nicht mehr, also machte ich diese Änderung wieder rückgängig und machte mit der Kalibrierung der Laserleistung weiter.

ACHTUNG: Sei sehr vorsichtig mit dem Poti auf dem Lasermodul und drehe es nur in sehr kleinen Schritten. Andernfalls kann der Laser dauerhaft beschädigt werden.

Aus der Produktion befindet sich ein Tropfen Lack auf dem Poti, der möglicherweise etwas Kraft erfordert, um gebrochen zu werden. Daher könnte es eine gute Idee sein, das Poti zuerst zu drehen, während das Gerät ausgeschaltet ist, und dann ein Ohmmeter zu verwenden, um es auf die Werkseinstellung zurückzusetzen, die du dir zuvor notiert hast.

Um die Laserleistung zu kalibrieren, schloss ich mein Oszilloskop an RFO und Masse an. Dann legte ich eine Musik-CD auf die Spindel und startete Track 1. Das Oszilloskop sollte nun ein sogenanntes “Augenmuster” zeigen:

Der knifflige Teil ist, das Poti am Lasermodul vorsichtig zu drehen, während die CD läuft. Ich drehte es sehr vorsichtig, bis ich eine Spitze-Spitze-Spannung von etwa 900 mV erreichte. Achte darauf, niemals 1200 mV zu überschreiten!

Danach habe ich das FEB-Poti auf der Controller-Platine so eingestellt, bis ich eine maximale Amplitude im Augenmuster erreicht hatte.

Die letzten beiden Potis, FEG und TEG, werden kalibriert, indem die Testpunkte FEO-1 und TEO-1 jeweils gegen Masse gemessen werden. Das Laufwerk sollte Track 1 einer Audio-CD abspielen und sich während der Kalibrierung im Pause-Modus befinden.

Ich habe versucht, den idealen Punkt (Sweet Spot) zu finden, an dem das Signal auf dem Oszilloskop so glatt wie möglich und die Korrekturgeräusche der Optik so leise wie möglich waren. Es gibt einen Kompromiss zwischen diesen Zielen, und ich fand heraus, dass die besten Ergebnisse erzielt wurden, wenn ich auf die Geräusche der Lasereinheit hörte und meiner Intuition folgte.

Die Kalibrierung ist danach abgeschlossen und der CD32 kann wieder zusammengebaut werden.

Ein letzter Tipp: Brenne CD-Rs für deinen CD32 mit der niedrigsten Geschwindigkeit, die dein Brenner unterstützt. Dies erhöht den Kontrast der Daten auf der CD. Bevorzuge außerdem CD-Rs, die nicht transparent sind, wenn man sie gegen das Licht hält.

Ich fand dieses CD32 zu einem fairen Preis und kaufte es. Der optische Zustand des Gehäuses ist ganz okay. Es hat einige sichtbare Kratzer. Der Vorbesitzer versuchte, sie auszubessern, machte es aber nur noch schlimmer. Zu dieser Zeit war mir noch nicht bewusst, dass dies das Hauptthema der gesamten Restaurierung sein würde.

Zusammen mit der Konsole bekam ich ein Netzteil und eine Edutainment-CD zum Mathe lernen. Das Netzteil war nicht das Original, sondern ein einfaches Netzteil mit angelötetem CD32-Stecker. Das Gamepad fehlte leider, aber ich fand etwas später ein Honey Bee Joypad als Ersatz.

Lass uns mal einen Blick in das Innere der Maschine werfen.

Der Zustand

Der Verkäufer verkaufte sie als defekt, weil sie kein Bild anzeigte. Als ich das Gehäuse öffnete, erzählte mir die Maschine eine völlig andere Geschichte. Es gab einen Versuch, die Kondensatoren auszutauschen (Recap). Er wurde nach dem Austausch der THT- und der 100µF-SMD-Kondensatoren abgebrochen, wahrscheinlich weil danach das Bild weg war.

Ich fand auch Flecken von grünem Lack, vermutlich einfacher Nagellack. Er befand sich unter den ausgetauschten SMD-Kondensatoren, aber auch auf Lötstellen und einigen Durchkontaktierungen (Vias). Der Lack ergab überhaupt keinen Sinn, außer vielleicht aus kosmetischen Gründen.

Und dann fand ich noch das hier:

Ich nehme an, dass der Typ, der die Überholung versuchte, als das Bild weg war, davon ausging, dass der Video-Encoder-Chip beschädigt war. Er hatte aber kein Werkzeug zur Hand, um einen SMD-Chip zu entlöten, und versuchte stattdessen, ihn Pin für Pin von der Platine abzuschneiden.

Ich fand keine weiteren Spuren der Misshandlung an dem armen Board. Es wird schon genug Arbeit sein, das aktuelle Chaos zu beseitigen.

Um ehrlich zu sein, bin ich ziemlich verärgert darüber. Es ist ein Unterschied, ob die Maschine nach jahrzehntelanger Lagerung kein Bild mehr zeigt, oder aufgrund eines verpfuschten Überholungsversuchs. Der Verkäufer hätte auf diese Tatsache hinweisen sollen.

Reparatur des Mainboards

Zuerst versuchte ich, das Bild wiederherzustellen, indem ich den offensichtlich kaputten Video-Encoder-Chip austauschte. Ich ersetzte auch einen Elektrolytkondensator daneben, der verdächtig aussah. Leider brachte das das Videosignal nicht zurück.

Die Frage war nun, ob ich wegen weiterer Fehler im Videobereich kein Bild bekam oder weil die Maschine gar nicht startete. Um das herauszufinden, setzte ich ein DiagROM ein und schloss das CD32 an meinen PC an. Das DiagROM startete und protokollierte keine Fehler auf der Konsole. Die gute Nachricht war also, dass die Maschine im Grunde funktionierte.

Ich beschloss dann, alles vom vorherigen Restaurierungsversuch zu entfernen, damit ich mit einem bekannten Zustand des Mainboards neu beginnen konnte. Ich entfernte alle Elektrolytkondensatoren, auch die, die bereits ersetzt worden waren, und reinigte den grünen Lack mit Aceton und Isopropanol.

Auf der Unterseite befand sich ein seltsamer Lötklumpen, der von einer Lackschicht bedeckt war. Als ich versuchte, ihn zu reinigen, roch ich diesen verräterischen fischigen Geruch von altem Elektrolyt. Ich entfernte großzügig die SMD-Teile auf beiden Seiten in diesem Bereich, reinigte die Platine und überprüfte die Leiterbahnen und Vias.

Leider habe ich dabei ein paar Pads an den 100µF-Kondensatoren abgerissen. Ich schätze, das ausgelaufene Elektrolyt und die thermische Belastung durch zwei Recappings waren einfach zu viel für sie.

Dann lötete ich neue Bauteile in diesem Bereich ein und reparierte die abgerissenen Pads mit Fädeldraht. Für zwei SMD-Kondensatoren bot die Platine eine alternative Verwendung von THT-Kondensatoren an, was ich dankend annahm. Der Bereich sieht jetzt ziemlich hässlich aus, aber zumindest sollte er wieder funktionieren.

Als ich die Leiterbahnen und Vias an den anderen 100µF-SMD-Kondensatoren überprüfte, fand ich unterbrochene Verbindungen an C236 und C237. Sie werden für das Luma- oder Composite-Videosignal verwendet, weshalb die unterbrochenen Verbindungen ein schwarzes Bild verursachten.

Ich fand auch ein kaputtes Via in der Nähe von C409, das das CSYNC-Signal führt. Die fehlende Verbindung verursacht ein fehlendes Video-Sync-Signal an den Ausgängen. Ich reparierte es, indem ich das Via öffnete, die verbundenen Leiterbahnen auf beiden Seiten freilegte und dann einen dünnen Draht an die Leiterbahnen lötete.

Es gab also mehr als genug Gründe für diese Platine, kein Videobild zu zeigen.

Die THT-Kondensatoren auf dem Board sind etwas Besonderes. Bei C408 und C811 zeigt der Bestückungsdruck den Pluspol auf der falschen Seite an. Sogar Commodore hat die Kondensatoren in der falschen Ausrichtung eingelötet, und du wirst da draußen viele CD32 mit aufgeblähten Kondensatoren an dieser Stelle finden. Ich beschloss, dort stattdessen SMD-Kondensatoren einzulöten, die wie auf dem Bestückungsdruck gezeigt eingelötet werden können.

Danach überprüfte ich die Maschine, und zu meinem Erstaunen funktionierte sie wieder:

Das Mainboard war also repariert und überholt. Ich überprüfte alle Video- und Audioausgänge und fand überall ein Signal. Die Maschine lief auch stabil.

Ich bin froh, dass sich die Maschine als reparierbar erwies.

Im nächsten Teil werde ich das Lasermodul austauschen und das CD-Laufwerk kalibrieren.

Der Hauptweg, um Software in den ZX Spectrum zu laden, war über Audiokassetten. Es gab Diskettenlaufwerk-Erweiterungen und Sinclairs proprietäre Microdrive-Lösung, aber Audiokassetten waren billig und allgegenwärtig, und Kassettenrekorder waren in praktisch jedem Haushalt zu finden.

Der Nachteil war, dass es unkomfortabel war. Kassetten sind langsam. Es dauerte mehrere Minuten, ein Spiel in die Maschine zu laden. Wenn du eine “Sammlung” von mehreren Spielen auf einer Kassette hattest, musstest du sie zuerst an die richtige Position spulen. Als ich meinen ersten Amiga mit Diskettenlaufwerk bekam, habe ich nie wirklich auf diese Zeiten zurückgeblickt, in denen ich Audiokassetten verwenden musste.

Heute besitze ich ein paar ZX Spectrums, aber ich habe keinen Kassettenrekorder mehr. Um Software in den Rechner zu laden, verwende ich normalerweise die Kopfhörerbuchse meines PCs und tzxplay. Aber es gibt einen eleganteren Weg. Der ZX Dandanator Mini von Dandare ist eine Erweiterung mit 512KB Flash-Speicher, in dem du deine absoluten Lieblingsspiele speichern kannst. Ein Boot-Menü erlaubt es, eines dieser Spiele auszuwählen, das sofort in den Speicher geladen wird. Er bietet außerdem einen Kempston-kompatiblen Joystick-Anschluss.

Als ich anfing, meinen ZX Dandanator Mini zu bauen, stellte ich fest, dass die Dokumentation des Projekts ein paar Fragen offenließ. Ich hoffe, mein umfassender Blogartikel wird anderen helfen, ihren eigenen zu bauen.

Teile

Glücklicherweise ist die Stückliste des Dandanator ziemlich kurz, und alle Komponenten sind leicht zu finden, vielleicht mit Ausnahme der Randsteckleiste.

• 1x GAL 22V10 (+ DIP20 Sockel)
• 1x PIC 16F1826-I/P (+ DIP18 Sockel)
• 1x SST 39SF040 Flash ROM (+ PLCC32 Sockel)
• 1x 1N4148 (TH)
• 2x 10kΩ Widerstände (TH)
• 5x 100nF Keramikkondensatoren (TH)
• 1x D-Sub Stecker, 9-polig männlich, abgewinkelt, Europa-Bauform (z.B. dieser hier)
• 2x Stiftleisten, 2-polig
• 1x Jumper
• 2x 6 mm Taster (17 mm hoch, wenn du das 3D-gedruckte Gehäuse verwendest)
• 1x Platine (Gerber-Dateien sind hier)
• 1x ZX Spectrum Randsteckleiste (zu finden in Retro-Shops, Online-Marktplätzen oder einfach DIY)
• 1x 3D-gedrucktes Gehäuse (optional)

Du brauchst einen Programmer, der in der Lage ist, den PIC, das GAL und das Flash-ROM zu flashen (z.B. XGecu TL-866II Plus mit PLCC32 Adapter). Ich empfehle auch eine gute PLCC-Zieh-Zange.

Klassische GALs werden nicht mehr produziert, können aber immer noch als NOS-Teile auf Online-Marktplätzen gefunden werden. Ein Ersatz, der noch produziert wird, ist der Atmel ATF22V10C-10PU. Wenn du diesen verwendest, brauchst du auch ein 3,3kΩ 6-Pin Widerstandsnetzwerk. Mehr dazu unten.

Zusammenbau

Der Zusammenbau ist unkompliziert. Du fängst mit den flachsten Komponenten an und arbeitest dich zu den höchsten vor. Es gibt keine SMD-Komponenten, daher sollte selbst ein Lötanfänger keine Probleme haben.

Stelle sicher, dass die Sockel richtig ausgerichtet sind. Leider gibt es auf dem Bestückungsdruck keine Markierungen für Pin 1 der beiden DIP-Sockel. Sie sollten mit den Kerben in der Nähe der Taster ausgerichtet werden, wie auf meinem Foto zu sehen. Der PLCC-Sockel sollte mit dem Umriss auf dem Bestückungsdruck übereinstimmen.

Die Randsteckleiste ist normalerweise dafür gedacht, aufrecht eingelötet zu werden, nicht an die Kante der Platine, also musst du zuerst die Pins nach innen biegen. Wenn dies richtig gemacht ist, sollte die Randsteckleiste zentriert sitzen und alle Pins sollten die Pads der Platine berühren. Achte auch darauf, den Anschluss auf die richtige Seite der Platine zu löten, das ist die mit den kurzen Pads. Der Anschluss auf der anderen Seite ist für weitere Erweiterungen gedacht, wie z.B. ein Joystick-Interface, aber du kannst sogar mehrere Dandanatoren zusammenstecken.

Wenn du beabsichtigst, das 3D-gedruckte Gehäuse zu verwenden, lass eine Lücke von etwa 2 mm zwischen der Platinenkante und dem Stecker.

Einige der Pads sind nahe an der Randsteckleiste auf der Rückseite. Es passiert leicht, beim Löten ein paar Tropfen Lot auf die Pads zu kleckern. Ein Stück Kapton-Klebeband ist ein guter Weg, um sie zu schützen.

Ein Problem mit dem ATF22V10C ist, dass er keine internen Pull-Ups an den Eingängen bietet. Das bedeutet, dass die Eingänge floaten, wenn kein Joystick angeschlossen ist, was zu Problemen führen könnte. Auf meinem System wurde das erste Spiel in der Liste immer sofort gestartet, wenn kein Joystick angeschlossen war. Eine mögliche Lösung ist es, ein Widerstandsnetzwerk auf die Unterseite zu löten. Die Widerstände werden mit Pin 8, 9, 10, 11 und 13 des ATF22V10C verbunden. Der gemeinsame Bus wird mit Pin 24 verbunden. Achte darauf, benachbarte Pins nicht zu verbinden oder kurzzuschließen.

Dieses Problem sollte mit dem ATF22V10B nicht auftreten, aber zum Zeitpunkt des Schreibens war diese Variante entweder ausverkauft oder lächerlich teuer.

Obwohl dieses Problem bei älteren GALs wahrscheinlich nicht auftritt, empfehlen die Hersteller dennoch, Eingangs-Pins nicht offen zu lassen. Meiner Meinung nach hätten die Pull-Up-Widerstände ein Teil des Dandanator-Designs sein sollen.

Im letzten Schritt reinigst du die Platine und überprüfst sie auf Lötbrücken und andere Fehler. Ein Kurzschluss kann den Stromwandler im Inneren des ZX Spectrum beschädigen, was ein wenig schwierig zu reparieren ist.

Die “Joystick”-Stiftleiste ist dafür da, den Joystick-Port zu aktivieren, und sollte überbrückt werden, es sei denn, du planst, ein anderes Joystick-Interface zu verwenden. Die “Serial Pins”-Stiftleiste scheint für die In-Circuit-Programmierung da zu sein und sollte nicht überbrückt werden. (Es wird keinen Schaden anrichten, wenn du sie versehentlich überbrückst, aber es ist dann so, als würdest du den Joystick permanent nach rechts drücken.)

Wenn der Zusammenbau abgeschlossen ist, ist der nächste Schritt, die Chips zu programmieren. Sie werden alle unterschiedlich programmiert.

Die Chips flashen

• GAL: Die Fusemap kann hier heruntergeladen werden. Wenn du ein ATF22V10 und den XGecu Programmer verwendest, stelle sicher, dass du die (UES) Variante als Chiptyp auswählst.
• PIC: Eine anfängliche Firmware kann hier heruntergeladen werden. Ich habe versucht, sie mit der minipro Software zu flashen, konnte aber keinen funktionierenden PIC daraus erhalten. Letztendlich habe ich die Original-Software von XGecu verwendet, was gut funktionierte.
• Flash ROM: Das Flash-ROM enthält die Spiele und auch Pokes. Die Image-Datei wird durch ein ROM Assembler Tool generiert.

Der ROM Assembler ist in Java geschrieben, läuft also auf jedem modernen Betriebssystem. Wenn du dich mit Java auskennst, kannst du die neueste Version leicht selbst aus dem Quellcode kompilieren. Du kannst auch eine jar-Datei von der Dandanator Download-Seite herunterladen und sie mit dem Befehl java -jar dandanator-mini-*.jar ausführen.

Die GUI des ROM Assemblers ist ziemlich selbsterklärend. Du kannst einfach TAP-, SNA-, Z80- und POK-Dateien deiner Lieblingsspiele per Drag&Drop hineinziehen, bis der Flash-Speicher voll ist. In den Einstellungen kannst du die Schriftart und Sprache ändern und auch ein individuelles Hintergrundbild verwenden.

Viele Spiele finden sich bei World of Spectrum. Eine umfangreiche Sammlung von POK-Dateien kann hier gefunden werden.

Wenn du fertig bist, deine eigenen Lieblingsspiele zu sammeln, erstelle ein ROM-Image und schreibe es auf das Flash-ROM.

Lass uns spielen

Der Dandanator wird an den Erweiterungsport des ZX Spectrum angeschlossen. Denke daran, ihn zuerst vom Strom zu trennen.

Schalte nun deinen Speccy ein und drücke den rechten Knopf am Dandanator, um das Hauptmenü zu erreichen.

Du kannst ein Spiel auswählen, entweder indem du den Joystick benutzt oder die entsprechende Taste drückst, dann die anzuwendenden Pokes ändern und dann das Spiel starten.

Wenn du den Dandanator zum ersten Mal ausführst, wird empfohlen, den Speccy auszuschalten, dann beide Tasten gedrückt zu halten und ihn wieder einzuschalten. Der Dandanator flasht dann die neueste Firmware-Version auf den PIC.

Der rechte Knopf bringt dich immer zurück ins Hauptmenü. Der Rechner muss nicht mehr zurückgesetzt werden.

Werfen wir diesmal einen Blick ins Innere eines ZX Spectrum Plus. Er ist im Grunde derselbe wie ein ZX Spectrum, aber mit einer (etwas) besseren Tastatur und einem Reset-Knopf. Allerdings sorgte diese Maschine für einige Überraschungen.

Die erste Überraschung war, dass anstelle einer Seriennummer das Wort “Upgraded” auf dem Gehäuse aufgedruckt war. Daneben befand sich ein (gebrochenes) Garantiesiegel von Sinclair Deutschland. Es war mir völlig neu, dass Sinclair tatsächlich Upgrade-Pakete für den ZX Spectrum verkauft hatte.

Im Gehäuse fand ich ein Issue-Two-Board, was bei einem ZX Spectrum Plus ein seltener Anblick ist. Aus einem offensichtlichen Grund: Der Issue-Two-Kühlkörper ist zu groß für das Plus-Gehäuse, weshalb das Board etwas in das Gehäuse gequetscht war.

Da ich den 7805 sowieso durch einen DC/DC-Wandler ersetzen wollte, würde dieser hässliche Anblick des verdrehten Kühlkörpers bald behoben sein.

Ich stellte auch fest, dass die Tastaturfolie über die Jahre spröde geworden war und durch einen modernen Nachbau ersetzt werden musste.

Technischer Check

Das Allererste, was ich mache, ist der Composite Mod. Es braucht nur ein Stück Draht und ein paar Minuten Löten, also lohnt es sich, die Zeit zu investieren, selbst wenn sich der Speccy als irreparabel kaputt herausstellen sollte. Ein erster Check zeigte den Startbildschirm, also schien zunächst alles in Ordnung zu sein.

Aber dann schloss ich das Diagnosemodul an, und der Ärger begann.

Die Diagnose meldete, dass alle acht unteren RAM-Chips defekt waren, und die LEDs am Modul zeigten, dass die -5V- und 12V-Stromleitungen fehlten. Ein Voltmeter bestätigte, dass -5V weg waren und auf der 12V-Leitung nur 7V anlagen, der integrierte Spannungswandler war also kaputt. Seltsam genug: Als ich das Diagnosemodul abzog, startete das System wieder, obwohl beide Spannungen immer noch schlecht waren.

Ich überprüfte die Spule, aber sie zeigte keinen Kurzschluss zwischen den Wicklungen. Also tauschte ich die üblichen Verdächtigen eines defekten Spannungswandlers aus: TR4, D15 und D16. Ich ersetzte auch wie geplant den 7805 durch einen DC/DC-Wandler und erneuerte alle Elektrolytkondensatoren. Die -5V und 12V waren danach in Ordnung, und alle Diagnosetests wurden bestanden.

Aber jetzt hatte der Bildschirm einen starken Grünstich, die Farben waren blass, und es gab sichtbare horizontale Linien.

Auf Issue-Two-Boards gibt es zwei Potis zur Kalibrierung des Weißabgleichs. Man muss nur ein Oszilloskop an die Composite-Leitung anschließen und dann beide Potis so einstellen, bis das Signalrauschen auf ein Minimum reduziert ist. Ich habe es jedoch nur geschafft, den Grünstich ein bisschen zu verbessern, aber er verschwand nicht. Auch die störenden horizontalen Linien blieben. Das war das Beste, was ich aus dem Signal herausholen konnte.

Aber warum war der Weißabgleich perfekt, bevor ich den Spannungswandler repariert habe? Ich fand später heraus, dass die 12V für die Erzeugung des Farbsignals notwendig sind. Während der Spannungswandler defekt war, fehlten die 12V, und so wurde das Bild in einem perfekten Schwarzweiß dargestellt. Da der Startbildschirm keine Farben verwendet, sah er auf den ersten Blick einfach gut aus. Als ich die 12V-Leitung wiederhergestellt hatte, wurde das Farbsignal wieder erzeugt, und der Bildschirm bekam einen Farbstich.

Ich verdächtigte zuerst die ULA, aber das Problem blieb bestehen, als ich sie gegen eine funktionierende austauschte. Dann tauschte ich den LM1889N. Die seltsamen horizontalen Linien verschwanden danach, und insgesamt wurden die Farben besser, waren aber immer noch nicht perfekt.

Die Potis konnten immer noch kein sauberes Weiß wiederherstellen. Aber dann stellte ich fest, dass VR1 nicht wirklich gut funktionierte und das Signal beim Drehen knisterte. Also ersetzte ich es durch eines von Piher, das fast nicht passte, weil es gekapselt ist. Danach konnte ich das Signal endlich so kalibrieren, dass es ein minimales Rauschen aufwies.

Das Ergebnis war ein Bild mit perfektem Weißabgleich, bei dem die einzigen grünen Dinge die bestandenen Diagnosetests waren.

Testweise baute ich den vorherigen LM1889N wieder ein, und die Farbprobleme sowie die horizontalen Linien kamen zurück. Das Problem mit dem grünen Bildschirm war also eine Kombination aus einem defekten LM1889N und einem defekten Poti.

Der Hardware-Teil ist fertig. Schauen wir uns als Nächstes die Tastatur an.

Die Tastatur

Die Tastatur des ZX Spectrum Plus ist etwas speziell. Auf der Anschlussseite gibt es keinen Unterschied zur Tastatur des ZX Spectrum. Allerdings hat der ZX Spectrum Plus einige weitere Spezialtasten, wie Cursortasten oder eine dedizierte Löschtaste. Diese Tasten müssen zwei gleichzeitige Tastendrücke in der richtigen Reihenfolge ausführen. Das wird durch zwei miteinander verbundene Folienlagen realisiert. Ein Tastendruck schließt dann die Kontakte auf beiden Lagen.

Diese Lagen sind am oberen Ende der Folienanschlüsse miteinander verbunden. Es ist also entscheidend, dort sauber zu arbeiten und sicherzustellen, dass die Lagen richtig ausgerichtet und sicher unter den Halterungen befestigt sind. Ziehe die Schrauben jedoch nicht zu fest an. Denk daran, dass das Plastik fast 40 Jahre alt ist. 😉

Nach ein wenig Putzen konnte ich die Maschine dann wieder zusammenbauen.

Und das war’s. Jetzt habe ich endlich auch einen ZX Spectrum Plus in meiner Sammlung.

Ich habe diese Platine eines Sinclair ZX Spectrum bekommen. Es muss vorher ein ZX Spectrum Plus Modell gewesen sein, weil dieses Reset-Kabel daran befestigt war. Es gab auch ein paar Etiketten, die die Funktionalität der Bauteile in deutscher Sprache erklärten, vielleicht zu Bildungszwecken.

Ich habe versucht, die Diagnose auszuführen, aber das Modul startete nicht einmal und die D0-LED blieb dauerhaft dunkel. Es muss irgendwo auf dem Datenbus einen Kurzschluss gegeben haben. Aber anstatt sie zu reparieren, war mein Plan, einen komplett neuen ZX Spectrum aus so vielen neuen Bauteilen wie möglich zu bauen und dabei nur die ULA, die CPU, den LM1889N, die Spule und die RAM-Chips wiederzuverwenden.

Also entfernte ich zuerst die wertvollen Komponenten. Die gestrippte Originalplatine bot einen traurigen Anblick, aber die Aussicht, daraus einen neuen Speccy zu bauen, machte es weniger schmerzhaft.

Ich habe die ULA in einem anderen Speccy überprüft und sie stellte sich als in Ordnung heraus. Von den 16 RAM-Chips waren jedoch nur noch 9 funktionsfähig. Das war viel weniger, als ich erwartet hatte. Ich habe einige dieser alten RAM-Chips in meinem Vorrat, aber sie sind wertvoll und schwer zu finden.

Eine neue Platine

Die neue Replika-Platine stammt von PABB und kann bei PCBWay bestellt werden.

Für die benötigten Bauteile habe ich eine Stückliste zusammengestellt. Sie enthält so viele neue Komponenten, wie ich finden konnte, aber einige seltene Teile werden schon lange nicht mehr produziert. Sie können immer noch als NOS-Teile auf Online-Marktplätzen gefunden oder durch Ersatztypen bzw. Nachbauten (wie die Retroleum Nebula oder vRetro vLA82) ersetzt werden.

Es gibt vier Drahtbrücken, die den Typ der oberen RAM-Chips und die Marke des ROM-Chip-Herstellers konfigurieren. Die richtige Konfiguration findet man ebenfalls in meiner Stückliste.

Anstelle des Modulators entschied ich mich, einen S-Video-Mod und eine 3D-gedruckte Grundplatte zu verwenden. Eine einfache Alternative wäre, einfach einen Cinch-Anschluss an COMP und GND zu löten und ihn als Composite-Ausgang zu nutzen.

Nach viel Lötarbeit war der Zusammenbau fast abgeschlossen. Aber bevor ich die wertvollen Chips einsetzte, überprüfte ich zuerst, ob alle drei Spannungen (+5V, +12V, -5V) vorhanden und innerhalb ihrer akzeptablen Toleranz lagen.

Der S-Video-Mod tritt an die Stelle des originalen Modulators, wird aber nicht eingelötet, sondern von zwei Schrauben gehalten. Die Schrauben sorgen auch für die Erdung, dürfen also nicht isolierend sein. Drei Drähte verbinden die Platine dann mit +5V und das Composite-Signal als Luma. Das Chroma-Signal wird an das positive Ende von C65 angeschlossen, der zuerst entfernt werden muss, damit sich die Luma- und Chroma-Signale nicht mischen.

Danach war die neue Platine endlich fertig und bereit für einen ersten Test.

Bugfixing

Aber leider sah ich dies, als ich ihn zum ersten Mal einschaltete.

Die Diagnose zeigte keine Aktivität auf den CPU-Bus-Steuerleitungen. Mein Verdacht bestätigte sich, als ich den Takteingang der CPU mit einem Oszilloskop überprüfte. Es war nur eine flache Linie:

Der CPU-Takt wird von der ULA generiert, aber das Taktsignal war dort vorhanden.

Ein Blick in die Schaltpläne zeigt, dass sich zwischen dem ULA-Taktausgang und dem CPU-Takteingang der Transistor TR3 befindet, wahrscheinlich zur Verstärkung des Signals. Seltsamerweise war das Signal rechts von R24, der direkt mit dem Taktausgang verbunden ist, noch vorhanden, aber links von R24 (der mit der Basis des Transistors verbunden ist) fehlte das Signal bereits. Als ich TR3 entfernte, erschien das Taktsignal auch dort, also muss TR3 die Ursache gewesen sein.

Nach einer längeren Suche fand ich heraus, dass der Spectrum sehr wählerisch ist, was den für TR3 verwendeten Typ angeht. Der originale ZTX313 wird nicht mehr produziert, also verwendete ich zuerst einen BC548, der ein Ersatztyp sein soll, jedoch nicht an dieser Position. Für TR3 ist der einzige empfohlene Ersatztyp der MPS2369, der mittlerweile auch etwas schwer zu finden ist. Mit diesem Typ war das Taktsignal endlich gut (cyan: ULA-Taktausgang, gelb: CPU-Takteingang).

Und zu meiner Freude startete der neue Spectrum endlich und zeigte den berühmten Startbildschirm.

Der nächste Schritt bestand darin, eine vollständige Diagnose durchzuführen. Nun bekam ich einen Fehler, dass das M1-Signal fehlte.

Das M1-Signal wird von der CPU generiert und zeigt den ersten von vier Maschinenzyklen an, in dem der nächste Befehl aus dem Speicher gelesen wird. Der Spectrum selbst nutzt das M1-Signal nicht, aber ein paar Erweiterungen wie das ZX Interface 1 benötigen es.

Nach dem Austausch der CPU wurden schließlich alle Diagnoseprüfungen bestanden.

Unter dem Strich konnte ich vom alten ZX Spectrum also nur die ULA, das ROM, den LM1888N und die Spule wiederverwenden. Ich hatte auf die RAM-Chips und die CPU gehofft, aber mit denen hatte ich nicht wirklich Glück.

Testlauf

Wie auch immer, es war endlich Zeit für einen Testlauf. Ich schloss den neuen Speccy an meinen Computer an und nutzte tzxplay, um die Kassetten-Datei meines Lieblingsspiels, Starquake, abzuspielen. Es lud und lief einwandfrei. Auch die Bildqualität des S-Video-Ausgangs ist hervorragend und wahrscheinlich die beste, die man aus diesem alten Design herausholen kann. Nur der ZX Spectrum Next hat mit seinem nativen, pixelperfekten HDMI-Ausgang eine noch bessere Qualität.

Ich kaufte die originale Platine ohne jegliches Gehäuse. Aber zum Glück gibt es Replika-Gehäuse, Tastaturmatten, Membranen und Frontplatten auf dem Markt, so dass ich ein brandneues Äußeres zusammenbauen konnte. Natürlich entschied ich mich für ein transparentes Gehäuse, damit das schöne schwarze Mainboard von außen gesehen werden konnte. Naja, zumindest ein bisschen.

Und da ist er, ein (fast) neuer ZX Spectrum in neuwertigem Zustand.